[发明专利]一种基于声发射信号的三段式锁固型滑坡前兆识别方法

说明书

本发明公开了一种基于声发射信号的三段式锁固型滑坡前兆识别方法，包括以下步骤：S1、输入声发射信号x_l(t)，l＝1,2,…,m，取l＝1；S2、对x_l(t)的拟合曲线寻峰：计算最大峰值和满足的峰数n；S3、若1n≤N，则执行S4，若n＝＝1，为突发型信号，执行S6，否则为连续型信号，执行S6；S4、若峰与峰相邻，则执行S5，否则为连续型信号，执行S6；S5、计算相邻峰之间的距离L_j，若则为突发型信号，否则为连续型信号；S6、计算l＝l+1，若lm，执行S7，否则返回S2；S7、根据上述分类结果，分别提取两类信号的特征参数；S8、分析上述提取的特征参数，识别三段式锁固型滑坡前兆信息。本发明可以有效挖掘声发射信号的岩体破裂前兆特征，为三段式锁固型滑坡预警提供科学依据。

技术领域

本发明属于信号处理与分析领域，具体涉及基于声发射信号的三段式锁固型滑坡前兆识别方法。

背景技术

岩石在外荷载作用下裂隙不断演化，部分能量以瞬态弹性波的形式释放，这一现象被称为声发射(AE)。声发射分析方法主要有参数和波形分析两种。AE特征参数主要用于分析AE信号到达时间、持续时间、AE事件率、振铃计数、振幅(A)、AE能量、上升时间(RT)和峰值频率等。参数分析方法只是对波形进行简单的统计分析，无法获取声发射波形携带的岩体内部关键信息；波形分析法可以更全面地反映岩石破坏机制和破裂信息，其研究主要集中在主频(He et al.2010)和幅频特征(Ji et al.2012)方面。但是，目前对于声发射信号的研究主要集中在对声发射信号整体演化特征的分析。近年来，部分学者对声发射信号进行分类研究。例如，张艳博等(Zhang et al.2019)和王创业等(Wang et al.2020)根据主频和次主频特征对声发射信号进行分类。刘国华(Liu 2008)和赵静荣(Zhao 2010)根据其波形特征将声发射信号分成突发型信号和连续型信号。突发型信号是指在时域上可以分离的波形，其波形为脉冲波形。当多个事件同时发生时，其波形在时域上无法分离，变为连续型信号。若将关注点仅局限于AE整体特性，容易丢失潜在的岩石破裂信息。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种基于声发射信号的三段式锁固型滑坡前兆识别方法。该方法通过研究声发射信号波形特征，将其分为突发型信号和连续型信号，分别研究其特征参数演化规律，并提取出破裂前兆信息。与传统方法相比，基于声发射信号分类的前兆识别方法能挖掘出潜在的破裂前兆信息，为其预警提供科学依据。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种基于声发射信号的三段式锁固型滑坡前兆识别方法，包括以下步骤：

S1、输入待分析的声发射信号，分别用x_l(t)表示，其中l＝1，2，...，m，x_l(t)为第l个待分析的声发射信号，m为待分析的声发射信号的总个数，取l＝1；

S2、对声发射信号x_l(t)波形进行包络线拟合，并对其拟合波形进行寻峰，即实现对峰值(幅值：/)与峰位(时间：t_i)的捕捉。计算最大峰值为/统计的峰值个数n，其中k为经验参数，k∈(0，1)，i为拟合波形峰的序号，i＝1，2，...，I，I为拟合波形峰的总个数；

S3、若1＜n≤N，则执行S4，若n＝＝1，则为突发型信号(执行S6)，否则为连续型信号(执行S6)，其中N为经验参数；

S4、判断满足的峰之间是否相邻，若是，则执行S5，否则为连续型信号(执行S6)；

S5、计算满足的相邻峰之间的距离L_j，j＝1，...，n-1，其中L₁代表满足/条件中的第一个峰与第二个峰之间的距离；L₂代表满足条件中的第二个峰与第三个峰之间的距离，依次类推。若/j＝1，...，n-1，则为突发型信号，否则为连续型信号，其中L是通过对波形特征进行统计分析得出的经验值；