远距离非接触式判别危岩稳定性的方法技术

本发明专利技术涉及一种远距离非接触式判别危岩稳定性的方法，涉及地质勘探技术领域，用于揭示不同接触模式下危岩崩落振动机制和特性，找出稳固状态与振动特性的内在联系及规律，形成危岩检测评估方法，明确危岩不同稳固状态。本发明专利技术的远距离非接触式判别危岩稳定性的方法，通过振动卓越频率、阻尼比以及RMS振幅比建立了危岩状态评价体系，从而科学地揭示危岩振动特性与稳固状态的内在联系，为危岩崩塌灾害预警、防御、治理等相关科技难题提供关键途径。

A method of judging the stability of dangerous rock by remote non-contact method

The invention relates to a remote non-contact method for judging the stability of dangerous rock, which relates to the field of geological exploration technology. It is used to reveal the mechanism and characteristics of the collapse vibration of dangerous rock under different contact modes, find out the internal relations and laws between the stable state and the vibration characteristics, form the dangerous rock detection and evaluation method, and define the different stable states of dangerous rock. The long-distance non-contact method for judging the stability of dangerous rock has established the evaluation system of dangerous rock state through the vibration predominant frequency, damping ratio and RMS amplitude ratio, thus scientifically revealing the internal relationship between the vibration characteristics of dangerous rock and the stable state, and providing a key way for the early warning, prevention, treatment and other related scientific and technological problems of dangerous rock collapse.

【技术实现步骤摘要】
远距离非接触式判别危岩稳定性的方法
本专利技术涉及地质勘探
，特别地涉及一种远距离非接触式判别危岩稳定性的方法。
技术介绍
山区铁路和公路沿线的危岩造成的崩塌落石已经成为一种危害比较严重的灾害，严重威胁公路及沿线的生命财产安全。由于其灾害的发生具有突发性和毁灭性等特点，因此对铁路和公路沿线可能造成崩塌落石的山区进行测试评估非常关键。目前我国还没有对铁路和公路交通沿线危岩安全评估技术进行全面系统的研究，也没有修订交通线路上危岩状态测试与评估的相关标准和规范。目前铁路沿线危岩的评估工作主要是引进国外的一些方法或现行标准。但是实际上，危岩状态测试和评估不仅仅是检查危岩是否符合标准，而是应该评价该铁路和公路沿线危岩稳定状态是否能为道路使用者提供安全的行车环境。目前，危岩状态测试与评估技术主要有以下几方面。(1)人工观测我国铁路系统危岩、孤石的检测很长一段时间是靠一线人员的巡山调查，建立巡查制度，对危险区段的危岩、孤石进行逐一编号、登记、造册，设置警示标识，然后定期定点进行重点检查，密切关注变化动向，确定采取的防治措施；对无法直接观测的裂缝危岩体，有时甚至采用定点、定专人、定工具，郭书云(2014)用“探测法”分析判断裂缝变化，确定危岩危石的危险程度；尤其汛期铁路行车安全，对于确定为危险处所的地段，铁路部门往往采用配备固定人员进行全天候看守和监视。其调查一般覆盖面广，但较笼统。其对危岩评定的依据大多根据目测结果，翟继伟(2012)对危岩大小、形态、背后裂缝状态、地区条件、风化状态等进行综合判定，往往带有较大的主观性。(2)应力应变监测法光纤传感变形监测法：危岩失稳是一个缓慢的累积过程，内部变形逐步扩大，到达一定极限时，可能在外界的雨水、地震等作用下瞬间发现滑坡等灾害，因此实施在线的、长期的危岩内部变形监测，了解内部变形的走势和规律，对危岩失稳发展过程有着重大意义。近年来，逐渐出现了采用光纤光栅传感技术实时监测危岩变形，黄安斌(2002)、唐天国(2006)将光纤光栅等间距布置于类似于测斜管的柔性变形杆上，利用杆随坡体弯曲变形产生的表面应变，来反推杆的变形，从而对变形实时监控。目前国内关于光纤光栅坡面位移监测的研究及工程应用很少，暂没有成熟的专门用于坡面位移监测的光纤光栅传感器。锚杆应力监测法：危岩体内部应力变化也是衡量危岩状态发展的重要信息，因为在地质体变形的过程中必定伴随着其内部应力的变化，所以监测危岩体内应力的变化对衡量危岩稳定状态十分必要，常用于危岩内部应力变化监测的仪器是锚杆应力计。国内外关于锚杆应力测量的研究很多，从机械式、振弦式到光纤传感类，监测手段和方法创新不断，但我国直接应用锚杆实时监测危岩应力变化的时间并不长，主要是先进行岩质边坡蠕变与锚杆预应力损失耦合效应分析，再根据坡体内锚杆预应力损失变化规律达到推测坡体应力变化的目的。电磁场差异探测法：工程物探法是目前解决工程地质问题中常用的方法，工程物探法中的瞬变电磁法在危岩裂缝检测应用较为广泛，苏兆锋，陈昌彦(2012)利用危岩断裂产生瞬态的磁场引起岩体内部形成涡流，涡流随时间的推移不断向岩体内部扩散，通过磁场变化率dB/dT来计算不同裂隙发育程度危岩的电阻率，从而达到探明裂缝发育程度的目的。激光扫描技术：近些年铁路工务部门采取了一些先进的手段进行危岩的检测。李海(2012)采用车载激光扫描设备，对铁路沿线两侧的危岩进行定期扫描，快速获取危岩体点云特征，非接触得到所需的高陡斜坡危岩体几何与地质信息，包括危岩体定位，体积量测及节理裂隙统计等，可获取传统方法无法取得的成果。但该技术还需进一步改进，对于一些对激光反射不敏感的实体(雨水和植被等)，易出现扫描盲区，并且易受到雾气的影响，使扫描效果有所降低，这种方法扫描的精度有限。(3)危岩振动检测随着检测技术的发展，国内外开始采用先进的检测手段进行危岩的振动检测，通过分析同一振动环境中不同稳定状态危岩体的振动差异，以及危岩与基岩的振动差异，初步形成了基于振动特性的危岩稳定状态评价新方法，为铁路列车的安全运营提供新的预警手段。在国内，西南交通大学的李秉生、蒋爵光等(1988)、郑黎明(1994)对结构条件振动效应与铁路岩质边坡振动机理进行了探索性的研究，结果表明在列车振动激励下，不同结构面岩质边坡振动响应的强烈程度存在差异性，证实了岩体不同的结构面类型会对其振动响应产生影响。在国外，日本铁道综合研究所上半文昭(2007)应用岩盘斜面检测系统对不稳定危岩体和稳定基岩在无外界激励作用下进行同步微振动的检测，发现危岩体上检测到的微振动在频域上出现多个峰值且幅值较大，而基岩上检测到的振动峰值少且幅值较小。在时域上危岩体振动波动大，而基岩上的振动波动小且时域曲线趋近于零线；緒方健治(2007)等验证了利用振动特性判断落石危险度的可行性，但是没有提出危岩落石危险度的判断标准。总之，我国的铁路沿线危岩的检测方法还未形成一套基于成熟理论基础的检测方法，远未达到定量化评判的程度，也未形成相关的规范和技术规程。
技术实现思路
本专利技术提供一种远距离非接触式判别危岩稳定性的方法，用于揭示不同接触模式下危岩崩落振动机制和特性，找出稳固状态与振动特性的内在联系及规律，形成危岩检测评估方法，明确危岩不同稳固状态。本专利技术提供一种远距离非接触式判别危岩稳定性的方法，包括以下步骤：以RMS振动幅值比为横坐标、以振动卓越频率为纵坐标建立危岩状态评价体系；或者以RMS振动幅值比为横坐标、以阻尼比为纵坐标建立危岩状态评价体系。在一个实施方式中，所述危岩状态评价体系包括危险度定性评价体系和危险度定量评价体系。在一个实施方式中，所述危险度定性性评价体系为：RMS振动幅值比增大则危岩的稳固状态减小；振动卓越频率增大则危岩的稳固状态增大。在一个实施方式中，所述危险度定性性评价体系为：RMS振动幅值比增大则危岩的稳固状态减小；阻尼比增大则危岩的稳固状态增大。在一个实施方式中，所述危险度定量评价体系为：当危岩的RMS振动幅值比x和振动卓越频率y1满足下列定义式：则表明危岩为不稳固或欠稳固状态；当危岩的RMS振动幅值比x和振动卓越频率y1满足下列定义式：0≤x＜4则表明危岩为稳固状态；当危岩的RMS振动幅值比x和振动卓越频率y1满足下列定义式：则表明危岩为较稳固状态；其中，a＝30；b＝-75。在一个实施方式中，所述危险度定量评价体系为：当危岩的RMS振动幅值比x和阻尼比y2满足下列定义式：则表明危岩为不稳固或欠稳固状态；当危岩的RMS振动幅值比x和阻尼比y2满足下列定义式：0≤x＜4则表明危岩为稳固状态；当危岩的RMS振动幅值比x和阻尼比y2满足下列定义式：则表明危岩为较稳固状态。其中，c＝0.0233；d＝-0.0583。在一个实施方式中，还包括通过刚体平衡法和锤击音法对危险度定量评价体系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种远距离非接触式判别危岩稳定性的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n以RMS振动幅值比为横坐标、以振动卓越频率为纵坐标建立危岩状态评价体系；或者/n以RMS振动幅值比为横坐标、以阻尼比为纵坐标建立危岩状态评价体系。/n

