一种边坡危岩体崩塌时间预测方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及崩塌预警预报技术领域，特别是指一种边坡危岩体崩塌时间预测方法和系统，方法包括：监测并根据边坡危岩体与母岩体的频谱比图，获取常时微动频率信息；基于常时微动频率信息，获取并根据常时微动频率随时间的变化，确定起始时刻；对起始时刻后的常时微动频率信息进行拟合，得到常时微动频率的变化速率与崩塌时间之间的两个时间预测拟合方程；利用两个预测拟合方程的时间预测结果，得到边坡危岩体的崩塌时间预测值

【技术实现步骤摘要】
一种边坡危岩体崩塌时间预测方法和系统


[0001]本专利技术涉及崩塌预警预报
，特别是指一种边坡危岩体崩塌时间预测方法和系统
。

技术介绍

[0002]边坡上被多组结构面切割的危岩体，突然脱离母体，翻滚而下的地质现象称为崩塌
。
边坡危岩体往往变形量微小
、
缓慢，但崩塌失稳过程短暂，突发性极强，因此通过变形监测进行危岩体的预警预报的时效性较差，传统“位移切线角模型”、“Saito
预测模型”、“Fukuzono
预测模型”等基于变形监控的预测预报方法无法应用于危岩体崩塌时间预测中
。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种边坡危岩体崩塌时间预测方法和系统
。
[0004]本专利技术的一种边坡危岩体崩塌时间预测方法的技术方案如下：
[0005]监测并根据边坡危岩体与母岩体的频谱比图，获取常时微动频率信息；
[0006]基于常时微动频率信息，获取并根据常时微动频率随时间的变化，确定起始时刻；
[0007]对起始时刻后的常时微动频率信息进行拟合，得到常时微动频率的变化速率与崩塌时间之间的两个时间预测拟合方程；
[0008]利用两个预测拟合方程的时间预测结果，得到边坡危岩体的崩塌时间预测值
。
[0009]在上述方案的基础上，本专利技术的一种边坡危岩体崩塌时间预测方法还可以做如下改进
。
[0010]进一步，确定起始时刻的过程，包括：
[0011]根据常时微动频率信息，计算每个时刻的常时微动频率的变化速率
、
变化加速率
、
变化加加速率
、
变化加速率峰度
、
变化加速率偏度
、
变化加速率峰度的变化率，以及变化加速率偏度的变化率；
[0012]当第
n
个时刻的常时微动频率
f
n
所对应的综合判别指标
F
n
{f}
以及第
n
个时刻后的每个时刻的常时微动频率所对应的综合判别指标均大于0时，则判定第
n
个时刻
t
n
为起始时刻；
[0013]其中，其中，表示
f
n
的变化加速率
、
表示
f
n
的变化加加速率
、
表示的变化加速率偏度，表示的变化加速率峰度
。
[0014]进一步，两个时间预测拟合方程包括第一时间预测拟合方程和第二时间预测拟合方程，两个时间预测拟合方程包括第一时间预测拟合方程和第二时间预测拟合方程，第一时间预测拟合方程为：第二时间预测拟合方程为：
其中，
t
表示当前时间与初始监测时间之间的时间间隔，表示当前时间的常时微动频率的变化速率，
f
表示当前时间的常时微动频率，
t
′
f
、t
″
f
、m
和
n
均为线性拟合参数，且
t
′
f
为第一时间预测拟合方程的拟合曲线斜率，
t
″
f
为第二时间预测拟合方程的拟合曲线横截距
。
[0015]进一步，监测并根据边坡危岩体与母岩体的频谱比图，获取常时微动频率信息，包括：
[0016]在边坡危岩体不受外界振动扰动的情况下，将振动传感器分别布设在危岩体与母岩体上，每个振动传感器的敏感轴的布设方向与主控裂隙垂直，且使危岩体与母岩体的布设方向一致；
[0017]同时采集危岩体的振动时程曲线与母岩体的振动时程曲线，通过傅里叶变换分别得到危岩体的频谱图与母岩体的频谱图；
[0018]危岩体的频谱图与母岩体的频谱图中的幅值做比值，得到边坡危岩体与母岩体的频谱比图，取频谱比图中的沿主控裂隙张开方向作为危岩体的常时微动频率
。
[0019]本专利技术的一种边坡危岩体崩塌时间预测系统的技术方案如下：
[0020]包括监测模块
、
第一确定模块
、
拟合模块和第二确定模块；
[0021]监测模块用于：监测边坡危岩体的常时微动频率信息；
[0022]第一确定模块用于：基于常时微动频率信息，获取并根据常时微动频率随时间的变化，确定起始时刻；
[0023]拟合模块用于：对起始时刻后的常时微动频率信息进行线性拟合，得到常时微动频率的变化速率与崩塌时间之间的预测拟合方程；
[0024]第二确定模块用于：利用时间预测拟合方程的拟合曲线斜率，得到边坡危岩体的崩塌时间预测值
。
[0025]在上述方案的基础上，本专利技术的一种边坡危岩体崩塌时间预测系统还可以做如下改进
