基于常時(shí)微動(dòng)技術(shù)的危巖落石調(diào)查方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及危巖落石調(diào)查領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種基于常時(shí)微動(dòng)技術(shù)的危巖落石傾向性調(diào)查方法。
【背景技術(shù)】
[0002]危巖落石是邊坡工程和地下工程中常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害，在重力及其它干擾作用下危險(xiǎn)巖塊可能突然從基巖上脫離、滑動(dòng)和墜落。當(dāng)其發(fā)生在道路附近的邊坡時(shí)，常會(huì)帶來(lái)交通中斷和人身傷亡等重大危害。地下工程采用鉆爆法施工時(shí)，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生一些實(shí)際已經(jīng)脫離基巖，但尚未掉落的巖塊，受到環(huán)境擾動(dòng)時(shí)可能會(huì)突然掉落，嚴(yán)重威脅現(xiàn)場(chǎng)施工人員安全。因此，在這些工程中必須進(jìn)行危巖落石調(diào)查，進(jìn)而建立相應(yīng)的處置方案。
[0003]危巖落石調(diào)查的關(guān)鍵在于判斷目標(biāo)巖塊和基巖的連接狀態(tài)，如果兩者已經(jīng)斷開或者大部分?jǐn)嚅_則認(rèn)為是危險(xiǎn)巖塊。目前的調(diào)查方法，主要以現(xiàn)場(chǎng)人工敲擊檢查為主，這種方法對(duì)于人可以接近的小塊危巖可以進(jìn)行有效的識(shí)別。對(duì)于大塊危巖，人工敲擊難以引起明顯的響應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致識(shí)別困難。對(duì)于位于陡峭部位不能接近的危巖，上述方法則不容易實(shí)施。近期出現(xiàn)的基于三維激光掃描技術(shù)或者全景影像技術(shù)的調(diào)查方法，僅能獲得待測(cè)對(duì)象表面的坐標(biāo)，從而識(shí)別凸出的巖塊，但不能判斷目標(biāo)巖塊和基巖的連接狀態(tài)，因此不能有效識(shí)別危險(xiǎn)巖塊。
[0004]根據(jù)振動(dòng)力學(xué)理論，由于受到外界環(huán)境擾動(dòng)的影響，任何物體在任何時(shí)間都在以微小的振幅不停的振動(dòng)，這種不停的微小震動(dòng)稱為常時(shí)微動(dòng)，物體的微動(dòng)特性受到其本身結(jié)構(gòu)和約束條件的影響。目前，常時(shí)微動(dòng)技術(shù)主要用于地基、橋墩、隧道襯砌等混凝土結(jié)構(gòu)的健康診斷，其原理是通過(guò)測(cè)試混凝土結(jié)構(gòu)的微動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)判斷結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否存在裂紋、空洞等缺陷。雖然常時(shí)微動(dòng)技術(shù)應(yīng)用廣泛，但是基于常時(shí)微動(dòng)技術(shù)進(jìn)行危巖落石調(diào)查的方法還未有報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種基于常時(shí)微動(dòng)技術(shù)的危巖落石調(diào)查方法，其特征在于包括以下步驟:
①設(shè)置微動(dòng)信號(hào)檢測(cè)處理系統(tǒng)；微動(dòng)信號(hào)檢測(cè)處理系統(tǒng)包括:掃描激光測(cè)振儀、數(shù)據(jù)分析處理器、微動(dòng)數(shù)據(jù)分析軟件和儀器支架；所述的掃描激光測(cè)振儀，可以對(duì)前方一定區(qū)域進(jìn)行掃描測(cè)振，具有自動(dòng)標(biāo)定功能，可以排除支架及自身振動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，測(cè)量?jī)?nèi)容包括位移、速度和加速度，進(jìn)而可以求得測(cè)量物體的振動(dòng)頻率、振幅等數(shù)據(jù)；所述的數(shù)據(jù)分析處理器，與掃描激光測(cè)振儀相連，通過(guò)預(yù)裝在其中的微動(dòng)數(shù)據(jù)分析軟件，可以存儲(chǔ)、顯示、處理和分析測(cè)量數(shù)據(jù)；所述的儀器支架，用于固定掃描激光測(cè)振儀，提供穩(wěn)定方便的測(cè)量環(huán)境;
