【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于隧道工程高烈度寒区地质灾害，尤其涉及一种基于超声导波-动三轴测试冻融节理岩体动力损伤定量判识方法。
技术介绍
1、隧道工程常面临着各种地质灾害，如岩爆、冻融、震害、突水突泥等，影响隧道的全生命周期安全性，严重威胁人民生命财产安全。地震高烈度区，高海拔、高寒、大温差等环境，导致隧道围岩受冻融与动荷载作用影响强烈，地震动力响应特征变得极其复杂，地震稳定性及破坏机理难以被充分揭示。
2、当前，冻融节理岩体中应力波传播特性及相互作用机制，是岩石动力学领域重点研究问题之一。冻融岩体动力响应及损伤特性，常采用超声导波、分离式霍普金森压杆实验技术(shpb)与动三轴试验开展研究。国内外许多学者利用shpb探究了节理岩体的动力学特性，如李建春等sachin等研究了应力波下充填节理岩体的动力学响应及衰减规律；李夕兵等、孟凡东等研究了冻融节理岩体的动力响应及损伤特性。一些学者采用超声波方法探究了节理岩体的动力学特性，如祁生文等、朱建波等研究了节理含水率及粗糙度等对岩体内应力波传播规律的影响。同时，许多学者利用动三轴试验探究了节理岩体的动力特性，如李海波等、杨圣奇等探究了动荷载下节理岩体的损伤力学特性与演化规律。但目前对于冻融节理岩体开展的动三轴试验研究不足。此外，超声导波技术因其对损伤敏感性高及传播范围远等优点，成为了动力学特性及无损检测领域的研究热点之一。超声导波技术通过捕捉损伤引起的导波信号变化对结构多类型损伤状况进行评估，可直观检测定位及反映损伤程度，如桥梁损伤、锚杆缺陷、金属结构断裂、复合材料结构开裂。但目前利用超
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种基于超声导波-动三轴测试冻融节理岩体动力损伤定量判识方法，以解决上述现有技术存在的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于超声导波-动三轴测试冻融节理岩体动力损伤定量判识方法，包括：
3、对冻融节理岩体进行动三轴多级加载试验得到基于力学参数变化的动力损伤力学特性及演化规律；
4、在动三轴多级加载试验中进行超声导波同位测试得到接收波和超声导波测试数据；
5、对所述超声导波测试数据进行信号多域分析得到超声导波多域特征和不同损伤状态冻融节理岩体的应力波传播特性及衰减规律；
6、基于所述超声导波多域特征构建冻融节理岩体动力损伤多域耦联分析方法，基于所述冻融节理岩体动力损伤多域耦联分析方法对节理岩体损伤位置进行定量判识得到判断结果；
7、基于所述基于力学参数变化的动力损伤力学特性及演化规律、不同损伤状态冻融节理岩体的应力波传播特性及衰减规律和所述判断结果得到冻融节理岩体动力损伤力学特性及演化规律。
8、可选地，获得基于力学参数变化的动力损伤力学特性及演化规律的过程包括：
9、对冻融节理岩体进行动三轴多级加载试验得到不同循环次数下冻融节理岩体的应力-应变曲线；
10、基于力学参数多域所述应力-应变曲线进行分析得到基于力学参数变化的动力损伤力学特性及演化规律；
11、其中，所述力学参数包括：动弹性模量、阻尼比、耗散能。
12、可选地，对所述超声导波测试数据进行信号多域分析得到超声导波多域特征的过程包括：
13、基于时间域对所述超声导波测试数据进行动力分析得到接收波的时间序列曲线，其中，所述时间域的分析指标包括：峰度、偏度系数和离散系数；
14、基于频率域对所述超声导波测试数据进行傅里叶变换得到接收波的傅里叶谱，其中，所述频率域的分析指标包括：固有特性和傅里叶谱峰值；
15、基于时频域对所述超声导波测试数据进行希尔伯特黄变换得到希尔伯特能量谱和边际谱，其中所述时频域的分析指标包括：希尔伯特能量峰值和边际谱峰值。
16、可选地，基于预设变换公式进行傅里叶变换得到傅里叶谱，所述预设变换公式为：
17、
18、式中，ω为圆频率，u(z,ω)为空间-频率域型号。
19、可选地，所述希尔伯特能量谱的表达式为：
20、
21、式中，h(t,ω)为加速度时程的希尔伯特黄能量谱，t为时间，ωj为瞬时频率，aj(t,ωj)为第j阶imf在时间t与瞬时频率ωj时对应的损失幅值，j为整数。
22、可选地，所述边际谱的表达式为：
23、
24、式中，h(ω,t)为希尔伯特边际谱，ω为频率，t为整个振动信号的持续时间。
