危巖識別方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及邊坡工程和地下工程中危險巖塊識別領域，具體地說是一種基于常時微動技術的危險巖塊識別方法。
【背景技術】
[0002]危巖落石是邊坡工程和地下工程中常見的災害，在重力及其它干擾作用下危險巖塊可能突然從基巖上脫離、滑動和墜落。當其發(fā)生在道路附近的邊坡時，常會帶來交通中斷和人身傷亡等重大危害。在地下工程采用鉆爆法施工時，經(jīng)常會產(chǎn)生一些實際已經(jīng)與基巖斷開，但尚未掉落的巖塊，受到環(huán)境擾動時可能會突然掉落，嚴重威脅現(xiàn)場施工人員安全。因此，在這些工程中必須進行危巖調(diào)查和識別，進而建立相應的處置方案。
[0003]危巖落石調(diào)查的關鍵在于判斷目標巖塊和基巖的連接狀態(tài)，如果兩者已經(jīng)斷開或者大部分斷開則認為是危險巖塊。目前的調(diào)查方法，主要以現(xiàn)場人工敲擊檢查為主，這種方法對于人可以接近的小塊危巖可以進行有效的識別。對于大塊危巖，人工敲擊難以引起明顯的響應，會導致識別困難。對于位于陡峭部位不能接近的危巖，上述方法則不容易實施。近期出現(xiàn)的基于三維激光掃描技術或者全景影像技術的調(diào)查方法，僅能獲得待測對象表面的坐標，從而識別凸出的巖塊，但不能判斷目標巖塊和基巖的連接狀態(tài)，因此不能有效識別危險巖塊。
[0004]根據(jù)振動力學理論，由于受到外界環(huán)境擾動的影響，任何物體在任何時間都在以微小的振幅不停的振動，這種不停的微小震動稱為常時微動，物體的微動特性受到其本身結構和約束條件的影響。目前，常時微動技術主要用于地基、橋墩、隧道襯砌等混凝土結構的健康診斷，其原理是通過測試混凝土結構的微動數(shù)據(jù)來判斷結構內(nèi)部是否存在裂紋、空洞等缺陷。雖然常時微動技術應用廣泛，但是基于常時微動技術進行危巖識別的方法還未有報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的任務在于提供一種基于常時微動技術的危險巖塊識別方法，其技術解決方案是:
一種危巖識別方法，其特征在于包括以下步驟:
①設置微動信號檢測處理系統(tǒng)；微動信號檢測處理系統(tǒng)包括:單點三維激光測振儀、數(shù)據(jù)分析處理器、微動數(shù)據(jù)分析軟件和儀器支架；所述的單點三維激光測振儀，具有自動標定功能，可以排除支架及自身振動對測量結果的影響，可以同時測量物體X、Y、Z三個方向的微動數(shù)據(jù)，測量內(nèi)容包括位移、速度和加速度，進而可以求得測量物體的振動頻率、振幅等數(shù)據(jù)；所述的數(shù)據(jù)分析處理器，與單點三維激光測振儀相連，通過預裝在其中的微動數(shù)據(jù)分析軟件，可以存儲、顯示、處理和分析測量數(shù)據(jù)；所述的儀器支架，用于固定激光測振儀，提供穩(wěn)定方便的測量環(huán)境；
②將單點三維激光測振儀對準基巖上的任意位置，采集基巖的常時微動數(shù)據(jù)，并傳遞給數(shù)據(jù)分析處理器作為基準數(shù)據(jù)；將單點三維激光測振儀對準待測巖塊上的任意位置，采集待測巖塊的常時微動數(shù)據(jù)，并傳遞給數(shù)據(jù)分析處理器作為對比數(shù)據(jù)；
③將上述兩組數(shù)據(jù)進行對比分析，并根據(jù)分析結果對巖塊的掉落危險程度進行評估；如果待測巖塊的常時微動特性參數(shù)接近基巖的常時微動特性參數(shù)，說明待測巖塊與基巖緊密連接在一起，不具有危險性；如果待測巖塊的常時微動特性參數(shù)與基巖的常時微動特性參數(shù)差別較大，說明待測巖塊與基巖沒有實質(zhì)性的連接在一起，屬于危險巖塊。
[0006]本發(fā)明的原理是:任何物體都具有常時微動特性，且微動特性參數(shù)受到其本身結構和約束條件的影響；如果要判斷目標巖塊是否與基巖連接，只需測量其常時微動特性參數(shù)，并判斷是否與基巖的常時微動特性參數(shù)接近。如果目標巖塊與基巖緊密連接，則二者應具有類似的常時微動特性參數(shù)；如果目標巖塊與基巖沒有實質(zhì)性連接，則二者應具有各自的常時微動特性參數(shù)，由于兩者結構差別較大，所以各自的常時微動特性參數(shù)差別也較大。根據(jù)上述理論可以判斷目標巖塊與基巖的連接狀態(tài)，進而可以很容易的識別危險巖塊。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)勢在于:1)利用物體的自振微動信號，不需要外部震源，既簡化了檢測的步驟，又避免了外力引起的誤差，抗干擾能力強；2)采用非接觸式的測量方式，可以精確測量遠距離物體的微小振動，對于陡峻山坡上的危險巖塊識別具有重要意義；3)現(xiàn)有方法通過激光掃描或攝影等方法分析待測對象的形貌，但由于其形貌與連接狀態(tài)沒有確定關系，所以僅能粗略估計危險區(qū)域，本申請通過測量目標巖塊與基巖的常時微動數(shù)據(jù)來精確判斷兩者的連接狀態(tài)，相對現(xiàn)有方法具有高精度的特點。
【附圖說明】
[0008]下面結合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步說明:
