[發明專利]一種巖土體穩定性監測裝置及方法

有效

• 申請號: 202110146818.4
• 申請日: 2021-02-03
• 公開（公告）號: CN113155265B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 鄭甲佳;胡群芳;劉德軍;王飛;梁宇釩
• 申請（專利權）人: 中國路橋工程有限責任公司;同濟大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 北京錦信誠泰知識產權代理有限公司 11813
• 代理人: 倪青華

1.一種巖土體穩定性監測裝置，其特征在于，包括：

數據采集模塊，用于采集巖土體的振動速度-時間信息；

數據處理模塊，與所述數據采集模塊連接，用于接收所述數據采集模塊采集的數據并對數據進行處理；

可視化預警模塊，與所述數據處理模塊連接，包括顯示屏，用于顯示所述數據處理模塊的處理后的數據；

電源，與所述數據采集模塊、數據處理模塊、可視化預警模塊連接，用于為三者實時供電；

數據采集包括以下步驟：

①在待測巖土體等間距布置監測點A_i(x_i,y_i)，i為監測點編號，x_i,y_i為測點的平面坐標，x_i+1-x_i、y_i+1-y_i為待測巖土體的

②采用多普勒激光雷達發射器遍歷采集所布置監測點的離散振動-時間采樣值S_i(t_t)；

數據處理包括以下步驟：

①通過小波去噪濾除S_i(t_t)中的離散值；

②用離散的振動-時間采集值S_i(t_t)求取連續的振動-時間信息S_i(t)，具體為：

其中，i為監測點編號，S_i(t_t)為采樣值，N為采樣數，△t為采樣點的時間間隔，k＝0,1,2,...,(N-1)/2；

③對連續的振動-時間信息S_i(t)進行二次差分，得到采樣點的振動-時間信息α_i(t)：

④采用傅里葉變化，將時域信息α_i(t)轉換為頻域信息α_i(w)：

⑤從頻域信息α_i(w)中提取監測點A_i(x_i,y_i)的固有頻率f_i；

當以及時，認為監測點穩定，相應的LED點顯示綠色，Y₁＝1％～5％，Y₂＝20％～50％，f_i(0)為初始固有頻率；

當或時，認為監測點失穩或即將失穩，相應的LED點顯示紅色，發出預警，Y₁＝1％～5％，Y₂＝20％～50％，f_i(0)為初始固有頻率。

2.根據權利要求1所述的巖土體穩定性監測裝置，其特征在于，所述數據采集模塊中的數據采集儀為多普勒激光雷達發射器，所述多普勒激光雷達發射器與待測點間隔一定距離設置。

3.根據權利要求1所述的巖土體穩定性監測裝置，其特征在于，所述可視化預警模塊還包模數轉換器和數字化顯示屏，所述模數轉換器將固有頻率信號f_i轉變為數字信號。

4.根據權利要求3所述的巖土體穩定性監測裝置，其特征在于，所述數字化顯示屏中每個監測點對應一個LED燈，所述LED燈與所述模數轉換器連接。

5.一種巖土體穩定性監測方法，應用如權利要求1～4任一項所述的沿土體穩定性監測裝置，其特征在于，包括以下步驟：

S10：巖土體發生失穩前，通過數據采集模塊和數據處理模塊，獲得所有監測點i的固有頻率，構建初始固有頻率庫f_i(0)；

S20：間隔t時間，通過數據采集模塊和數據處理模塊，獲得所有監測點i的固有頻率，獲得t時刻固有頻率庫f_i(t)；

S30：當以及時，認為監測點穩定，相應的LED點顯示綠色，Y₁＝1％～5％，Y₂＝20％～50％；

S40：當或時，認為監測點失穩或即將失穩，相應的LED點顯示紅色，發出預警，Y₁＝1％～5％，Y₂＝20％～50％。