②通過(guò)掃描激光測(cè)振儀采集目標(biāo)區(qū)域內(nèi)巖體的常時(shí)微動(dòng)數(shù)據(jù)，并傳遞給數(shù)據(jù)分析處理器，通過(guò)數(shù)據(jù)分析處理器處理測(cè)量結(jié)果，不僅能夠得到帶有目標(biāo)區(qū)域巖體形貌坐標(biāo)的坐標(biāo)系統(tǒng)，而且能夠得到每個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的微動(dòng)特性參數(shù)；
③取基巖的微動(dòng)特征參數(shù)作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，與其他坐標(biāo)點(diǎn)的微動(dòng)特性參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)巖塊的掉落危險(xiǎn)程度進(jìn)行評(píng)估；如果某個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的常時(shí)微動(dòng)特性參數(shù)接近基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，說(shuō)明該點(diǎn)所在位置對(duì)應(yīng)的巖塊與基巖緊密連接在一起，不具有危險(xiǎn)性；如果某個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的常時(shí)微動(dòng)特性參數(shù)與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)差別較大，說(shuō)明該點(diǎn)所在位置對(duì)應(yīng)的巖塊與基巖沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的連接在一起，屬于危險(xiǎn)巖塊；確定危險(xiǎn)巖塊后，在上述坐標(biāo)系統(tǒng)中對(duì)相應(yīng)的位置做出標(biāo)示，即完成了該區(qū)域的危巖落石調(diào)查。
[0006]本發(fā)明的原理是:任何物體都具有常時(shí)微動(dòng)特性，且微動(dòng)特性參數(shù)受到其本身結(jié)構(gòu)和約束條件的影響；如果要判斷目標(biāo)巖塊是否與基巖連接，只需測(cè)量其常時(shí)微動(dòng)特性參數(shù)，并判斷是否與基巖的常時(shí)微動(dòng)特性參數(shù)接近。如果目標(biāo)巖塊與基巖緊密連接，則二者應(yīng)具有類似的常時(shí)微動(dòng)特性參數(shù)；如果目標(biāo)巖塊與基巖沒(méi)有實(shí)質(zhì)性連接，則二者應(yīng)具有各自的常時(shí)微動(dòng)特性參數(shù)，由于兩者結(jié)構(gòu)差別較大，所以各自的常時(shí)微動(dòng)特性參數(shù)差別也較大。根據(jù)上述理論可以判斷目標(biāo)巖塊與基巖的連接狀態(tài)，進(jìn)而可以很容易的識(shí)別危險(xiǎn)巖塊，為危巖落石調(diào)查提供直接依據(jù)。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于:1)利用物體的自振微動(dòng)信號(hào)，不需要外部震源，既簡(jiǎn)化了檢測(cè)的步驟，又避免了外力引起的誤差，抗干擾能力強(qiáng)；2)采用非接觸式的測(cè)量方式，可以精確測(cè)量遠(yuǎn)距離物體的微小振動(dòng)，對(duì)于陡峻山坡上的危險(xiǎn)巖塊識(shí)別具有重要意義；3)現(xiàn)有方法通過(guò)激光掃描或攝影等方法分析待測(cè)對(duì)象的形貌，但由于其形貌與連接狀態(tài)沒(méi)有確定關(guān)系，所以僅能粗略估計(jì)危險(xiǎn)區(qū)域，本申請(qǐng)通過(guò)測(cè)量目標(biāo)巖塊與基巖的常時(shí)微動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)精確判斷兩者的連接狀態(tài)，相對(duì)現(xiàn)有方法具有高精度的特點(diǎn)；4)通過(guò)掃描激光測(cè)振儀可以快速采集目標(biāo)區(qū)域內(nèi)巖體的常時(shí)微動(dòng)數(shù)據(jù)，便于進(jìn)行大規(guī)模的危巖落石調(diào)查。
【附圖說(shuō)明】
[0008]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
附圖為本發(fā)明中的危巖識(shí)別方法的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]結(jié)合附圖，一種基于常時(shí)微動(dòng)技術(shù)的危巖落石調(diào)查方法，其特征在于包括以下步驟:
