危岩识别方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及边坡工程和地下工程中危险岩块识别领域，具体地说是一种基于常时微动技术的危险岩块识别方法。
【背景技术】
[0002]危岩落石是边坡工程和地下工程中常见的灾害，在重力及其它干扰作用下危险岩块可能突然从基岩上脱离、滑动和坠落。当其发生在道路附近的边坡时，常会带来交通中断和人身伤亡等重大危害。在地下工程采用钻爆法施工时，经常会产生一些实际已经与基岩断开，但尚未掉落的岩块，受到环境扰动时可能会突然掉落，严重威胁现场施工人员安全。因此，在这些工程中必须进行危岩调查和识别，进而建立相应的处置方案。
[0003]危岩落石调查的关键在于判断目标岩块和基岩的连接状态，如果两者已经断开或者大部分断开则认为是危险岩块。目前的调查方法，主要以现场人工敲击检查为主，这种方法对于人可以接近的小块危岩可以进行有效的识别。对于大块危岩，人工敲击难以引起明显的响应，会导致识别困难。对于位于陡峭部位不能接近的危岩，上述方法则不容易实施。近期出现的基于三维激光扫描技术或者全景影像技术的调查方法，仅能获得待测对象表面的坐标，从而识别凸出的岩块，但不能判断目标岩块和基岩的连接状态，因此不能有效识别危险岩块。
[0004]根据振动力学理论，由于受到外界环境扰动的影响，任何物体在任何时间都在以微小的振幅不停的振动，这种不停的微小震动称为常时微动，物体的微动特性受到其本身结构和约束条件的影响。目前，常时微动技术主要用于地基、桥墩、隧道衬砌等混凝土结构的健康诊断，其原理是通过测试混凝土结构的微动数据来判断结构内部是否存在裂纹、空洞等缺陷。虽然常时微动技术应用广泛，但是基于常时微动技术进行危岩识别的方法还未有报道。
【发明内容】
[0005]本发明的任务在于提供一种基于常时微动技术的危险岩块识别方法，其技术解决方案是:
一种危岩识别方法，其特征在于包括以下步骤:
①设置微动信号检测处理系统；微动信号检测处理系统包括:单点三维激光测振仪、数据分析处理器、微动数据分析软件和仪器支架；所述的单点三维激光测振仪，具有自动标定功能，可以排除支架及自身振动对测量结果的影响，可以同时测量物体X、Y、Z三个方向的微动数据，测量内容包括位移、速度和加速度，进而可以求得测量物体的振动频率、振幅等数据；所述的数据分析处理器，与单点三维激光测振仪相连，通过预装在其中的微动数据分析软件，可以存储、显示、处理和分析测量数据；所述的仪器支架，用于固定激光测振仪，提供稳定方便的测量环境；
②将单点三维激光测振仪对准基岩上的任意位置，采集基岩的常时微动数据，并传递给数据分析处理器作为基准数据；将单点三维激光测振仪对准待测岩块上的任意位置，采集待测岩块的常时微动数据，并传递给数据分析处理器作为对比数据；
③将上述两组数据进行对比分析，并根据分析结果对岩块的掉落危险程度进行评估；如果待测岩块的常时微动特性参数接近基岩的常时微动特性参数，说明待测岩块与基岩紧密连接在一起，不具有危险性；如果待测岩块的常时微动特性参数与基岩的常时微动特性参数差别较大，说明待测岩块与基岩没有实质性的连接在一起，属于危险岩块。
[0006]本发明的原理是:任何物体都具有常时微动特性，且微动特性参数受到其本身结构和约束条件的影响；如果要判断目标岩块是否与基岩连接，只需测量其常时微动特性参数，并判断是否与基岩的常时微动特性参数接近。如果目标岩块与基岩紧密连接，则二者应具有类似的常时微动特性参数；如果目标岩块与基岩没有实质性连接，则二者应具有各自的常时微动特性参数，由于两者结构差别较大，所以各自的常时微动特性参数差别也较大。根据上述理论可以判断目标岩块与基岩的连接状态，进而可以很容易的识别危险岩块。
[0007]本发明的优势在于:1)利用物体的自振微动信号，不需要外部震源，既简化了检测的步骤，又避免了外力引起的误差，抗干扰能力强；2)采用非接触式的测量方式，可以精确测量远距离物体的微小振动，对于陡峻山坡上的危险岩块识别具有重要意义；3)现有方法通过激光扫描或摄影等方法分析待测对象的形貌，但由于其形貌与连接状态没有确定关系，所以仅能粗略估计危险区域，本申请通过测量目标岩块与基岩的常时微动数据来精确判断两者的连接状态，相对现有方法具有高精度的特点。