【技术特征摘要】
1.一种远距离非接触式判别危岩稳定性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
以RMS振动幅值比为横坐标、以振动卓越频率为纵坐标建立危岩状态评价体系；或者
以RMS振动幅值比为横坐标、以阻尼比为纵坐标建立危岩状态评价体系。


2.根据权利要求1所述的远距离非接触式判别危岩稳定性的方法，其特征在于，所述危岩状态评价体系包括危险度定性评价体系和危险度定量评价体系。


3.根据权利要求2所述的远距离非接触式判别危岩稳定性的方法，其特征在于，所述危险度定性性评价体系为：RMS振动幅值比增大则危岩的稳固状态减小；振动卓越频率增大则危岩的稳固状态增大。


4.根据权利要求2所述的远距离非接触式判别危岩稳定性的方法，其特征在于，所述危险度定性性评价体系为：RMS振动幅值比增大则危岩的稳固状态减小；阻尼比增大则危岩的稳固状态增大。


5.根据权利要求2或3所述的远距离非接触式判别危岩稳定性的方法，其特征在于，所述危险度定量评价体系为：当危岩的RMS振动幅值比x和振动卓越频率y1满足下列定义式：



则表明危岩为不稳固或欠稳固状态；
当危岩的RMS振动幅值比x和振动卓越频率y1满足下列定义式：
0≤x＜4
则表明危岩为稳固状态；
当危岩的RMS振动幅值比x和振动卓越频率y1满足下列定义式：



则表明危岩为较...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚国专，
申请(专利权)人：姚国专，
类型：发明
国别省市：贵州;52