[發(fā)明專利]一種基于沖擊能量指標的巖體崩塌早期預警方法

有效

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• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112560135B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設計）人: 陳晨;尹留陽;祁凱寧;劉偉良;楊晶浩
• 申請（專利權）人: 北京中關村智連安全科學研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;G08B21/10;G01H9/00;G06F119/14
• 代理公司: 北京嘉途睿知識產權代理事務所(普通合伙) 11793
• 代理人: 李鵬

本發(fā)明提供了一種基于沖擊能量指標的巖體崩塌早期預警方法，包括以下步驟：對巖體進行振動監(jiān)測，并將監(jiān)測得到的信號繪制成振動波形圖；從振動波形圖中計算提取振動幅值、振動絕對均值、方差和峭度指標四種時域動力學指標；計算巖體中的沖擊能量指標；通過所述時域動力學指標和沖擊能量指標對崩塌災害進行預警分析。

技術領域

本發(fā)明涉及崩塌災害的早期監(jiān)測預警領域，具體而言，涉及一種基于 沖擊能量指標的巖體崩塌早期預警方法。

背景技術

越來越多的大型水電站、公路、鐵路、橋梁、隧道和能源管線將在我 國西南山區(qū)進行建設。復雜的高山峽谷地形地貌，惡劣的氣候條件以及大 量高陡邊坡的工程開挖擾動，使得巖體崩塌災害事故的發(fā)生概率大大增加。 這些潛在危巖體是目前我國工程建設最主要的安全隱患，一旦發(fā)生，輕則 造成較大的經濟損失和工期延誤，重則還會造成嚴重的人員傷亡。因此， 如何實現(xiàn)崩塌災害的早期監(jiān)測預警是巖土工程領域亟待解決的主要工程問題之一。崩塌災害除受到巖體強度及結構面力學狀況等內部因素作用外， 還與降雨、地震、爆破等多種外界觸發(fā)因素有關。因此，目前相對單一的 監(jiān)測指標體系，必然導致監(jiān)測預警技術的預警時效性、準確性與可實施性 方面存在較大制約，傳統(tǒng)方法中基于位移、應力應變等監(jiān)測指標的監(jiān)測預 警，雖然有較好的準確性，但時效性差；而單一固有振動頻率的預警方法， 雖然在時效性方面有較好效果，但其監(jiān)測往往會受到環(huán)境白噪音的影響， 預警的準確性方面存在諸多限制。

發(fā)明內容

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于沖擊能量指標的巖體崩塌早期 預警方法，為巖體崩塌的早期預警提供一種新的參考指標-沖擊能量指標， 從而提高預警時效性、準確性與可實施性。

一種基于沖擊能量指標的巖體崩塌早期預警方法，包括以下步驟： 對巖體進行振動監(jiān)測，并將監(jiān)測得到的信號繪制成振動波形圖；從振動波 形圖中計算提取最大振動幅值、振動絕對均值、方差、和峭度指標四種時 域動力學指標；計算巖體中的沖擊能量指標；通過所述時域動力學指標和 沖擊能量指標對崩塌災害進行預警分析。

進一步地，所述最大振動幅值x_p通過以下方法計算：

x_p＝max|x_i|；其中，x_i為不同時刻的振動幅值。

進一步地，所述振動絕對均值x_av通過以下方法計算：

其中，x_i為不同時刻的振動幅值，N為監(jiān)測樣本數(shù)。

進一步地，所述方差D_x通過以下方法計算：

其中，x_i為不同時刻的振動幅值，x_av為振動絕對均值，N為監(jiān)測樣本 數(shù)。

進一步地，所述峭度指標β通過以下方法計算：

其中，x_i為不同時刻的振動幅值，x_av為振動絕對均值，D_x為方差，N 為監(jiān)測樣本數(shù)。

進一步地，所述沖擊能量指標E_i通過以下方法計算：

其中，其中，x_p為最大振動幅值，β為峭度指標，c為轉換系數(shù)，m 為激活質量，E_t為激活質量m產生的動能。

進一步地，所述轉換系數(shù)c為最大峭度指標β的倒數(shù)。

進一步地，所述沖擊能量指標E_i可識別巖體的分離破壞前兆和加速破 壞前兆。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下特點和有益效果：