公路隧道微震监测信号到时拾取研究

依托某公路隧道工程中的微震监测信号,从微震波的波形特征等方面总结分析了目前微震波到时拾取方法的优缺点,通过对依托工程微震监测信号采用多种到时拾取方法对比分析可知,将STA/LTA法与AIC法有机结合,可实现数据的快速处理与高效拾取,具有重要的工程应用价值。     

基于质量寻优与归一化STA/LTA方法的微震P波到时拾取技术研究

微震信号P波初至拾取是微震数据处理的关键步骤之一。为了实现微震信号P波初至到时的精确拾取,针对微震信号不同信道各时段受噪声污染程度不同的特点,使用归一化后的信噪比、信号的明显程度和信号初至起跳点的明显程度叠加的信噪指数代替单一信噪比来量化微震信号的质量。以信噪指数作为判定条件选取质量较高的信号作为输入来提高P波到时准确度,设计一种基于质量寻优与归一化STA/LTA方法的微震P波初至到时拾取算法(QONSL方法)。为了验证该方法的可行性和有效性,分别对测试数据和阜新市五龙矿微震监测数据进行处理。对测试数据的处理结果表明,在量化微震信号的质量时,信噪指数比信噪比更准确,且信噪指数越大,到时拾取结果越接近准确到时。对阜新市五龙矿三分向数据处理结果表明,QONSL方法可以通过信噪指数快速锁定信号质量较高的信号通道并快速拾取微震P波初至到时,综合120个微震信号的到时拾取结果来看,与准确到时的误差保持在5 ms之内,将86个微震事件的到时误差控制在2 ms以内。与STA/LTA算法相比,QONSL算法拾取精度整体提升72%,整体误差范围波动减少75%。QONSL方法受噪声影响较小,具有较高的拾取...     

岩石破裂声发射压缩波到时拾取方法及其优化改进研究

 岩石破裂过程中的微震及声发射监测技术已广泛应用于岩石工程领域。P波到时自动拾取是进行岩石破裂源定位和矩张量反演等声发射(AE)技术研究的基础与关键,为提高到时拾取精度,分析Allen拾取法、Baer-Kradolfer改进拾取法、高阶统计量拾取法以及AR-AIC拾取法对模拟正弦信号振幅、频率与相位突变识别的敏感性。基于加拿大原子能公司地下实验室(URL)的隧道密封试验现场监测数据,对比分析几种拾取方法对不同信噪比(SNR)水平的信号拾取结果,研究表明。Allen拾取法、Baer-Kradolfer拾取法和高阶统计量拾取法具有更广的信噪比识别范围,特别对低信噪比水平的信号具有较强识别能力,进而提出对AR-AIC拾取法的改进思路。利用改进AR-AIC拾取法对真实声发射信号进行到时拾取,得到影响拾取精度的关键因素以及适用于工程尺度的局部范围的声发射信号的合理参量,进而成功对信噪比水平小于10的声发射信号进行自动到时拾取,研究认为高阶统计量法中的峰度拾取法是应用改进AR-AIC法初拾阶段的最优方法,其自动拾取与人工识别结果时差小于5 ?s的准确率为94%,表明提出的改进AR-AIC拾取法在实际应用中,特别是对低信噪比水平信号进行到时拾取具有良好的适用性。     

基于到时差值的微震波异常信号识别方法

延迟信号和外部异常信号严重影响微震震源定位精度,为了对它们进行有效识别,基于震源定位理论和微震台网几何特性,建立震源定位的双曲线和双曲面控制方程,揭示到时不同震源定位方法所确定的震源轨迹是一系列二维平面中的双曲线或三维空间中的双曲面,且双曲线或双曲面的形状和位置与到时差值密切相关。论证传感器观测到时之间存在P波到时差值理论极限和延迟信号到时差值理论极限,根据到时差值、微震台网布设和监测空间几何特征,构建2种理论极限的求解模型,建立到时差值分析表,提出根据观测到时差值和2种到时差值理论极限内在关系识别延迟信号和外部异常信号的全新方法。现场爆破实验表明：基于到时差值的微震波异常信号识别方法能够对延迟信号和外部异常信号进行有效识别,在剔除2种异常信号后的震源定位精度得到极大提高,实现对震源的高精度定位,满足现场微震监测需求。     

