一种岩质滑坡次声波物理实验模型结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种岩质滑坡次声波物理实验模型结构，包括非滑动体、岩质滑体、滑带板、推力组件、压力传感器和次声阵列，非滑动体的斜面上设置滑带板，岩质滑体设置在滑带板的上端，推力组件的输出端设置在岩质滑体的一侧，推力组件与所述岩质滑体之间设置有压力传感器；次声阵列包括第一次声传感器、第二次声传感器和第三次声传感器，所述第一次声传感器设置在所述岩质滑体的上表面，所述第二次声传感器和所述第三次声传感器分别设置在所述非滑动体的前方和后方。通过开展室内岩质滑坡物理模型试验过程中的次声监测，通过获取岩质滑坡次声信号的基本特征，建立岩质滑坡环境背景噪声数据库，为开展监测及预警理论研究打下数据基础。据基础。据基础。

【技术实现步骤摘要】
一种岩质滑坡次声波物理实验模型结构


[0001]本技术涉及次声
，特别是涉及一种岩质滑坡次声波物理实验模型结构。

技术介绍

[0002]次声波是指频率低于20Hz的声波，在正常人类可听声范围之外。研究表明：次声波在自然界中普遍存在，火山喷发、地震、泥石流等自然灾害现象都会产生次声波。由于其频率低，穿透性强，在大气中传播距离远且没有显著的能量损失，因此可以作为一种很好的监测手段。
[0003]在火山喷发监测方面。早在1885年，Verbeek R.D.M就采集到了印度尼西亚Krakatoa火山岛在火山爆发前、后的次声波。Mition教授认为:火山喷发是由于内部岩浆喷涌压力过造成了，火山喷发可以产生次声波。在火山孕育的过程中，火山在不断的“颤抖”，内部气体和岩浆的混合物会与之形成共振，产生频率大致为(1～10)Hz的次声波。目前，火山次声已经成为火山监测的手段之一，通过在火山附近布置次声阵列实时监测达到预警的目的。美国华盛顿大学Johnson教授历时5年利用次声探测仪对Stromboli等五处活火山进行监测，他认为火山次声是由于火山喷发喷发物的外向通量引起的大气扰动而产生的,并可以通过测量火山辐射出的次声波的频谱和大小来区分火山活动的类型、计算火山喷发的能量。Fredric M.Ham等通过设置在美国纽波特的次声监测系统IS56站台，清楚地发现了Mount St的爆发，并指出相对靠近火山的次声站的存在对于监测喷发的开始是非常有用的，并且可以在其他监测系统不可用或不能使用的情况下用做唯一的监测工具。
[0004]在地震监测方面。1976年，Ostrovsky A E首先提出了大气中存在的一种长周期波与大地震有关即次声波，并提出一个设想，利用它作为地震前兆来预报大地震。在接下来的30多年里，国内外学者开展了大量的研究工作，从地震次声产生机理、布阵、去噪到实时传输，在地震次声波监测工作中取得了很大进展。研究表明：地震在孕育、发生和发展的过程中都会伴随有次声波的产生。在大地震发生前15天内会出现次声波异常信号，特点是频率很低；而在地震发生时也会产生次声波，频率范围在3～10Hz，这就是人们常说的地震次声波；大地震发生后产生的次声波频率有时与人体的固有频率相一致，彼此产生共振。在此基础上，北京工业大学、中国地震局和中科院声学所通过次声传感器的布设，对地震前兆次声波进行了探索性研究。陈维升根据次声波异常的幅值，结合Kp指数和全球地震的活动性，成功预测出2014年在智利北部沿岸近海发生的8.1级地震，进一步验证了次声在地震灾害监测的有效性。
[0005]在泥石流监测方面。由于次声的传播速度近似于340m/s，泥石流本身的运动速度通常为10
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15m/s，所以使用次声监测设备可提前采集到泥石流的次声信号，利用泥石流到达前时间差来实现预警，为人们争取更多的准备时间。章书成等对云南东川蒋家沟泥石流进行观测时，在国内首先发现泥石流的次声现象，并开发了国内第一台泥石流次声警报器。Kogelnig等结合泥位与次声监测对阿尔卑斯山区Lattenbach流域和Illgraben流域的泥石
流及山洪次声特征进行了研究，完整地描述了其时频变化特征。Liu Dunlong等以短时过零率、能量集中范围、最大声压值以及中心频率和能量下限值变化趋势为判识标准，开发了新的泥石流次声识别算法。Schimmel等开发了一套综合次声与地声的泥石流识别算法与警报系统，并尝试了对山洪和泥石流进行规模与类型上的区分。
[0006]除了上述次声波技术应用之外，近几年，次声波还作为了滑坡的监测手段，引起了国内外学者的关注，在滑坡的次声波信号监测预警系统、信号处理等方面展开了研究。
[0007]Chai Shan等通过单轴压缩试验发现花岗岩破裂过程中也产生次声信号。朱星等以岩体稳定性监测为目的，对6种典型的岩石试样进行了单轴全过程加载试验过程中的次声波信号进行了实时监测，并对数字次声波信号进行了处理与分析。郑菲结合损伤力学理论研究了岩石破裂产生次声的机理，认为声发射频率降低是由于岩石微裂缝逐渐扩展造成的，并提出临灾次声波、发灾次声波和预警次声波的概念。徐洪等对岩石变形破坏次声异常的能量特征进行分析，研究结果为岩石破坏前兆预警提供了重要依据。贾炳、魏建平、王云刚等以次声波技术应用于监测、预警矿井煤岩动力灾害为目的，相继开展了大量的研究，通过进行煤岩试样的单轴加载试验，对采集的次声信号的相对能量和频率进行分析，发现相对能量和频率具有明显的阶段性。随着研究的进一步深入，杨云峰、罗涛、姜亮亮等还开展了岩石粒径大小、胶结条件和力学加载方式等因素对次声信号特性的影响。除了进行实验室物理模型试验次声波的研究外，朱星还对大光包滑坡侧缘拉裂壁岩崩进行次声监测，并分析了岩崩次声的基本特征。上述研究结果为岩质滑坡次声波监测提供了理论参考。
[0008]作为岩土体斜坡失稳破坏的一种特殊形式，岩质滑坡在发生宏观破坏之前，其内部存在拉应变的累计效应，会导致岩土体内部的颗粒间的力链发生断裂，进而产生次声波。因此，开展岩质滑坡前兆次声波识别技术研究，探寻岩质滑坡前兆次声信息，为岩质滑坡监测预警提供支撑和保障。
[0009]三峡库区地势地貌复杂，降雨频繁，库水涨落幅度大，导致滑坡灾害频繁发生，严重危害库区人民的生命和财产安全，对滑坡监测和预警技术的研究迫在眉睫。滑坡按照物质组成可分为土质滑坡和岩质滑坡，三峡库区的岩质滑坡具有分布广、隐蔽性强、高速远程等特点，危害性大，监测预警难度更大，因此备受学者们的关注。目前传统的滑坡监测方法主要以位移、降雨、地下水等因素进行研究，存在监测预警时间长、监测手段相对单一等诸多问题，亟需高效准确的岩质滑坡监测预警技术。前期研究表明，岩土体在变形破裂过程中因能量释放必然会产生弹性波和在空气中传播的声波。由于次声波具有低频率、衰减小、穿透性强等特性，可以将次声监测作为岩质滑坡的一种技术手段。
[0010]目前，在实地监测到的关于岩质滑坡的次声数据有限，不利于从次声角度开展监测及预警理论研究的开展。因此，亟需一种岩质滑坡次声波物理实验模型结构，以建立与岩质滑坡相关的次声数据库，为开展监测及预警理论研究打下数据基础。