①設(shè)置微動(dòng)信號(hào)檢測(cè)處理系統(tǒng)；微動(dòng)信號(hào)檢測(cè)處理系統(tǒng)包括:掃描激光測(cè)振儀1、數(shù)據(jù)分析處理器2、微動(dòng)數(shù)據(jù)分析軟件、儀器支架3 ;所述的掃描激光測(cè)振儀1，可以對(duì)前方一定區(qū)域進(jìn)行掃描測(cè)振，具有自動(dòng)標(biāo)定功能，可以排除支架及自身振動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，測(cè)量?jī)?nèi)容包括位移、速度和加速度，進(jìn)而可以求得測(cè)量物體的振動(dòng)頻率、振幅等數(shù)據(jù)；所述的數(shù)據(jù)分析處理器3，與掃描激光測(cè)振儀相連，通過(guò)預(yù)裝在其中的微動(dòng)數(shù)據(jù)分析軟件，可以存儲(chǔ)、顯示、處理和分析測(cè)量數(shù)據(jù)；所述的儀器支架3，用于固定掃描激光測(cè)振儀，提供穩(wěn)定方便的測(cè)量環(huán)境；
②通過(guò)掃描激光測(cè)振儀采集目標(biāo)區(qū)域內(nèi)巖體的常時(shí)微動(dòng)數(shù)據(jù)，并傳遞給數(shù)據(jù)分析處理器，通過(guò)數(shù)據(jù)分析處理器處理測(cè)量結(jié)果，不僅能夠得到帶有目標(biāo)區(qū)域巖體形貌坐標(biāo)的坐標(biāo)系統(tǒng)，而且能夠得到每個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的微動(dòng)特性參數(shù)； ③取基巖的微動(dòng)特征參數(shù)作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，與其他坐標(biāo)點(diǎn)的微動(dòng)特性參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)巖塊的掉落危險(xiǎn)程度進(jìn)行評(píng)估；如果某個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的常時(shí)微動(dòng)特性參數(shù)接近基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，說(shuō)明該點(diǎn)所在位置對(duì)應(yīng)的巖塊與基巖緊密連接在一起，不具有危險(xiǎn)性，如圖中b點(diǎn)所在巖塊；如果某個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的常時(shí)微動(dòng)特性參數(shù)與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)差別較大，說(shuō)明該點(diǎn)所在位置對(duì)應(yīng)的巖塊與基巖沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的連接在一起，屬于危險(xiǎn)巖塊，如圖中a點(diǎn)所在巖塊；確定危險(xiǎn)巖塊后，在上述坐標(biāo)系統(tǒng)中對(duì)相應(yīng)的位置做出標(biāo)示，即完成了該區(qū)域的危巖落石調(diào)查。
[0010]以上所述實(shí)施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體的實(shí)施方式的一種，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于常時(shí)微動(dòng)技術(shù)的危巖落石調(diào)查方法，其特征在于包括以下步驟: ①設(shè)置微動(dòng)信號(hào)檢測(cè)處理系統(tǒng)；微動(dòng)信號(hào)檢測(cè)處理系統(tǒng)包括:掃描激光測(cè)振儀、數(shù)據(jù)分析處理器、微動(dòng)數(shù)據(jù)分析軟件和儀器支架；所述的掃描激光測(cè)振儀，可以對(duì)前方一定區(qū)域進(jìn)行掃描測(cè)振，具有自動(dòng)標(biāo)定功能，可以排除支架及自身振動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，測(cè)量?jī)?nèi)容包括位移、速度和加速度，進(jìn)而可以求得測(cè)量物體的振動(dòng)頻率、振幅等數(shù)據(jù)；所述的數(shù)據(jù)分析處理器，與掃描激光測(cè)振儀相連，通過(guò)預(yù)裝在其中的微動(dòng)數(shù)據(jù)分析軟件，可以存儲(chǔ)、顯示、處理和分析測(