【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于边坡落石风险评估，具体涉及一种地震作用下边坡落石风险的评估方法及系统。
技术介绍
1、边坡失稳是最为常见的地震次生灾害之一，在山区或丘陵地区，其危害程度有时甚至超越了地震震动引起的结构破坏。因此，针对边坡地震稳定性的研究工作历来是岩土工程与工程地震领域重点课题之一。
2、边坡失稳主要表现在边坡近坡面处的岩土体在长时间的风化作用下，失去了与边坡整体的粘结能力，被分割成不同大小、不同形状的落石，在地震作用下，极易导致落石的发生。目前，现有技术主要针对边坡总体的稳定性进行评估，并基于边坡的稳定性的评估结果对边坡进行抗震加固设计以减轻灾害的发生。边坡的地震稳定性计算常用的方法主要为newmark滑块分析法、数值分析方法以及工程上常用的拟静力法，其中newmark滑块分析法和拟静力法不能同时考虑地震波的时间-频率-幅值特性，数值分析方法虽然能考虑地震波的时间-频率-幅值特性，但是数值分析方法操作复杂。
3、落石风险评估相关的技术对边破落石风险的研究主要集中于确定边坡破坏所对应的临界地震激励幅值，缺乏可量化的指标来有效评估地震作用下边坡产生落石破坏的风险。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供的评估方法通过对地震作用下不同测试点的加速度频响函数的形貌特征与尺度特征进行量化表征，再结合边坡宏观节理发育数据，建立地震作用下边坡整体落石风险评价指标对边坡落石风险进行评估，具有评估结果可靠的优点。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种地震作用下
3、步骤（1）、提供边坡模型，所述边坡模型包括边坡本体、及安装于所述边坡本体内的多个测试点的多个加速度传感器，每个测试点对应安装一个加速度传感器，所述边坡本体包括相对设置的底面和顶面、及连接所述底面和顶面的坡面，多个所述测试点至少包括临近所述坡面且靠近所述底面的第一测试点、临近所述坡面且靠近所述顶面的第二测试点和临近所述坡面且位于所述边坡本体中间的第三测试点；
4、步骤（2）、振动台向所述边坡模型依次施加多级地震波，多个所述加速度传器获取每级地震波下每个测试点的第一加速度时域信号，先施加的地震波的级数小于后施加的地震波的级数；
5、步骤（3）、控制器从所述多个加速度传感器获取每级地震波下每个测试点的第一加速度时域信号，并将每级地震波下每个测试点的第一加速度时域信号依次进行第一振动信号处理和第二振动信号处理，获取每级地震波下每个测试点的第一加速度频响函数，其中，所述第一振动信号处理包括基线矫正和傅里叶变换，所述第二振动信号处理包括数字滤波处理和信号功率谱密度估计；
6、步骤（4）、控制器基于每级地震波下每个测试点的第一加速度频响函数和初始稳定状态下每个测试点的第二加速度频响函数，获取每级地震波下每个测试点的形貌因子和尺度因子；
7、步骤（5）、控制器基于每级地震波下全部测试点的形貌因子和尺度因子，获取每级地震波对应的边坡整体风险指数；
8、步骤（6）、控制器基于每级地震波对应的边坡宏观节理发育数据和边坡整体风险指数，建立边坡整体落石风险评价指标，并依据所述边坡整体落石风险评价指标对地震作用下边坡落石风险进行评估。
9、在一种具体的实施方式中，步骤（1）中边坡模型的构建方法包括：
10、基于预设的边坡参数构建岩土体的边坡本体，所述预设的边坡参数包括物理力学参数和坡体几何参数；
11、在所述边坡边体内的多个测试点安装多个加速度传感器，得到所述边坡模型，每个测试点对应安装一个加速度传感器。
12、在一种具体的实施方式中，所述预设的边坡参数的确定方法为：以实际边坡为原型，根据相似原理确定。
13、在一种具体的实施方式中，所述步骤（5）中初始稳定状态下每个测试点的第二加速度频响函数为经验数据或者通过模拟实验获取。
14、在一种具体的实施方式中，所述步骤（5）中初始稳定状态下每个测试点的第二加速度频响函数通过模拟实验获取，获取步骤位于步骤（1）与步骤（2）之间，包括：
15、振动台向边坡模型施加振幅t1的地震波，多个所述加速度传器获取每个测试点的第二加速度时域信号，其中，0<振幅t1≤0.05g；
16、控制器从所述多个加速度传感器获取预设振幅t1的地震波下每个测试点的第二加速度时域信号；
17、控制器将每个测试点的第二加速度时域信号，依次经第一振动信号处理和第二振动信号处理，获取初始稳定状态下每个测试点的第二加速度频响函数，其中，所述第一振动信号处理包括基线矫正和傅里叶变换，所述第二振动信号处理包括数字滤波处理和信号功率谱密度估计。
18、在一种具体的实施方式中，步骤（5）中，获取每级地震波下每个测试点的形貌因子的计算公式为：
19、
20、其中，为第x测试点的形貌因子，是第x测试点在 t1振幅下的第二加速度频响函数，是第x测试点在 ts振幅下的第一加速度频响函数，是两者的协方差，是第x测试点在 t1振幅下的第二加速度频响函数的方差,是第x测试点在 ts振幅下的第一加速度频响函数的方差，第x测试点为多个测试点中的任意一个测试点。
