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基于扫描电镜确定地震断层滑动面特征方法、系统和设备技术方案

技术编号:41408695 阅读:4 留言:0更新日期:2024-05-20 19:35
本发明专利技术属于震害防御领域,具体涉及了一种基于扫描电镜确定地震断层滑动面特征方法、系统和设备,旨在解决现有的根据滑移断层进行地震危害计算通过经验判断而导致精度不足和经验要求过高的问题。本发明专利技术包括:制做断层滑动面标准样品;基于所述断层滑动面标准样品,通过扫描电子显微镜获取标准样品扫描图像;通过所述标准样品扫描图像,通过训练好的多任务并行网络获取当前区域的震害防御等级。本发明专利技术通过设置分级的多任务并行网络,考虑了不同的图像特征的因果关系,并将初步分析出的多组擦痕与各初级特征共同用于进行滑动面特征的分析,能够降低递进任务带来的信息丢失,提高断层滑动面样品分析的精度,进而提高震害防御等级计算的精度。

【技术实现步骤摘要】

所属的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。本领域技术人员应该能够意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本专利技术的范围。术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其它要素,或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。至此,已经结合附图所示的优选实施方式描述了本专利技术的技术方案,但是,本领域技术人员容易理解的是,本专利技术的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本专利技术的原理的前提下,本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换,这些更改或替换之后的技术方案都将落入本专利技术的保护范围之内。


技术介绍

1、虽然地震学界对能否在大地震发生前进行预报一直争论不断,但是人们仍然锲而不舍地探索地震预报的可能途径。例如,针对不同的介质和应力边界条件,开展了大量的应力应变数值模拟(如有限元模拟);在设定的温压环境中,开展了大量的岩石力学破裂实验,并取得了研究进展;依据小(微)地震活动图像分析,结合地球物理场观测,开展了地震预报试验研究,已经积累了一些震例。与此同时,地震地质学家也不遗余力地寻找发震断裂的滑动规律,进而为地震预报提供线索。例如,通过大比例尺地质填图和槽探,结合新地质年代学技术,开展了占地震和大地震重现间隔的研究,对不同性质活动断层,探索建立了地震滑动模式;通过潜在震源区的划分,对一个区域进行地震风险估计。传统方法对断层的地质、地貌特征和平均滑动速率的研究结果指示的只是断层不同活动方式的叠加,对于如何确定断层的滑动方式(粘滑、蠕滑)和滑动性质,传统的地质地貌方法则显得十分的不足。在断层滑动和构造期次方面,前人主要依靠野外宏观判断,实验室内利用偏光显微镜观察断层物质滑动特征和s—c组构。

2、断层泥是地壳浅层脆性活动断裂带中常见的一种断层变形产物,主要成分为黏土矿物,单一色断层泥带少见,多数情况下呈不同颜色(如猪肝色、紫红色、灰绿色和黄白色等)的条带平行断层面展布,带宽变化范围大,可由几毫米至数十米不等。但是,已有研究和科学考察表明,一次地震形成的断层泥往往只有几个毫米,至多可达几个厘米宽。断裂带内留存的断层泥记载着断层部分活动的历史,保留着断层活动的多种信息,诸如断层的受力过程、运动方式和活动时代以及地震活动特点等。随着扫描电子显微镜(sem)的广泛应用,地震地质学家关于地震断裂带的精细构造开展了大量研究,而且已深入到纳/微米尺度的观察。但是,前人的研究主要是断层泥内石英颗粒溶蚀特征。断层泥形貌纳微米构造研究是宏观构造研究和显微构造研究的延伸和发展,通过对断层泥纳微米尺度黏土矿物变形特征的观察和分析,可以帮助我们从更小的尺度认识断裂活动,同时能发现宏观和微观尺度下未发现的问题。

3、现有的地质分析研究地震防御等级的方法,仅通过肉眼对断层滑动面的样品表面进行统计和经验分析,对分析人员的经验门槛要求过高,且可能忽视不同的地质表现之间可能带来的影响、关联的问题。


技术实现思路

1、为了解决现有技术中的上述问题,即现有的根据滑移断层进行震害防御措施的设计仅通过经验判断而对地质分析经验要求过高和选择的措施不当的问题,本专利技术提供了一种基于扫描电镜确定地震断层滑动面特征方法,所述方法包括:

2、步骤s1,制做断层滑动面标准样品;

3、步骤s2,基于所述断层滑动面标准样品,通过扫描电子显微镜获取标准样品扫描图像;

4、步骤s3,通过所述标准样品扫描图像,通过训练好的多任务并行网络获取当前区域的震害防御等级,根据震害防御等级和当前断层滑动面周边设施确认震害防御措施;