岩石破裂声发射压缩波到时拾取方法及其优化改进研究EI北大核心CSCD

岩石破裂过程中的微震及声发射监测技术已广泛应用于岩石工程领域。P波到时自动拾取是进行岩石破裂源定位和矩张量反演等声发射(AE)技术研究的基础与关键,为提高到时拾取精度,分析Allen拾取法、Baer-Kradolfer改进拾取法、高阶统计量拾取法以及AR-AIC拾取法对模拟正弦信号振幅、频率与相位突变识别的敏感性。基于加拿大原子能公司地下实验室(URL)的隧道密封试验现场监测数据,对比分析几种拾取方法对不同信噪比(SNR)水平的信号拾取结果,研究表明。Allen拾取法、Baer-Kradolfer拾取法和高阶统计量拾取法具有更广的信噪比识别范围,特别对低信噪比水平的信号具有较强识别能力,进而提出对AR-AIC拾取法的改进思路。利用改进AR-AIC拾取法对真实声发射信号进行到时拾取,得到影响拾取精度的关键因素以及适用于工程尺度的局部范围的声发射信号的合理参量,进而成功对信噪比水平小于10的声发射信号进行自动到时拾取,研究认为高阶统计量法中的峰度拾取法是应用改进AR-AIC法初拾阶段的最优方法,其自动拾取与人工识别结果时差小于5μs的准确率为94%,表明提出的改进AR-AIC拾取法在实际应用中,特别是对低信噪比水平信号进行到时拾取具有良好的适用性。     

矿震P波到时拾取优化与降低震源定位误差应用研究

多通道微震监测系统采用的定位算法一般是基于P波到时与等速度模型,P波到时拾取的准确与否直接影响着定位精度的高低。然而由于地震波传播衰减与应用环境背景噪声的原因,参与定位的一些通道信噪比偏低,P波到时拾取的随意性较大,导致震源定位结果与实际震源位置相差较大,影响了在矿山的实际应用效果。简要介绍了震源定位方法并开发应用了基于小波理论的离散信号滤噪程序,通过对原始信号进行小波分解、给定阀值与重构处理后,提高了原始信号的信噪比,显著地提高了P波到时拾取准确度。结合某矿山特大采空区采场冒顶实例,应用基于小波理论的信号滤噪方法对信噪比偏低的通道进行了滤噪处理,重新优化拾取了P波到时。所得到的定位结果,与处理前相比,定位误差从47~94 m减小到14~23 m,大大提高了微震监测在矿山的实际应用效果。 方法1的P波到时/ms 方法2的P波到时#br# /ms 方法1 方法2     

三函数四指标矿震信号S波到时拾取方法及应用

 S波到时拾取是微震监测技术中基础而又关键的环节,其拾取速度和精度直接影响到矿山震源机制分析、微震活动预测以及岩体应力重分布等后续工作的效率和精度。基于国内外微震监测系统的S波自动识别不够精确,需技术人员二次识别,随机且效率低的考虑,对矿山微震数据的短时平均过零率、短时平均振幅、短时能量3个时域特征函数进行分析得到4个S波识别指标,进而形成“三函数四指标”的S波到时算法。根据实际微震事件信号确定S波到达的经验阈值,并编制成自动程序应用于实例分析中。自动识别结果与人工拾取结果对比表明：时差在25 ms内的准确率可达88%,时差在12.5 ms内的准确率达到74%,其中短时能量的识别效果最优,短时平均过零率识别效果较好、短时平均振幅识别效果较差。本文提出的三函数四指标的时域分析方法是一种行之有效、计算简单、适合实时监测的S波到时拾取算法。     