25、可选地，所述冻融节理岩体动力损伤多域耦联分析方法基于力学变形-固有特性-能量传递角度，对节理岩体损伤位置进行定量判识。
26、可选地，基于所述冻融节理岩体动力损伤多域耦联分析方法对节理岩体损伤位置进行定量判识的过程包括：
27、提取所述接收波的能量-传递时间序列，对所述能量-传递时间序列进行滤波处理得到处理后的接收波时程；
28、对所述处理后的接收波时程进行模态分解得到若干本征模函数imf分量；
29、对若干所述本征模函数imf分量进行希尔伯特黄变换得到不同imf分量的瞬时频率曲线和希尔伯特边际谱；
30、基于所述不同imf分量的和希尔伯特边际谱得到节理岩体内部的能量分布特征；
31、基于所述节理岩体内部的能量分布特征对节理岩体损伤位置进行定量判识。
32、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
33、本专利技术提出基于超声导波-动三轴测试冻融节理岩体动力损伤定量分析方法，通过对冻融节理岩体进行动三轴多级加载试验得到基于力学参数变化的动力损伤力学特性及演化规律；在动三轴多级加载试验中进行超声导波同位测试得到接收波和超声导波测试数据；对接收超声导波测试数据进行信号多域分析得到超声导波多域特征和不同损伤状态冻融节理岩体的应力波传播特性及衰减规律；基于接收超声导波多域特征对节理岩体损伤位置进行定量判识得到判断结果；基于动力损伤力学特性及演化规律、节理岩体的应力波传播特性及衰减规律和接收判断结果得到冻融节理岩体动力损伤力学特性及演化规律，揭示冻融对节理岩体动力损伤特性的影响机制，提升了相关技术人员对隧道工程高烈度寒区地质灾害
程的认知水平。
【技术保护点】
1.一种基于超声导波-动三轴测试冻融节理岩体动力损伤定量判识方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于超声导波-动三轴测试冻融节理岩体动力损伤定量判识方法，其特征在于，获得基于力学参数变化的动力损伤力学特性及演化规律的过程包括：
3.根据权利要求1所述的基于超声导波-动三轴测试冻融节理岩体动力损伤定量判识方法，其特征在于，对所述超声导波测试数据进行信号多域分析得到超声导波多域特征的过程包括：
4.根据权利要求3所述的基于超声导波-动三轴测试冻融节理岩体动力损伤定量判识方法，其特征在于，基于预设变换公式进行傅里叶变换得到傅里叶谱，所述预设变换公式为：
5.根据权利要求3所述的基于超声导波-动三轴测试冻融节理岩体动力损伤定量判识方法，其特征在于，所述希尔伯特能量谱的表达式为：
6.根据权利要求5所述的基于超声导波-动三轴测试冻融节理岩体动力损伤定量判识方法，其特征在于，所述边际谱的表达式为：
7.根据权利要求1所述的基于超声导波-动三轴测试冻融节理岩体动力损伤定量判识方法，其特征在于，所述冻融节理岩体
8.根据权利要求7所述的基于超声导波-动三轴测试冻融节理岩体动力损伤定量判识方法，其特征在于，基于所述冻融节理岩体动力损伤多域耦联分析方法对节理岩体损伤位置进行定量判识的过程包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于超声导波-动三轴测试冻融节理岩体动力损伤定量判识方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于超声导波-动三轴测试冻融节理岩体动力损伤定量判识方法，其特征在于，获得基于力学参数变化的动力损伤力学特性及演化规律的过程包括：
3.根据权利要求1所述的基于超声导波-动三轴测试冻融节理岩体动力损伤定量判识方法，其特征在于，对所述超声导波测试数据进行信号多域分析得到超声导波多域特征的过程包括：
4.根据权利要求3所述的基于超声导波-动三轴测试冻融节理岩体动力损伤定量判识方法，其特征在于，基于预设变换公式进行傅里叶变换得到傅里叶谱，所述预设变换公式为：
5.根据权利要求3所述的基...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋丹青，唐欣薇，牟珂兵，麦胜文，张志增，刘晓丽，张建民，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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