[发明专利]一种边坡震害损伤的能量识别方法

权利要求书

1.一种边坡震害损伤的能量识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、对边坡层面上地震损伤部位不同位置处测点实测的地震波时程进行预处理；

b、对预处理后的地震波时程进行经验模态分解，生成多个本征模态函数分量以及残余分量；

c、对步骤b中的生成的各个本征模态函数进行希尔伯特变换，得到各个本征模态函数的时频谱；

d、通过步骤c中各个本征模态函数的时频谱，得到对应地震波时程的边际谱；

e、根据步骤d得到的不同位置处各测点的边际谱对边坡内部的地震波能量进行定量判识；

f、判定坡体内部的地震波能量分布，并根据地震波能量分布推断坡体内部震害损伤出现的位置；

g、根据坡体内部震害损伤出现的位置，结合边坡表面位移和裂隙观测结果，推断含软弱夹层顺层岩质边坡的破坏模式。

2.根据权利要求1所述的边坡震害损伤的能量识别方法，其特征在于，在步骤a中，所述预处理包括对实测的地震波时程进行带通滤波和基线校正。

3.根据权利要求1所述的边坡震害损伤的能量识别方法，其特征在于，所述步骤b具体如下：

以X(t)表示经预处理后的地震波时程数据，对预处理后的地震波时程进行经验模态分解后得到：

其中t为时间，c_j(t)为第j阶本征模态函数IMF_j，r_n(t)为经过n次经验模态函数分解后的残余分量，残余分量r_n(t)为常数、单调函数或只有一个极大值和极小值点的函数。

4.根据权利要求1或3所述的边坡震害损伤的能量识别方法，其特征在于，所述步骤c中，分别对本征模态函数c₁(t)、c₂(t)…c_n(t)进行希尔伯特变换，得到相应的希尔伯特谱，即将每个本征模态函数c_n(t)表示在联合的时频域中，具体步骤为：

c_n(t)经希尔伯特变换后的数据记为c_n(t)，则：

其中P为柯西主值

则可得到解析信号Z(t)：

Z(t)＝c_n(t)+iC_n(t)＝α(t)e^iθ(t) (3)

式中：α(t)为瞬时幅值，θ(t)为瞬时相位，分别由下式进行计算：

α(t)＝[c_n(t)²+C_n(t)²]^1/2 (4)

由式(5)可得瞬时频率ω(t)为：

5.根据权利要求4所述的边坡震害损伤的能量识别方法，其特征在于，步骤d具体如下：

汇总所有本征模态函数c_n(t)的希尔伯特谱就会得到原始信号X(t)的希尔伯特谱：

式中PR表示实数部分，α_j(t)为第j阶本征模态函数IMF_j在t时刻与瞬时频率ω_j对应的幅值，为一常数；其中，希尔伯特变换中残余项包含的振动能量具有不确定性，且不在研究关注的频段内，因此，式(7)中省去了经验模态分解的残余项r_n(t)；

式(7)中H(t，ω)表征信号能量在时间-能量-频率三维空间内的分布，对原始信号X(t)的希尔伯特谱H(t，ω)在时间轴上进行积分，即可得到X(t)的边际谱h(t，ω)：

6.根据权利要求1所述的边坡震害损伤的能量识别方法，其特征在于，步骤f具体如下：

f1：提取不同强度地震波激振作用下边坡坡面附近和边坡内部的边际谱峰值；

f2：总结边际谱峰值在边坡高度方向上的变化特征；

f3：边际谱峰值在边坡高度方向上出现突变的位置即为震害损伤出现的位置，据此判识在地震波激励下坡体内部损伤破裂的出现位置。