【摘 要】
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我国地质类型丰富且较为复杂,部分地区滑坡灾害严重,各类新型技术开始用于边坡监测,但主要是监测地表或浅部范围的位移和变形场,对边坡内部变形却难以掌握。边坡失稳是一段时期内不稳定性影响因素的积累结果,包括微裂隙的产生和扩展,微观尺度破裂总是伴随着不同频域或时域的弹性波产生。因此本文基于声发射信号模式识别对土体剪切速率进行预测,为进一步提高滑坡预测精度和提供早期预警。本文的主要研究内容如下:（1）通过开
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我国地质类型丰富且较为复杂,部分地区滑坡灾害严重,各类新型技术开始用于边坡监测,但主要是监测地表或浅部范围的位移和变形场,对边坡内部变形却难以掌握。边坡失稳是一段时期内不稳定性影响因素的积累结果,包括微裂隙的产生和扩展,微观尺度破裂总是伴随着不同频域或时域的弹性波产生。因此本文基于声发射信号模式识别对土体剪切速率进行预测,为进一步提高滑坡预测精度和提供早期预警。本文的主要研究内容如下:（1）通过开展砂砾填充的有源波导杆在不同加载速率下（2、5、10、20mm/min）的三点弯曲试验,分析加载速率与声发射信号参数之间的内在联系。试验结果表明:幅值随着加载速率的增加逐渐增大,b值（表示低幅值事件占高幅值事件的比例）逐渐减小,且声发射事件数与振幅呈负相关。振铃计数随着时间的增加呈线性增加,振铃计数的增长速率随加载速率的增大呈幂函数增加;随着阈值的不断增大,振铃计数减少的速率越来越快。能量随着时间的增加呈指数函数增加,能量增加的速率随加载速率的增大越来越快。且随着力的增加,振铃计数与能量增加的速率变化规律为:2＜5＜10＜20mm/min。在加载前期主频幅值相对稳定,加载后期主频幅值明显增加;加载速率越大,主频幅值增加的速率也越快;且高频信号的主频幅值相对更小,主频幅值在低频与中低频段（20～200k Hz）上的变化更明显。（2）通过开展在不同含水率下（18%～24%）和不同剪切速率下（5、10、20mm/min）的土体剪切试验,分析土体含水率和剪切速率与声发射信号参数之间联系。试验结果表明:力、幅值、振铃计数和能量都随着剪切时间的增加逐渐增大;累计振铃计数与累计能量随着剪切时间的增加呈线性增长,且剪切速率越大,其线性增长的速率越快,b值与之相反,随着剪切时间增加逐渐减小。在同一剪切速率下,随着土体含水率逐渐增大,土体强度逐渐降低,力、振铃计数和能量随之减小。含水率越小,振铃计数、能量增加的速率越快,b值减小的速率越快。振铃计数和能量随含水率的增加呈数幂函数减小,b值则相反,随含水率的增加呈数幂函数增加。（3）基于BP神经网络分别对三点弯曲的加载速率和土体的剪切速率与力进行预测,将振铃计数、能量、b值、幅值、含水率等参数的变化作为预测特征。预测结果如下:三点弯曲加载速率真实值与预测值的误差在[-1.5,1.5],剪切速率的误差在[-1,1],剪切力的误差在[-0.1,0.1],平均绝对误差、均方误差、均方根误差的值都小于1,相关性系数R都约等于1。因此通过识别声发射信号参数的特征来预测边坡滑移速度是可行的。
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