申请/专利权人：中铁西北科学研究院有限公司;中铁九局集团第一建设有限公司;中铁九局集团有限公司

申请日：2022-12-12

公开（公告）日：2024-06-18

公开（公告）号：CN116046307B

主分类号：G01M7/02

分类号：G01M7/02;G06F18/10

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.18#授权;2023.05.19#实质审查的生效;2023.05.02#公开

摘要：本发明公开了一种适用于振动台含隧道边坡地震破坏模式的识别方法，包括以下步骤：1）加速度传感器位置设计；2）振动台试验；3）数据初始处理；4）经验模态分解；5）获得IMF的瞬时频率谱曲线；6）将希尔伯特谱Ht,ω在时间轴上积分得到希尔伯特边际谱ht,ω；7）提取各测点希尔伯特边际谱的峰值，开始含隧道边滑坡结构的损伤识别：当希尔伯特边际谱峰值随高程增加有序增大时，表明地震能量在坡体中有序传递，即含隧道边滑坡结构未损伤；当若希尔伯特边际谱峰值特征随高程增加发生震荡突变，表明地震能量不能在该处坡体完整的传递，即含隧道边滑坡体的震荡突变位置在地震作用后出现损伤。

主权项：1.一种适用于振动台含隧道边坡地震破坏模式的识别方法，其特征在于，包括以下步骤：1）加速度传感器位置设计根据隧道模型坡体设计加速度传感器的布设位置，沿上覆滑坡坡体方向及内部基岩竖直方向间距排布加速度传感器；2）振动台试验填筑振动台试验模型并布设加速度传感器；利用振动台开展测试，按照设计加载方案加载地震波，获取不同测点位置的加速度传感器数据；3）数据初始处理滤波处理：对获取的加速度数据在origin软件中选择带通滤波的方式进行滤波处理，避免输入的数据受外部震动或噪音影响导致失真；基线校正：利用spectr软件对滤波后数据进行初始加速度不相容的基线校正；所述基线校正的详细步骤如下：分别定义校正前的加速度、速度和位移时程为abfrt、vbfrt和dbfrt，校正后的加速度、速度和位移时程为aaftt、vaftt和daftt，相应的趋势多项式为acrt、vcrt和dcrt；它们之间有如下关系： 第一步：对校正前的加速度信号abfrt进行一次积分得到速度时程vbfrt，利用常数项为0的多项式对vbfrt进行拟合得到速度时程的校正趋势多项式vcrt如下所示: （4）式4中：t为当前时间，t0为时间的初值，i为第i个点，M是加速度趋势多项式的最高阶次，即校正阶数；cv，i为拟合多项式的系数；根据速度与加速度之间的导数关系，对式4求导即可得到考虑了速度时程基线偏移趋势的加速度趋势多项式acr,vt； （5）将式5代入式1即可完成加速度信号的考虑速度时程曲线偏移的基线校正；此处采用常数项为0的趋势多项式，目的是避免上述求导运算将拟合的趋势信息消除;第二步：对校正前的加速度信号abfrt进行两次积分得到位移时程dbfrt，利用常数项和一阶项均为0的多项式对dbfrt进行拟合得到位移时程的校正趋势多项式dcrt如下所示: （6）其中cd,i为拟合多项式的系数；对上式求导两次即可得到考虑了位移时程基线偏移趋势的加速度趋势多项式acr,dt； （7）将式7代入式1即可完成加速度信号的考虑位移时程曲线偏移的基线校正,此处采用常数项及一阶项为0的趋势多项式，目的是避免上述求导运算将拟合的趋势信息消除；4）经验模态分解将初始处理后的加速度数据Xt进行经验模态分解EMD，得到Xt的一系列本征模态函数IMF分量，记为Yt: 其中：P为柯西主分量值；5）获得IMF的瞬时频率谱曲线利用获得的Yt构建解析信号，记为Zt,并推导解析方程获得IMF的瞬时频率谱曲线；其过程如下：解析信号：式中：为瞬时幅值，为瞬时相位，瞬时频率，推导得：解析方程：式中：为第j阶IMF在t时刻与频率j对应的瞬时幅值，即： ；将Xt分解的到的所有IMF幅值在时频域内联合得到希尔伯特谱Ht,ω； 6）将希尔伯特谱Ht,ω在时间轴上积分得到希尔伯特边际谱ht,ω； 7）提取各测点希尔伯特边际谱的峰值，开始含隧道边滑坡结构的损伤识别：当希尔伯特边际谱峰值随高程增加有序增大时，表明地震能量在坡体中有序传递，即含隧道边滑坡结构未损伤；当若希尔伯特边际谱峰值特征随高程增加发生震荡突变，表明地震能量不能在该处坡体完整的传递，即含隧道边滑坡体的震荡突变位置在地震作用后出现损伤。

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