5、所述多任务并行网络,包括多个并行的互不影响的特征提取子网络、滑动面特征分析子网络、震害防御等级计算子网络;每个所述特征提取子网络,基于第一多层感知机构建;滑动面特征分析子网络包括顺次连接的一个多组擦痕感知子网络和多个地震特性感知子网络,多个地震特性感知子网络包括并行的粘滑滑移感知单元、蠕滑滑移感知单元、滑动方向感知单元、构造期次感知单元和运动性质感知单元,每个所述地震特性感知子网络通过全连接层和第二多层感知机构建;其中,每个特征提取子网络的输出端均分别连接至每个地震特性感知子网络的输入端;震害防御等级计算子网络包括全连接层、卷积神经网络和判别器。

6、进一步的,所述步骤s1,具体包括:

7、步骤s11,在待确认区域中确定断层滑动面;

8、步骤s12,清理断层滑动面浮土或风化土;

9、步骤s13,对清理后的断层滑动面进行样品采集,获得原始样品;

10、步骤s14,对所述原始样品进行自然干燥、设定尺寸的加工和吹净;

11、步骤s15,对吹净后的原始样品进行镀金,获得标准样品。

12、进一步的,所述步骤s15,具体包括:

13、通过设定压力0.1pa和电流10ma的离子溅射仪在距离吹净的样品表面35nm处镀金2-3分钟使吹净的样品表面附上一层金膜,获得标准样品。

14、进一步的,所述多任务并行网络,具体为:

15、基于所述标准样品扫描图像,抽取初级特征;

16、基于所述初级特征,通过多组擦痕感知子网络获取多组擦痕图像;

17、基于所述初级特征和多组擦痕图像,分别通过多个地震特性感知子网络,获取标准样品的粘滑滑移、蠕滑滑移、滑动方向、构造期次和运动性质感知;

18、基于所述粘滑滑移、蠕滑滑移、滑动方向、构造期次和运动性质感知,通过震害防御等级计算子网络计算震害防御等级。

19、进一步的,所述初级特征,具体为:

20、用于分别提取多种平直擦痕、擦脊、擦槽、擦痕组数、阶步、黏土矿物排列特征、片状黏土矿物褶皱、绕砾、旋转、碎屑颗粒包裹、拖曳褶皱分布。

21、进一步的,在每个所述滑动面特征分析子网络之前,还包括降维模块,具体为,对于每个地震特性感知子网络,分别通过pca方法获取对应的降维曲线。

22、进一步的,所述多任务并行网络,其训练方法包括:...

【技术保护点】

1.一种基于扫描电镜确定地震断层滑动面特征方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的基于扫描电镜确定地震断层滑动面特征方法,其特征在于,所述步骤S1,具体包括:

3.根据权利要求2所述的基于扫描电镜确定地震断层滑动面特征方法,其特征在于,所述步骤S15,具体包括:

4.根据权利要求1所述的基于扫描电镜确定地震断层滑动面特征方法,其特征在于,所述多任务并行网络,具体为:

5.根据权利要求4所述的基于扫描电镜确定地震断层滑动面特征方法,其特征在于,所述初级特征,具体为:

6.基于权利要求5所述的基于扫描电镜确定地震断层滑动面特征方法,其特征在于,在每个所述滑动面特征分析子网络之前,还包括降维模块,具体为,对于每个地震特性感知子网络,分别通过PCA方法获取对应的降维曲线。

7.根据权利要求6所述的基于扫描电镜确定地震断层滑动面特征方法,其特征在于,所述多任务并行网络,其训练方法包括:

8.根据权利要求7所述的基于扫描电镜确定地震断层滑动面特征方法,其特征在于,所述多任务并行损失函数为:</p>

9.一种基于扫描电镜确定地震断层滑动面特征系统,其特征在于,所述系统包括:

10.一种电子设备,其特征在于,包括:

...

【技术特征摘要】

1.一种基于扫描电镜确定地震断层滑动面特征方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的基于扫描电镜确定地震断层滑动面特征方法,其特征在于,所述步骤s1,具体包括:

3.根据权利要求2所述的基于扫描电镜确定地震断层滑动面特征方法,其特征在于,所述步骤s15,具体包括:

4.根据权利要求1所述的基于扫描电镜确定地震断层滑动面特征方法,其特征在于,所述多任务并行网络,具体为:

5.根据权利要求4所述的基于扫描电镜确定地震断层滑动面特征方法,其特征在于,所述初级特征,具体为:

6.基于权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员:王雷许洪泰杨传成吴洪斌付俊东陈平蒋其峰李志恒薛善余高涛
申请(专利权)人:山东省地震工程研究院
类型:发明
国别省市:

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