本发明提供一种基于岩石-应力系统亚临界状态的前兆预警分析方法，属于地质监控。
背景技术：
1、外界应力作用下岩石状态变化过程，可看作岩石从初始稳态发展到另一种稳态的发有过程。当外界应力水平超过岩石某种强度时，岩石则从初始稳态滑向下一种稳态。不管是“初始稳态→另一种稳态”，还是“初始稳态→失稳”，两种状态并不能来回转换，该过程具有单向、不可逆的基本特点。从熵增定律出发，把外界应力作用下岩石看作一个狭义的系统，即岩石-应力系统。
2、然而，岩石亚临界状态并不是简单的裂隙扩展，还涉及了岩石力学性质弱化及破裂机制的转换。若能识别出稳定到失稳的过渡状态，从过渡状态之时加以干预，就能以更简单、高效的方式阻断向失稳的进一步发展，从而防止重大失稳灾害的发生。
技术实现思路
1、本发明针对能识别出稳定到失稳的过渡状态，提出的亚临界状态，亚临界状态涉及了岩石力学性质弱化以及破裂机制的变化。
2、具体技术方案为：
3、基于岩石-应力系统亚临界状态的前兆预警分析方法，通过识别岩石-应力系统亚临界状态，所述的岩石-应力系统亚临界状态，指外界施加的应力高于岩石kaiser应力、低于岩石峰值应力，外界施加应力介于屈服应力和峰值应力之间的岩石-应力系统对应的稳定性状态；捕捉预警特征点i、预警特征点ii对应的监测特征信息。基于监测特征信息，构建岩石剪切滑移前兆的智能识别模型，实现岩石失稳的长期预报和短临预警的多级预警。
4、所述的预警特征点i、预警特征点ii确定方法为：
5、应力作用下岩石受力过程划分为：oa初始及弹性阶段、ab塑性变形阶段、bc破坏阶段、cd残余应力阶段，岩石-应力系统稳定态u变化规律总结如下：
6、(1)oa阶段，前中期处于稳定态i，后期进入亚稳态ii：加载初期，外界应力处于较低水平，岩石对应初始及弹性阶段。前中期岩石并未产生明显破裂现象，发生原生裂隙闭合事件，岩石-应力系统处于稳定态i。外界应力增加到一定程度时，原生裂隙出现微小破裂现象，原生裂隙开始小幅度扩张，岩石-应力系统进入亚稳定态ii。此阶段岩石-应力系统还具有自我调节能力。
7、(2)ab阶段，亚稳态ii：外界应力持续增加，当超过屈服应力σa，岩石进入塑性变形阶段。原生裂隙由微细观扩展至宏观尺度，次生裂隙开始萌生发育，岩石力学性质逐步劣化。岩石-应力系统进入亚稳定态ii，系统逐渐失去自我调节能力。当外界应力达到极限应力σb，岩石本身发生不可逆转破坏，岩石-应力系统处于失稳临界位置，系统下一步跨入失稳态iii。
8、(3)bc阶段，失稳态iii：此阶段岩石发生失稳破坏，岩石黏聚力消失。加载继续进行，宏观裂隙出现断裂面之间的滑移位错现象，而次生裂隙扩展。应力逐步降低，但在残余应力作用下岩石并未完全跨塌。岩石-应力系统开始寻求新的平衡状态。
9、(4)cd阶段，稳态ii：残余应力影响下，岩石-应力系统达到了新的平衡状态，此时的新平衡态不稳定，为亚稳态ii。此阶段岩石已失稳，微小的应力扰动极易转至失稳态iii，系统已失去了自我调节能力。
10、当施加的应力持续变化下，岩石破裂发展经历了“损伤可恢复→损伤不可恢复→破裂阶段性演化”过程。剪切滑移作用下，岩石-应力系统的稳态演变过程，包括“稳定态→亚稳态i→亚稳态ii→失稳态iii→亚稳态i→亚稳态ii→失稳态iii”，该过程存在三个重要节点，不可逆损伤起始点、预警特征点i、预警特征点ii。不可逆损伤起始点为岩石-应力系统不可逆损伤的开始，稳定态-亚稳态i的交界处；预警特征点i，作为促发岩石-应力系统失稳预警信号的开始，亚稳态i和亚稳态ii的交界处；预警特征点ii，作为岩石-应力系统失稳短临预报点，亚稳态ii和失稳态iii的交界处。
11、岩石-应力系统的亚临界状态位于预警特征点i和预警特征点ii之间，细分为亚稳态i和亚稳态ii两种状态。
12、本发明具有技术效果：
13、(1)定义了岩石-应力系统的科学内涵，涉及了应力变化条件下岩石力学劣化的关键性质。岩石-应力系统亚临界状态，指外界施加的应力高于岩石kaiser应力、低于岩石峰值应力，外界施加应力介于屈服应力和峰值应力之间的岩石-应力系统对应的稳定性状态，即为亚临界状态。
14、(2)提出了岩石-应力系统的亚临界状态作为前兆的时空表征信息，岩石既发生了不可逆的损伤破坏，也没有丧失承载能力。亚临界状态作为一种特殊的稳定性状态，岩石对应力变化极为敏感。
1.基于岩石-应力系统亚临界状态的前兆预警分析方法，其特征在于，通过识别岩石-应力系统亚临界状态，所述的岩石-应力系统亚临界状态，指外界施加的应力高于岩石kaiser应力、低于岩石峰值应力，外界施加应力介于屈服应力和峰值应力之间的岩石-应力系统对应的稳定性状态；捕捉预警特征点i、预警特征点ii对应的监测特征信息；基于监测特征信息，构建岩石剪切滑移前兆的智能识别模型，实现岩石失稳的长期预报和短临预警的多级预警。
2.根据权利要求1所述的基于岩石-应力系统亚临界状态的前兆预警分析方法，其特征在于，所述的预警特征点i、预警特征点ii确定方法为：