附圖1為本發(fā)明中的危巖識別方法的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0009]結合附圖1，一種危巖識別方法，其特征在于包括以下步驟:
①設置微動信號檢測處理系統(tǒng)；微動信號檢測處理系統(tǒng)包括:單點三維激光測振儀1、數(shù)據(jù)分析處理器2、微動數(shù)據(jù)分析軟件和儀器支架3 ;所述的單點三維激光測振儀1，具有自動標定功能，可以排除支架及自身振動對測量結果的影響，可以同時測量物體X、Y、Z三個方向的微動數(shù)據(jù)，測量內(nèi)容包括位移、速度和加速度，進而可以求得測量物體的振動頻率、振幅等數(shù)據(jù)；所述的數(shù)據(jù)分析處理器2，與單點三維激光測振儀相連，通過預裝在其中的微動數(shù)據(jù)分析軟件，可以存儲、顯示、處理和分析測量數(shù)據(jù)；所述的儀器支架3，用于固定激光測振儀，提供穩(wěn)定方便的測量環(huán)境；
②將單點三維激光測振儀I對準基巖M上的任意位置，采集基巖的常時微動數(shù)據(jù)，并傳遞給數(shù)據(jù)分析處理器作為基準數(shù)據(jù)；將單點三維激光測振儀對準待測巖塊a或b上的任意位置，采集待測巖塊的常時微動數(shù)據(jù)，并傳遞給數(shù)據(jù)分析處理器作為對比數(shù)據(jù)；
③將上述兩組數(shù)據(jù)進行對比分析，并根據(jù)分析結果對巖塊的掉落危險程度進行評估；如果待測巖塊的常時微動特性參數(shù)接近基巖的常時微動特性參數(shù)，說明待測巖塊與基巖緊密連接在一起，不具有危險性，如圖中巖塊b;如果待測巖塊的常時微動特性參數(shù)與基巖的常時微動特性參數(shù)差別較大，說明待測巖塊與基巖沒有實質(zhì)性的連接在一起，屬于危險巖塊，如圖中巖塊a。
[0010]以上所述實施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體的實施方式的一種，本領域的技術人員在本發(fā)明技術方案范圍內(nèi)進行的通常變化和替換都應包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權項】
1.一種危巖識別方法，其特征在于包括以下步驟: ①設置微動信號檢測處理系統(tǒng)；微動信號檢測處理系統(tǒng)包括:單點三維激光測振儀、數(shù)據(jù)分析處理器、微動數(shù)據(jù)分析軟件和儀器支架；所述的單點三維激光測振儀，具有自動標定功能，可以排除支架及自身振動對測量結果的影響，可以同時測量物體X、Y、Z三個方向的微動數(shù)據(jù)，測量內(nèi)容包括位移、速度和加速度，進而可以求得測量物體的振動頻率、振幅等數(shù)據(jù)；所述的數(shù)據(jù)分析處理器，與單點三維激光測振儀相連，通過預裝在其中的微動數(shù)據(jù)分析軟件，可以存儲、顯示、處理和分析測量數(shù)據(jù)；所述的儀器支架，用于固定激光測振儀，提供穩(wěn)定方便的測量環(huán)境； ②將單點三維激光測振儀對準基巖上的任意位置，采集基巖的常時微動數(shù)據(jù)，并傳遞給數(shù)據(jù)分析處理器作為基準數(shù)據(jù)；將單點三維激光測振儀對準待測巖塊上的任意位置，采集待測巖塊的常時微動數(shù)據(jù)，并傳遞給數(shù)據(jù)分析處理器作為對比數(shù)據(jù)； ③將上述兩組數(shù)據(jù)進行對比分析，并根據(jù)分析結果對巖塊的掉落危險程度進行評估；如果待測巖塊的常時微動特性參數(shù)接近基巖的常時微動特性參數(shù)，說明待測巖塊與基巖緊密連接在一起，不具有危險性；如果待測巖塊的常時微動特性參數(shù)與基巖的常時微動特性參數(shù)差別較大，說明待測巖塊與基巖沒有實質(zhì)性的連接在一起，屬于危險巖塊。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種危巖識別方法，其特征在于包括以下步驟：①設置微動信號檢測處理系統(tǒng)；微動信號檢測處理系統(tǒng)包括：單點三維激光測振儀、數(shù)據(jù)分析處理器、微動數(shù)據(jù)分析軟件和儀器支架；②采集基巖和待測巖塊的常時微動數(shù)據(jù)，并傳遞給數(shù)據(jù)分析處理器進行處理；③將上述兩組數(shù)據(jù)進行對比分析，并根據(jù)分析結果對巖塊的掉落危險程度進行評估。如果待測巖塊的常時微動特性參數(shù)與基巖的常時微動特性參數(shù)差別較大，說明待測巖塊與基巖沒有實質(zhì)性的連接在一起，屬于危險巖塊。本發(fā)明利用物體的自振微動信號，不需要外部震源，采用非接觸式的測量方式，可以精確測量遠距離物體的微小振動，并具有高精度的特點。
【IPC分類】G01V1-00, G01H9-00
【公開號】CN104698489
【申請?zhí)枴緾N201510049589
【發(fā)明人】吳學震, 蔣宇靜, 王健華, 李博
【申請人】山東科技大學
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年2月1日