[发明专利]边坡地震动力响应及灾变过程多元多域感知监测方法

说明书

本申请涉及一种边坡地震动力响应及灾变过程多元多域感知监测方法，包括：通过分析多因素耦合下的边坡动力，得到其目标测点的加速度和位移时程并分析，从而获取边坡的第一地震动力响应特征，并分别对加速度和目标测点的速度时程进行傅里叶和希尔伯特黄变换，分别得到目标测点的傅里叶谱及地震希尔伯特能量谱和边际谱，并对边坡进行模态分析，得到第二地震动力响应特征，同时获取其内在关联模型，得到第三地震动力响应特征及边坡动力损伤定量化评估判据，从而建立多域关联分析模型，对边坡地震动力响应及灾变过程进行感知监测。由此，解决了在多种复杂致灾因素耦合作用下，通过单域分析方法难以精准刻画边坡的动力响应及灾变机理等问题。

技术领域

本发明涉及岩土工程地质灾害技术领域，特别涉及一种边坡地震动力响应及灾变过程 多元多域感知监测方法。

背景技术

边坡变形是全球性的主要自然灾害之一，在外界诱发因素下易导致边坡失稳出现滑动 破坏，滑坡灾害已成为了一种严重威胁人民生命财产的地质灾害。我国近一半国土面积位 于Ⅶ度以上地震高烈度区，在强地震、强降雨、地下水、开挖卸荷、自然风化、复杂地质条件等长期的复杂内外动力致灾因素耦合作用影响，边坡的地震动力响应特征变得极其复杂，边坡的地震稳定性及破坏机理难以被充分揭示。多因素耦合作用下复杂边坡的地震动力响应特征体现在时间域、频率域及时频域响应三个方面，具有典型的多域特性。

相关技术中，针对边坡动力响应方面的研究，多是基于时间域、频率域或时频域的边 坡动力响应特性单域研究，但对于开展边坡动力响应特性多域联合分析方面待研究不足， 同时未建立时域、频域及时频域的耦联分析模型。明晰边坡地震动力响应及失稳机理是其 滑坡防控的前提条件，因此，针对相关技术中的边坡动力学时域、频域等单域分析方法难 以全面准确刻画多荷载耦合作用下复杂边坡致灾过程的不足，充分考虑复杂岩土体多域(时 间域-频率域-时频域)动力特性，有必要建立边坡灾变过程分析的多域耦联分析方法。

边坡地震动力响应分析参数的选择及其使用，关系到其分析结果的可靠性及准确性。 目前，边坡的地震动力响应分析常采用的是时间域分析参数，主要包括峰值加速度(Peak Ground Acceleration，PGA)、峰值位移(Peak Ground Displacement，PGD)等；频率域分 析参数主要是采用傅里叶谱特征及传递函数的概念开展研究；时频域分析参数主要采用多 种地震希尔伯特谱及边际谱峰值开展动力响应分析。但是，相关技术中的边坡动力响应分 析参数的选择具有不确定性，由于各个分析参数的物理意义及其表征的响应特征不同，难 以明晰各个分析参数的适用性。此外，在频域分析中为充分考虑多方法的联合分析，模态 分析是结构动力分析的重要方法，也是动力频域分析的基本类型，又称固有频率分析。模 态分析主要利用有限元方法研究工程实体在固有频率作用下的动力变形特征，模态分析结 合边坡实测数据的傅里叶谱分析可以完善频率域参数分析框架。因此，有必要开展多因素 耦合作用下边坡地震动力响应多元多域感知监测关键分析指标研究，厘清时域、频域、时 频域主要分析指标与边坡灾变特征的对应关系，阐明边坡动力响应多域关键分析指标及物 理表征意义。