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专利号: 2020111472726
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种三特征点实时预测岩土灾害体破坏时间的方法,其特征在于,包括如下步骤:S1:基于现场监测和实验观测数据,得到监测量发展速率随时间演化的速率时间曲线;

S2:定义速率时间曲线上三个特征点A、B、C,并设定特征点A、B、C之间的速率关系为:vB、vA、vC分别为速率曲线中特征点A、B、C的速率;

S3:在速率时间曲线上任选两个点作为特征点A、C,根据特征点A、B、C之间的速率关系,确定特征点B的位置;

S4:根据特征点A、B、C之间的速率关系和幂律奇异性前兆表达式,确定破坏时间与三个特征点A、B、C时间的关系:tf为破坏时间,tA、tB、tC分别为速率曲线中特征点A、B、C所对应的时间;

S5:根据破坏时间与三个特征点A、B、C时间的关系,确定破坏时间tf;

S6:重复步骤S3~S5,对破坏时间tf进行更新和修正,得到最终的破坏时间tf*。

2.根据权利要求1所述的一种三特征点实时预测岩土灾害体破坏时间的方法,其特征在于:在所述步骤S4中,幂律奇异性前兆表达式为:v=k(tf-t)-β  (3)其中,v为监测量的速率,k为参数,β是幂律奇异性指数;

将式(3)两边取对数得到:

logv=logk-βlog(tf-t)  (4)即特征点A、B、C的速率、时间与破坏时间的关系为:logvA=logk-βlog(tf-tA)  (5)logvB=logk-βlog(tf-tB)  (6)logvC=logk-βlog(tf-tC)  (7)分别将式(3)减去式(4),式(4)减去式(5)得到:根据式(1)、式(8)和式(9)得到由式(10)可以得到破坏时间:

上式两边同时减去tA后,可以得到:

3.根据权利要求1或2所述的一种三特征点实时预测岩土灾害体破坏时间的方法,其特征在于:在所述步骤S3中根据特征点A、B、C之间的速率关系,利用几何作图法Ⅰ确定特征点B的位置;

所述几何作图法Ⅰ如下:在速率时间曲线上,任意选取两个特征点A、C,过点A作t轴的垂线,垂足为点tA,作v轴的垂线,垂足为vA;过点C作t轴的垂线,垂足为点tC,作v轴的垂线,垂足为vC;

以点tC为圆心,以线段Ctc为半径作圆弧,其与t轴交于点R;

过A点作t轴的平行线,与线段Ctc相交于M点;

以点tC为圆心,以线段MtC为半径作圆弧,其与t轴交于点S,线段RS的长度为:RS=vC+vA  (13)

以线段RS为直径作圆弧与线段Ctc相交于N点;

得到:

Ntc2=Stc×Rtc  (14)结合式(1),得到线段NtC=vB;

过N点做t轴的的平行线,其与速度曲线的交点即为B点。

4.根据权利要求3所述的一种三特征点实时预测岩土灾害体破坏时间的方法,其特征在于:在所述步骤S5中根据破坏时间与三个特征点A、B、C时间的关系,利用几何作图法Ⅱ确定破坏时间;

所述几何作图法Ⅱ如下:

过B点做t轴的垂线,垂足为tB;

分别做出线段tAtB和tAtC的中点P、Q;

以点tB为圆心,以tBP为半径作圆弧,其与线段BtB交于H点,以tBQ为半径作圆弧,其与线段BtB交于E点;

过H点作t轴的平行线,其与tAE的延长线交于F点;

过F点做t轴的垂线,由式(2)可知,垂足即为破坏时间tf。