基于阻尼耗散能功率的微震P波到时拾取新方法研究

现有微震P波到时拾取算法在实际应用中往往需要根据具体实际情况选择阈值和计算时窗,阈值与计算时窗设置不合理将导致拾取误差变大,基于此提出一种基于追踪阻尼耗散能量功率的方法,以克服传统方法的不足。该方法是将信号转化为具有黏性阻尼的线弹性固定基单自由度振子的响应并提出通过直方图法与AIC法联合追踪阻尼耗散能量功率来拾取P波到时。该方法具有能够识别噪声信号、无需检测阈值、检测时窗设置的优点。利用加噪后的信号测试方法的抗噪性能,结果表明,在不同的信噪比下该方法较传统方法相比具有较优的抗噪性能。应用该方法对实际中监测的40个不同信噪比波形进行P波到时拾取,以局部放大后人工拾取为标准,并将结果与长短时均值比法(STA/LTA)对比分析得到该方法误差均值为1.17 ms,误差2 ms以内占比87.5%,4 ms以内占比100%;STA/LTA法误差均值为3.46 ms,误差2 ms以内占比55%,误差4 ms以内占比82.5%,综合可见所提出该方法更好。柿竹园微震监测应用结果表明:该方法能够显著提高微震事件的定位精度,具有重要的理论与实际意义。     

装配零件的输送定位及拾取

零件的输送、定位及拾取是自动装配机正常工作及保证装配质量的重要环节。作者详细阐述并分析了常见的装配零件输送、定位及拾取的方式。     

基于高阶统计量偏斜度和赤池信息准则的突涌水微振信号初至拾取方法

突涌水灾害演化过程中,伴生着大量的微振事件,得到准确微振信号的初至时刻,是实现微振事件准确定位的重要前提。通过分析高阶统计量偏斜度、赤池信息准则到时拾取方法原理和抗噪声干扰能力差、滑动时窗依赖性大等问题。针对两种方法的局限性,提出基于高阶统计量偏斜度和赤池信息准则的突涌水微振到时拾取方法。通过模型试验的突涌水微振信号进行实例验证,结果表明：提出的拾取方法对高信噪比和低信噪比信号的拾取精度较高阶统计量偏斜度方法分别提高了3.125,4.700 ms。验证了提出的突涌水微振信号到时拾取方法较单一的高阶统计量偏斜度方法和赤池信息准则到时拾取更加准确,具有更高的稳定性、准确性、抗噪能力及更低的滑动时窗大小依赖性。     

基于ANSYS的斜拉桥抖振性能时域分析

基于有限元法和随机振动的相关知识,利用ANSYS有限元软件,建立了某拟建斜拉桥的仿真模型,进行了抖振抗风性能分析,得到了斜拉桥主梁和桥塔在顺桥向及横桥向时域风场作用下的振动响应,评价了桥梁的抗风性能,保证了桥梁的安全性、适用性和耐久性。     

基于时域法的高层建筑顺风向风振舒适度研究

采用谐波合成法及快速傅里叶变换技术（FFT）模拟出高层建筑顺风向脉动风场,借助ETABS软件在时域内对建筑风振舒适度进行了研究分析,为类似工程的研究提供了参考依据.     

频域单快拍压缩感知目标方位估计和信号恢复方法

方位估计和信号恢复分别是水下目标定位、跟踪和目标识别的前提。提出了一种阵列频域单快拍压缩感知的水下目标方位估计和信号恢复方法。首先将阵列接收数据变换到频域,取频域单快拍数据作为压缩感知的测量值,然后根据频域快拍对应的频率、搜索方位和阵列流形构造过完备的阵列流形矩阵作为压缩感知的感知矩阵,最后通过基追踪算法估计搜索方位上目标信号和功率,实现DOA估计与信号恢复。宽带仿真实验数据验证结果表明,同等条件下完成同样的目标方位分辨,提出的方法比最小方差无失真响应方法要求的阵元数和快拍数较少,要求的信噪比更低,恢复的目标信号更加准确,波形相关系数达到89%以上。海上实验数据处理结果表明,目标检测能力优于最小方差无失真响应方法,证明该方法可以适用于实际声呐系统。     

