一种基于能量解调频谱的新型层状边坡地震损伤失稳计算系统及方法技术方案

本发明专利技术实施例提出一种基于能量解调频谱的新型层状边坡地震损伤失稳计算系统及方法，涉及地质技术领域。所述系统包括：地震波时程曲线模块，用于得到地震波的时程曲线；STFT解调曲线模块，用于得出反射波和透射波的各阶典型频率时程曲线及能谱曲线；多重地震激励模块，用于进行频域上的多重地震激励；二次应力重分布模块，用于进行二次应力重分布计算；结构性边坡分块应力计算模块，用于求解各个界面上面的平均应力状态，绘制滑体结构面应力场，对边坡进行水平和横向条分，求解条分界面相应位置处的下滑力和抗滑力；破坏模式分析模块，用于进行破坏模式分析；稳定状态评价模块，用于进行稳定状态评价。具有计算效率高和准确性高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于能量解调频谱的新型层状边坡地震损伤失稳计算系统及方法
本专利技术涉及地质
，具体而言，涉及一种基于能量解调频谱的新型层状边坡地震损伤失稳计算系统及方法。
技术介绍
1.HHT理论缺乏严谨的物理及数学上的意义，且需要复杂的递回，运算时间反而比短时距傅立叶变换要长，只有在特例(组合较简单的资料)时使用希尔伯特-黄转换较快，导致在评价边坡失稳问题时计算效率较低，本专利计算效率较高。2.HHT理论未必能正确计算出本质模态函数之瞬时频率，且无法使用快速傅立叶变换，导致使用范围受限，本专利使用范围不受限；此外，由于原有理论是存在的上述缺陷使得其无法考虑地震能量因素的影响，而本专利的方法是基于严格意义上的小波频谱分析所以可以考虑地震能量因素影响。3.原有计算理论无法处理复杂的边坡地震稳定评价问题，特别是层状边坡的地震失稳问题，本专利可考虑层状边坡的地震失稳问题。4.原有理论由于未考虑水平条分的问题，导致边坡的失稳范围计算不准确，而本专利可以解决这些问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于能量解调频谱的新型层状边坡地震损伤失稳计算系统及方法，具有计算效率高和准确性高的优点。为了实现上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案如下：第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于能量解调频谱的新型层状边坡地震损伤失稳计算系统，所述系统包括：地震波时程曲线模块，用于得到地震波的时程曲线；STFT解调曲线模块，用于得出反射波和透射波的各阶典型频率时程曲线及能谱曲线；多重地震激励模块，用于进行频域上的多重地震激励；二次应力重分布模块，用于进行二次应力重分布计算；结构性边坡分块应力计算模块，用于求解各个界面上面的平均应力状态，绘制滑体结构面应力场，对边坡进行水平和横向条分，求解条分界面相应位置处的下滑力和抗滑力；破坏模式分析模块，用于进行破坏模式分析；稳定状态评价模块，用于进行稳定状态评价。进一步的，所述地震波时程曲线模块信号连接于STFT解调曲线模块，根据地震动加速度时程曲线积分得出位移时程曲线，利用相应的公式计算初始反射波和透射波的地震位移时程曲线；采用传递系数法计算后续各个界面上的反射和透射波时程曲线。进一步的，所述STFT解调曲线模块信号连接于多重地震激励模块，利用STFT变换得出反射波和透射波的各阶典型频率时程曲线及能谱曲线。进一步的，所述稳定状态评价模块，求解各个界面上面的平均应力状态，绘制滑体结构面应力场，对边坡进行水平和横向条分，求解条分界面相应位置处的下滑力和抗滑力，并利用相应的公式对地震波作用下的层状边坡地震稳定性进行判断。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种基于能量解调频谱的新型层状边坡地震损伤失稳计算方法，所述方法包括：步骤1：建立边坡地质概化模型；步骤2：输入验算地震波；步骤3：根据地震动加速度时程曲线积分得出位移时程曲线；计算初始反射波和透射波的地震位移时程曲线和后续各个界面上的反射和透射波时程曲线；步骤4：利用STFT变换得出反射波和透射波的各阶典型频率时程曲线及能谱曲线；步骤5：通过频率时程曲线计算得到不同位置处的应力分量；步骤6：采用步骤1到步骤5的方法求解各个界面上面的平均应力状态，绘制滑体结构面应力场，对边坡进行水平和横向条分，求解条分界面相应位置处的下滑力和抗滑力，对地震波作用下的层状边坡地震稳定性进行判断。本专利技术实施例提供的一种基于能量解调频谱的新型层状边坡地震损伤失稳计算系统及方法，将层状边坡简化为一系列的叠合板处理，然后将入射地震波基于STFT变换解调为一系列的小波频谱曲线作为入射波群，采用地震波集中入射的方法将上述波群从叠合板中间入射进来，并进行地震波的折反射计算，不同位置处的地震波反应可通过将上述计算结果进行线性叠加得出。由于STFT变换在解调地震波时采用的线性解调的方法，因而本专利技术可最大限度地保证叠加后波形的精确度问题。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1示出了本专利技术实施例提供的基于能量解调频谱的新型层状边坡地震损伤失稳计算系统的结构图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。第一实施例请参阅图1，本专利技术实施例提供的一种基于能量解调频谱的新型层状边坡地震损伤失稳计算系统，所述系统包括：地震波时程曲线模块，用于得到地震波的时程曲线；STFT解调曲线模块，用于得出反射波和透射波的各阶典型频率时程曲线及能谱曲线；多重地震激励模块，用于进行频域上的多重地震激励；二次应力重分布模块，用于进行二次应力重分布计算；结构性边坡分块应力计算模块，用于求解各个界面上面的平均应力状态，绘制滑体结构面应力场，对边坡进行水平和横向条分，求解条分界面相应位置处的下滑力和抗滑力；破坏模式分析模块，用于进行破坏模式分析；稳定状态评价模块，用于进行稳定状态评价。进一步的，所述地震波时程曲线模块信号连接于STFT解调曲线模块，根据地震动加速度时程曲线积分得出位移时程曲线，利用相应的公式计算初始反射波和透射波的地震位移时程曲线；采用传递系数法计算后续各个界面上的反射和透射波时程曲线。进一步的，所述STFT解调曲线模块信号连接于多重地震激励模块，利用STFT变换得出反射波和透射波的各阶典型频率时程曲线及能谱曲线。进一步的，所述稳定状态评价模块，求解各个界面上面的平均应力状态，绘制滑体结构面应力场，对边坡进行水平和横向条分，求解条分界面相应位置处的下滑力和抗滑力，并利用相应的公式对地震波作用下的层状边坡地震稳定性进行判断。具体的，近年来随着HHT变换的方兴未艾，EMD承受的关注度持续走高，然而EMD一个最明显的缺陷是没有可靠的数学依据，导致部分虚假频率的产生。经验模式分解(empiricalmodedecomposition简称EMD)中包络均值代替信号实际均值的算法误差，使其在处理复杂多频振动信号时易出现模式混叠，引起分析误差。针对上述问题，IDaubechies和SMaes(1996)提出了同步压缩小波变换技术(SWT)。采用同步压缩小波变换(synchrosqueezedwavelettransform，简称SWT)根据时间-尺度平面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于能量解调频谱的新型层状边坡地震损伤失稳计算系统，其特征在于，所述系统包括：地震波时程曲线模块，用于得到地震波的时程曲线；STFT解调曲线模块，用于得出反射波和透射波的各阶典型频率时程曲线及能谱曲线；多重地震激励模块，用于进行频域上的多重地震激励；二次应力重分布模块，用于进行二次应力重分布计算；结构性边坡分块应力计算模块，用于求解各个界面上面的平均应力状态，绘制滑体结构面应力场，对边坡进行水平和横向条分，求解条分界面相应位置处的下滑力和抗滑力；破坏模式分析模块，用于进行破坏模式分析；稳定状态评价模块，用于进行稳定状态评价。