【附图说明】
[0008]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步说明:
附图1为本发明中的危岩识别方法的原理示意图。
【具体实施方式】
[0009]结合附图1，一种危岩识别方法，其特征在于包括以下步骤:
①设置微动信号检测处理系统；微动信号检测处理系统包括:单点三维激光测振仪1、数据分析处理器2、微动数据分析软件和仪器支架3 ;所述的单点三维激光测振仪1，具有自动标定功能，可以排除支架及自身振动对测量结果的影响，可以同时测量物体X、Y、Z三个方向的微动数据，测量内容包括位移、速度和加速度，进而可以求得测量物体的振动频率、振幅等数据；所述的数据分析处理器2，与单点三维激光测振仪相连，通过预装在其中的微动数据分析软件，可以存储、显示、处理和分析测量数据；所述的仪器支架3，用于固定激光测振仪，提供稳定方便的测量环境；
②将单点三维激光测振仪I对准基岩M上的任意位置，采集基岩的常时微动数据，并传递给数据分析处理器作为基准数据；将单点三维激光测振仪对准待测岩块a或b上的任意位置，采集待测岩块的常时微动数据，并传递给数据分析处理器作为对比数据；
③将上述两组数据进行对比分析，并根据分析结果对岩块的掉落危险程度进行评估；如果待测岩块的常时微动特性参数接近基岩的常时微动特性参数，说明待测岩块与基岩紧密连接在一起，不具有危险性，如图中岩块b;如果待测岩块的常时微动特性参数与基岩的常时微动特性参数差别较大，说明待测岩块与基岩没有实质性的连接在一起，属于危险岩块，如图中岩块a。
[0010]以上所述实施例，只是本发明较优选的具体的实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种危岩识别方法，其特征在于包括以下步骤: ①设置微动信号检测处理系统；微动信号检测处理系统包括:单点三维激光测振仪、数据分析处理器、微动数据分析软件和仪器支架；所述的单点三维激光测振仪，具有自动标定功能，可以排除支架及自身振动对测量结果的影响，可以同时测量物体X、Y、Z三个方向的微动数据，测量内容包括位移、速度和加速度，进而可以求得测量物体的振动频率、振幅等数据；所述的数据分析处理器，与单点三维激光测振仪相连，通过预装在其中的微动数据分析软件，可以存储、显示、处理和分析测量数据；所述的仪器支架，用于固定激光测振仪，提供稳定方便的测量环境； ②将单点三维激光测振仪对准基岩上的任意位置，采集基岩的常时微动数据，并传递给数据分析处理器作为基准数据；将单点三维激光测振仪对准待测岩块上的任意位置，采集待测岩块的常时微动数据，并传递给数据分析处理器作为对比数据； ③将上述两组数据进行对比分析，并根据分析结果对岩块的掉落危险程度进行评估；如果待测岩块的常时微动特性参数接近基岩的常时微动特性参数，说明待测岩块与基岩紧密连接在一起，不具有危险性；如果待测岩块的常时微动特性参数与基岩的常时微动特性参数差别较大，说明待测岩块与基岩没有实质性的连接在一起，属于危险岩块。
【专利摘要】本发明公开了一种危岩识别方法，其特征在于包括以下步骤：①设置微动信号检测处理系统；微动信号检测处理系统包括：单点三维激光测振仪、数据分析处理器、微动数据分析软件和仪器支架；②采集基岩和待测岩块的常时微动数据，并传递给数据分析处理器进行处理；③将上述两组数据进行对比分析，并根据分析结果对岩块的掉落危险程度进行评估。如果待测岩块的常时微动特性参数与基岩的常时微动特性参数差别较大，说明待测岩块与基岩没有实质性的连接在一起，属于危险岩块。本发明利用物体的自振微动信号，不需要外部震源，采用非接触式的测量方式，可以精确测量远距离物体的微小振动，并具有高精度的特点。
【IPC分类】G01V1-00, G01H9-00
【公开号】CN104698489
【申请号】CN201510049589
【发明人】吴学震, 蒋宇静, 王健华, 李博
【申请人】山东科技大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年2月1日