基于微震监测技术的岩爆预测机制研究

 以锦屏二级水电站岩爆高发洞段作为研究对象,采用微震监测技术作为岩爆监测预警手段。通过对比现场实际情况和微震监测结果,揭示出微震的时空演化与岩爆之间的关系;通过岩体损伤过程特征提取对应的微震监测事件,总结出微震事件密度云图、微震事件震级与频度的关系、微震事件震级、能量集中度等微震监测指标规律,并以地震学中的3S原理作为岩爆判断基础,提出4个岩爆判据。现场应用结果表明：在深埋岩体隧洞中,岩爆的时间、空间、强度等分布存在较明显的规律性,微震活动对岩爆事件普遍具有时间优先性和空间一致性,应用该岩爆判据能够达到岩爆危险区域的精确预测,为隧洞的岩爆预测和微震监测预警提供依据。     

基于预裂微震控制爆破技术的隧道断层施工

结合某高速公路隧道,从钻爆设计、爆破工艺流程、爆破质量检验等方面详细阐述了预裂微震控制爆破技术在隧道断层施工中的应用,为今后断层爆破和破碎隧道围岩开挖积累了经验。     

Dynamic soil-structure interaction analysis in time domain based on a modified version of perfectly matched discrete layers

Analysis of soil-structure interaction is commonly conducted by dividing the infinite domain of the soil into two domains:interior and exterior domains.The interior domain is bounded in a small region,while the exterior domain is replaced by artificial boundary conditions.The choice of artificial boundary conditions is a critical issue in the analysis of soil-structure interaction problems.Perfectly matched discrete layer(PMDL) has been proved as a good approach for modeling the exterior domain.In this study,a modified version of the PMDLs,i.e.PMDLs with analytical wavelengths(AW-PMDLs),is used in the soil-structure interaction analysis in time domain,which essentially can be regarded as an extension of the analysis in frequency domain,being previously proven to be effective.Numerical verifications are implemented.The results demonstrate that the proposed method performs well in the analysis of soilstructure interaction problems in time domain.     

Improved numerical method for time domain dynamic structure-foundation interaction analysis based on scaled boundary finite element method

Based on the reduced set of base function in scaled boundary finite element method (SBFEM), an improved time domain numerical approach for the dynamic structure-foundation interaction analysis was proposed. With reasonable choice of the number of base functions, the degrees of freedom on the structure-foundation interface were reduced and the associated computation for the calculation of convolution integral was greatly reduced. The results of this proposed approach applied to the calculation of a gravity dam and an arch dam. The acceleration frequency response functions were calculated and the influences affected by different reduced set of base functions as well as full set were compared. It was found that a higher degree of reduced set of base functions resulted in a significant increase of computational efficiency but a little bit of loss in accuracy. When the reduced set was decreased by 60%, the efficiency may be increased to up to five times, while the loss of accuracy of peak value of response will be less than 4%. It may be concluded that the proposed approach is suitable for large-scale structure-foundation interaction analysis.     

Improved numerical method for time domain dynamic structure-foundation interaction analysis based on scaled boundary finite element method

Based on the reduced set of base function in scaled boundary finite element method (SBFEM), an improved time domain numerical approach for the dynamic structure-foundation interaction analysis was proposed. With reasonable choice of the number of base functions, the degrees of freedom on the structure-foundation interface were reduced and the associated computation for the calculation of convolution integral was greatly reduced. The results of this proposed approach applied to the calculation of a gravity dam and an arch dam. The acceleration frequency response functions were calculated and the influences affected by different reduced set of base functions as well as full set were compared. It was found that a higher degree of reduced set of base functions resulted in a significant increase of computational efficiency but a little bit of loss in accuracy. When the reduced set was decreased by 60%, the efficiency may be increased to up to five times, while the loss of accuracy of peak value of response will be less than 4%. It may be concluded that the proposed approach is suitable for large-scale structure-foundation interaction analysis. __________ Translated from Shuili Xuebao, 2007, 38 (1): 8–14 [译自: 水利学报]