21、在一种具体的实施方式中，步骤（5）中，获取每级地震波下每个测试点的尺度因子的步骤包括：
22、确定每级地震波下每个测试点的第一加速度频响函数的幅值，所述第一加速度频响函数的幅值为第一加速度频响函数的最大值；
23、确定初始稳定状态下每个测试点的第二加速度频响函数的幅值，所述第二加速度频响函数的幅值为第二加速度频响函数的最大值；
24、按照预设公式计算每级地震波下每个测试点的尺度因子，其中，所述预设公式为：
25、
26、其中，为第x测试点的尺度因子，为第x测试点在ts振幅下的第一加速度频响函数的幅值，为第x测试点在t1振幅下的第二加速度频响函数的幅值，第x测试点为多个测试点中的任意一个测试点。
27、在一种具体的实施方式中，步骤（6）中，所述每级地震波对应的边坡整体风险指数为每级地震波下全部测试点的落石风险指数的加权平均值，每级地震波下每个测试点的落石风险指数为每级地震波下每个测试点的形貌因子和尺度因子的加权平均值。
28、在一种具体的实施方式中，步骤（2）中施加的多级地震波的波形均为el-centro地震波，多级地震波的振幅ts从0.1g~1.0g逐级递增，每级地震波持时10s~30s。
29、本专利技术还提供一种地震作用下边坡落石风险的评估系统，所述评估系统包括边坡模型、振动台和控制器，其中：
30、所述边坡模型包括边坡本体、及安装于所述边坡本体内的多个测试点的多个加速度传感器，每个测试点对应安装一个加速度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种地震作用下边坡落石风险的评估方法，其特征在于，所述评估方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的地震作用下边坡落石风险的评估方法，其特征在于，步骤（1）中边坡模型的构建方法包括：
3.根据权利要求2所述的地震作用下边坡落石风险的评估方法，其特征在于，所述预设的边坡参数的确定方法为：以实际边坡为原型，根据相似原理确定。
4.根据权利要求1所述的地震作用下边坡落石风险的评估方法，其特征在于，所述步骤（4）中初始稳定状态下每个测试点的第二加速度频响函数为经验数据或者通过模拟实验获取。
5.根据权利要求4所述的地震作用下边坡落石风险的评估方法，其特征在于，所述步骤（4）中初始稳定状态下每个测试点的第二加速度频响函数通过模拟实验获取，获取步骤位于步骤（1）与步骤（2）之间，包括：
6.根据权利要求1所述的地震作用下边坡落石风险的评估方法，其特征在于，步骤（4）中，获取每级地震波下每个测试点的形貌因子的计算公式为：
7.根据权利要求6所述的地震作用下边坡落石风险的评估方法，其特征在于，步骤（4）中，获取每级地震
8.根据权利要求1所述的地震作用下边坡落石风险的评估方法，其特征在于，步骤（5）中，所述每级地震波对应的边坡整体风险指数为每级地震波下全部测试点的落石风险指数的加权平均值，每级地震波下每个测试点的落石风险指数为每级地震波下每个测试点的形貌因子和尺度因子的加权平均值。
9.根据权利要求1至8任一项所述的地震作用下边坡落石风险的评估方法，其特征在于，步骤（2）中施加的多级地震波的波形均为El-Centro地震波，多级地震波的振幅ts从0.1g~1.0g逐级递增，每级地震波持时10s~30s。
10.一种地震作用下边坡落石风险的评估系统，其特征在于，所述评估系统包括边坡模型、振动台和控制器，其中：
...【技术特征摘要】
1.一种地震作用下边坡落石风险的评估方法，其特征在于，所述评估方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的地震作用下边坡落石风险的评估方法，其特征在于，步骤（1）中边坡模型的构建方法包括：
3.根据权利要求2所述的地震作用下边坡落石风险的评估方法，其特征在于，所述预设的边坡参数的确定方法为：以实际边坡为原型，根据相似原理确定。
4.根据权利要求1所述的地震作用下边坡落石风险的评估方法，其特征在于，所述步骤（4）中初始稳定状态下每个测试点的第二加速度频响函数为经验数据或者通过模拟实验获取。
5.根据权利要求4所述的地震作用下边坡落石风险的评估方法，其特征在于，所述步骤（4）中初始稳定状态下每个测试点的第二加速度频响函数通过模拟实验获取，获取步骤位于步骤（1）与步骤（2）之间，包括：
6.根据权利要求1所述的地震作用下边坡落石风险的评估方法，其特征在于，步骤（4）中，...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈跃，张占君，谢周州，申志军，赵炼恒，魏亮，彭波，刘文胜，乐宏磊，孙经茂，朱利荣，刘文文，叶尊，方彦超，
申请(专利权)人：中铁四局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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