。
[0026]进一步，第一确定模块具体用于：
[0027]根据常时微动频率信息，计算每个时刻的常时微动频率的变化速率
、
变化加速率
、
变化加加速率
、
变化加速率峰度
、
变化加速率偏度
、
变化加速率峰度的变化率，以及变化加速率偏度的变化率；
[0028]当第
n
个时刻的常时微动频率
f
n
所对应的综合判别指标
F
n
{f}
以及第
n
个时刻后的每个时刻的常时微动频率所对应的综合判别指标均大于0时，则判定第
n
个时刻
t
n
为起始时刻；
[0029]其中，其中，表示
f
n
的变化加速率
、
表示
f
n
的变化加加速率
、
表示的变化加速率偏度，表示的变化加速率峰度
。
[0030]进一步，两个时间预测拟合方程包括第一时间预测拟合方程和第二时间预测拟合方程，第一时间预测拟合方程为：第二时间预测拟合方程为：
其中，
t
表示当前时间与初始监测时间之间的时间间隔，表示当前时间的常时微动频率的变化速率，
f
表示当前时间的常时微动频率，
t
′
f
、t
″
f
、m
和
n
均为线性拟合参数，且
t
′
f
为第一时间预测拟合方程的拟合曲线斜率，
t
″
f
为第二时间预测拟合方程的拟合曲线横截距
。
[0031]进一步，监测获取模块具体用于：
[0032]在边坡危岩体不受外界振动扰动的情况下，将振动传感器分别布设在危岩体与母岩体上，每个振动传感器的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种边坡危岩体崩塌时间预测方法，其特征在于，包括：监测并根据边坡危岩体与母岩体的频谱比图，获取常时微动频率信息；基于所述常时微动频率信息，获取并根据常时微动频率随时间的变化，确定起始时刻；对所述起始时刻后的常时微动频率信息进行拟合，得到常时微动频率的变化速率与崩塌时间之间的两个时间预测拟合方程；利用两个预测拟合方程的时间预测结果，得到所述边坡危岩体的崩塌时间预测值
。2.
根据权利要求1所述的一种边坡危岩体崩塌时间预测方法，其特征在于，确定所述起始时刻的过程，包括：根据所述常时微动频率信息，计算每个时刻的常时微动频率的变化速率
、
变化加速率
、
变化加加速率
、
变化加速率峰度
、
变化加速率偏度
、
变化加速率峰度的变化率，以及变化加速率偏度的变化率；当第
n
个时刻的常时微动频率
f
n
所对应的综合判别指标
F
n
{f}
以及第
n
个时刻后的每个时刻的常时微动频率所对应的综合判别指标均大于0时，则判定第
n
个时刻
t
n
为所述起始时刻；其中，其中，表示
f
n
的变化加速率
、
表示
f
n
的变化加加速率
、
表示的变化加速率偏度，表示的变化加速率峰度
。3.
根据权利要求2所述的一种边坡危岩体崩塌时间预测方法，其特征在于，所述两个时间预测拟合方程包括第一时间预测拟合方程和第二时间预测拟合方程，所述第一时间预测拟合方程为：所述第二时间预测拟合方程为：其中，
t
表示当前时间与初始监测时间之间的时间间隔，表示当前时间的常时微动频率的变化速率，
f
表示当前时间的常时微动频率，
t
′
f
、t
″
f
、m
和
n
均为线性拟合参数，且
t
′
f
为所述第一时间预测拟合方程的拟合曲线斜率，
t
″
f
为所述第二时间预测拟合方程的拟合曲线横截距
。4.
根据权利要求1至3任一项所述的一种边坡危岩体崩塌时间预测方法，其特征在于，监测并根据边坡危岩体与母岩体的频谱比图，获取常时微动频率信息，包括：在所述边坡危岩体不受外界振动扰动的情况下，将振动传感器分别布设在所述危岩体与所述母岩体上，每个振动传感器的敏感轴的布设方向与主控裂隙垂直，且使所述危岩体与所述母岩体的布设方向一致；同时采集所述危岩体的振动时程曲线与所述母岩体的振动时程曲线，通过傅里叶变换分别得到所述危岩体的频谱图与所述母岩体的频谱图；所述危岩体的频谱图与所述母岩体的频谱图中的幅值做比值，得到所述边坡危岩体与所述母岩体的频谱比图，取所述频谱比图中的沿主控裂隙张开方向作为所述危岩体的常时微动频率
。5.
一种边坡危岩体崩塌时间预测系统，其特征在于，包括监测获取模块
、
第一确定模块
、
拟合模块和第二确定模块；所述监测获取模块用于：监测并根据边坡危岩体与母岩体的频谱比图，获取常时微动
频率信息；所述第一确定模块用于：基于所述常时微动频率信息，获取并根据常时微动频率随时...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺铮，熊娟，王家伟，孙广存，李宁，
申请(专利权)人：北京中关村智连安全科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：