cè)量數(shù)據(jù)；所述的儀器支架，用于固定掃描激光測(cè)振儀，提供穩(wěn)定方便的測(cè)量環(huán)境; ②通過(guò)掃描激光測(cè)振儀采集目標(biāo)區(qū)域內(nèi)巖體的常時(shí)微動(dòng)數(shù)據(jù)，并傳遞給數(shù)據(jù)分析處理器，通過(guò)數(shù)據(jù)分析處理器處理測(cè)量結(jié)果，不僅能夠得到帶有目標(biāo)區(qū)域巖體形貌坐標(biāo)的坐標(biāo)系統(tǒng)，而且能夠得到每個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的微動(dòng)特性參數(shù)； ③取基巖的微動(dòng)特征參數(shù)作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，與其他坐標(biāo)點(diǎn)的微動(dòng)特性參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)巖塊的掉落危險(xiǎn)程度進(jìn)行評(píng)估；如果某個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的常時(shí)微動(dòng)特性參數(shù)接近基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，說(shuō)明該點(diǎn)所在位置對(duì)應(yīng)的巖塊與基巖緊密連接在一起，不具有危險(xiǎn)性；如果某個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的常時(shí)微動(dòng)特性參數(shù)與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)差別較大，說(shuō)明該點(diǎn)所在位置對(duì)應(yīng)的巖塊與基巖沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的連接在一起，屬于危險(xiǎn)巖塊；確定危險(xiǎn)巖塊后，在上述坐標(biāo)系統(tǒng)中對(duì)相應(yīng)的位置做出標(biāo)示，即完成了該區(qū)域的危巖落石調(diào)查。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于常時(shí)微動(dòng)技術(shù)的危巖落石調(diào)查方法，通過(guò)檢測(cè)巖體的常時(shí)微動(dòng)特性來(lái)評(píng)價(jià)巖體的穩(wěn)定性，包括如下步驟：①設(shè)置微動(dòng)信號(hào)檢測(cè)處理系統(tǒng)；微動(dòng)信號(hào)檢測(cè)處理系統(tǒng)包括：掃描激光測(cè)振儀、數(shù)據(jù)分析處理器、微動(dòng)數(shù)據(jù)分析軟件和儀器支架；②通過(guò)掃描激光測(cè)振儀采集目標(biāo)區(qū)域內(nèi)巖體的常時(shí)微動(dòng)數(shù)據(jù)，并建立相應(yīng)的坐標(biāo)系統(tǒng)；③取基巖的微動(dòng)特征參數(shù)作為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，與其他坐標(biāo)點(diǎn)的微動(dòng)特性參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)巖塊的掉落危險(xiǎn)程度進(jìn)行評(píng)估；如果某個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的常時(shí)微動(dòng)特性參數(shù)與基準(zhǔn)數(shù)據(jù)差別較大，說(shuō)明該點(diǎn)所在位置對(duì)應(yīng)的巖塊與基巖沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的連接在一起，屬于危險(xiǎn)巖塊。本發(fā)明通過(guò)掃描激光測(cè)振儀可以快速采集目標(biāo)區(qū)域內(nèi)巖體的常時(shí)微動(dòng)數(shù)據(jù)，便于進(jìn)行大規(guī)模的危巖落石調(diào)查。
【IPC分類】G01N29-04
【公開號(hào)】CN104698085
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510052235
【發(fā)明人】蔣宇靜, 吳學(xué)震, 王健華, 李博, 王剛
【申請(qǐng)人】山東科技大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年2月1日