[发明专利]一种基于应力监测数据变化的岩体失稳预警方法及系统

权利要求书

1.一种基于应力监测数据变化的岩体失稳预警方法，其特征在于，包括：

获取一个预警周期内矿山岩体的实时监测应力数据；

根据所述实时监测应力数据，确定干扰周期，所述干扰周期为周期性干扰源，导致实时应力监测数据出现多频率性的剧烈波动的周期；

根据所述实时监测应力数据和所述干扰周期，对所述实时监测应力数据进行分解和平滑，得到实时监测应力数据变化趋势；

根据所述实时应力监测数据变化趋势，通过Pettitt突变检测法，对实时监测应力数据变化趋势进行识别，是否存在突变点，如果无突变点，则岩体失稳风险低，如果存在突变点，则得到应力趋势突变点；

根据所述应力趋势突变点和实时监测应力数据变化趋势，对所述应力趋势突变点与实时监测应力数据变化趋势，进行拟合，得到拟合曲线的倾角；

根据所述拟合曲线的倾角，对拟合曲线的倾角的大小进行判定，得到岩体失稳的风险的大小。

2.根据权利要求1所述的一种基于应力监测数据变化的岩体失稳预警方法，其特征在于，所述确定干扰周期的步骤，采用自相关法来确定干扰周期。

3.根据权利要求2所述的一种基于应力监测数据变化的岩体失稳预警方法，其特征在于，所述自相关法采用自相关系数模型，计算实时监测应力数据X(t)的自相关系数，得到实时监测应力数据的干扰周期，所述自相关系数模型为：

n为实时监测应力数据X(t)的采样长度，x_i为时间戳为i时对应监测值，τ为滞后阶数，为监测数据X(t)的均值；

根据所述自相关系数模型，确定实时监测应力数据X(t)的功率谱分布特征，获取大小排在前三的极大值功率谱所对应的周期s1、s2和s3，s1、s2和s3为实时监测应力数据X(t)的干扰周期。

4.根据权利要求1所述的一种基于应力监测数据变化的岩体失稳预警方法，其特征在于，对所述实时监测应力数据进行分解和平滑的步骤中，分解过程采用MSLT分解模型，得到实时监测应力数据变化趋势，所述MSLT分解模型具体为：

X(t)＝Trend(t)+Remainder(t)+Season1(t)+Season2(t)+Season3(t)

Trend(t)为实时监测应力数据变化趋势、Remainder(t)为不稳定项、Season(t)为季节项。

5.根据权利要求4所述的一种基于应力监测数据变化的岩体失稳预警方法，其特征在于，所述Season(t)季节项的获取方法为：通过将周期s1、s2和s3作为周期输入，得到季节项Season1(t)、Season2(t)和Season3(t)。

6.根据权利要求1所述的一种基于应力监测数据变化的岩体失稳预警方法，其特征在于，所述Pettitt突变检测法包括：

根据所述实时应力监测数据变化趋势，构造秩序列f(k)：

统计量r_t分三种情况定义：

e_t为时间戳为t时对应的趋势值；

秩序列f(k)为第t时刻应力趋势数据值大于或小于j时刻数据值个数的累计数；

通过秩序列f(k)检测突变点，如果t₀时刻满足：

k_to＝Max|f(k)|(j＝2，3，…，n)

则t₀时刻为所述应力趋势突变点，Max为最大值函数。

7.根据权利要求6所述的一种基于应力监测数据变化的岩体失稳预警方法，其特征在于，如果t₀时刻为监测数据的突变点，还需进行突变显著性检测，所述突变显著性检测采用突变显著性检测模型实现，所述突变显著性检测模型为：

如果D≤0.5，则所述应力趋势突变点具有统计学意义，且差异显著。