技术实现思路

[0011]鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种岩质滑坡次声波物理实验模型结构，拟通过开展室内岩质滑坡物理模型试验过程中的次声监测，通过获取岩质滑坡次声信号的基本特征，建立岩质滑坡环境背景噪声数据库，为开展监测及预警理论研究打下数据基础。
[0012]本技术的技术方案是：
[0013]一种岩质滑坡次声波物理实验模型结构，包括非滑动体、岩质滑体、滑带板、推力组件、压力传感器和次声阵列，所述非滑动体的斜面上设置所述滑带板，所述岩质滑体设置在所述滑带板的上端，所述推力组件的输出端设置在所述岩质滑体的一侧，所述推力组件与所述岩质滑体之间设置有压力传感器，所述次声阵列包括第一次声传感器、第二次声传感器和第三次声传感器，所述第一次声传感器设置在所述岩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种岩质滑坡次声波物理实验模型结构，其特征在于，包括非滑动体、岩质滑体、滑带板、推力组件、压力传感器和次声阵列，所述非滑动体的斜面上设置所述滑带板，所述岩质滑体设置在所述滑带板的上端，所述推力组件的输出端设置在所述岩质滑体的一侧，所述推力组件与所述岩质滑体之间设置有压力传感器，所述次声阵列包括第一次声传感器、第二次声传感器和第三次声传感器，所述第一次声传感器设置在所述岩质滑体的上表面，所述第二次声传感器和所述第三次声传感器分别设置在所述非滑动体的前方和后方。2.根据权利要求1所述的岩质滑坡次声波物理实验模型结构，其特征在于，所述岩质滑体的一侧连接均力板，所述压力传感器安装于所述均力板上。3.根据权利要求1所述的岩质滑坡次声波物理实验模型结构，其特征在于，所述推力组件为液压千斤顶。4.根据权利要求1所述的岩质滑坡次声波物理实验模型结构，其特征在于，所述非滑动体为具有斜面的基岩体。5.根据权利要求1所述的岩质滑坡次声波物理实验模型结构，其特征在于，还包括数据采集系统，所述压力传...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾东铭，陈乔，韦方强，陈吉龙，钱韵衣，郭小载，张议芳，刘阳，雷小虎，马玉林，
申请(专利权)人：中国科学院重庆绿色智能技术研究院，
类型：新型
国别省市：