【技术特征摘要】
1.一种基于能量解调频谱的新型层状边坡地震损伤失稳计算系统，其特征在于，所述系统包括：地震波时程曲线模块，用于得到地震波的时程曲线；STFT解调曲线模块，用于得出反射波和透射波的各阶典型频率时程曲线及能谱曲线；多重地震激励模块，用于进行频域上的多重地震激励；二次应力重分布模块，用于进行二次应力重分布计算；结构性边坡分块应力计算模块，用于求解各个界面上面的平均应力状态，绘制滑体结构面应力场，对边坡进行水平和横向条分，求解条分界面相应位置处的下滑力和抗滑力；破坏模式分析模块，用于进行破坏模式分析；稳定状态评价模块，用于进行稳定状态评价。2.如权利要求1所述的基于能量解调频谱的新型层状边坡地震损伤失稳计算系统，其特征在于，所述地震波时程曲线模块信号连接于STFT解调曲线模块，根据地震动加速度时程曲线积分得出位移时程曲线，利用相应的公式计算初始反射波和透射波的地震位移时程曲线；采用传递系数法计算后续各个界面上的反射和透射波时程曲线。3.如权利要求2所述的基于能量解调频谱的新型层状边坡地震损伤失稳计算系统，其特征在于，所述STFT解调曲线模块信号连接于多重地震...

【专利技术属性】
技术研发人员：李龙起，巨能攀，张帅，邓小雪，邓天鑫，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：四川,51