一种基于微震监测的岩体失稳预测方法及装置与流程

本发明涉及岩石工程的，尤其是涉及一种基于微震监测的岩体失稳预测方法及装置。

背景技术：

1、岩石工程是在岩体内部或表面进行施工的工程，由于工程活动的对象为岩体，因此，岩体的稳定性直接决定着工程的安全性，对岩体的稳定状态进行安全监测和实时预警是岩石工程安全施工的重要技术保障。

2、目前，对岩体稳定状态进行监测方法主要包括有地质调查与野外观察，由技术人员到达岩体工程现场，获取岩体样本进行实验测试，或者现场观察岩体的构造、岩性、裂隙分布等情况，以判断岩体的稳定性。

3、但是，现有的岩体稳定性监测方法容易给技术人员的安全带来巨大风险，且对于岩体稳定的监测结果容易受到人为因素的影响，导致结果准确性和可靠性较差，因此，存在一定的改进空间

技术实现思路

1、为了提高岩体失稳预测结果的准确性和可靠性，本技术提供一种基于微震监测的岩体失稳预测方法及装置。

2、本技术的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：

3、一种基于微震监测的岩体失稳预测方法，所述基于微震监测的岩体失稳预测方法包括步骤：实时获取岩体微震信号，基于所述岩体微震信号获取岩体监测数据；

4、对所述岩体监测数据进行数据预处理，提取出微震事件；

5、将所述微震事件进行特征分析，获取岩体微震特征，基于所述岩体微震特征计算出岩体状态数据；

6、将所述岩体状态数据输入至预设的岩体预测模型内，获取岩体失稳预测结果。

7、通过采用上述技术方案，在对岩体的稳定性进行预测时，岩体内部发生变化的时候，会产生微小的震动，利用布设在岩体工程区域地下传感器网络，实时获取岩体的微震信号，根据岩体微震信号获取到岩体监测数据，对获取到的岩体监测数据进行数据预处理，将所获取到的岩体监测数据中的杂质数据进行剔除，提取出有效的微震事件，提高岩体监测数据的数据质量，进而能够有效提高岩体稳定性预测结果的准确性，对提取出的微震事件进行特征分析，得到该岩体具体的岩体微震特征，通过对微震事件进行热证分析，可以获取关于掩体内部活动情况的重要信息，进而能够提高岩体失稳预测的准确性，利用岩体微震特征对该岩体内部状态进行分析，计算出岩体状态数据，将岩体状态数据输入至预设的岩体预测模型内，以对岩体稳定性进行预测，利用岩体预测模型以岩体状态数据为基础，评估出岩体的稳定性，并预测岩体失稳趋势，得到岩体失稳预测结果，便于技术人员针对岩体失稳预测结果采取相应的防控措施，以确保岩体工程的安全。

8、本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述对所述岩体监测数据进行数据预处理，提取出微震事件，具体包括：

9、对所述岩体监测数据进行滤波去噪处理，得到处理后的岩体监测数据；

10、基于所述处理后的岩体监测数据获取微震事件。

11、通过采用上述技术方案，通过对获取到的岩体监测数据进行滤波处理，消除高频噪声和低频干扰，使得微震信号更加清晰，同时对岩体监测数据进行去噪处理，去除背景噪声，提取出有效的岩体监测数据，利用处理后的岩体监测数据进行事件检测和提取，得到微震事件，进而使得后续得到的微震事件特征分析更加准确和可靠，有效提高岩体失稳预测结果的准确性和可靠性。

12、本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述基于所述处理后的岩体监测数据获取微震事件，具体包括：

13、基于所述处理后的岩体监测数据获取微震数据，将所述微震数据与预设的数据阈值进行比较，判断所述微震数据是否超过数据阈值；

14、根据所述微震数据与数据阈值的判断结果，确定出微震事件。

15、通过采用上述技术方案，通过对处理后的岩体监测数据提取出微震数据，其中微震数据包括有微震振幅、微震能量等数据，将提取出的微震数据与预设的数据阈值进行比较判断，当微震数据是超过数据阈值时，则可确定为一个微震事件，如当提取出的微震振幅超过预设的振幅阈值时，则可确定为振幅较大的微震事件，能够准确识别出微震事件的具体类型，便于针对微震事件的具体类型进行合适的分析，进而能够使得岩体的失稳预测更加可靠。

16、本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述基于所述处理后的岩体监测数据获取微震事件，还包括：

17、对所述处理后的岩体监测数据进行小波变换处理，提取出微震事件频率特征；

18、根据所述微震事件频率特征获取相位数据，对所述相位数据进行拾取和比较，确定微震事件时间信息，基于所述微震事件时间信息和微震时间频率特征得到微震事件。

19、通过采用上述技术方案，通过对处理后的岩体监测数据进行小波变换处理，将处理后的岩体监测数据在时间和频率上进行分解，提取出在不同频率范围内的微震时间频率特征，能够便于对微震事件进行识别，利用微震事件频率特征获取到微震事件对应的相位数据，对相位数据进行拾取和比较，进而能够确定出微震事件的具体发生时刻和持续时间等时间信息，结合微震事件频率特征和微震事件时间信息确定出岩体内部发生的具体的微震事件以及微震事件的时间信息，准确地识别出岩体内部发生的微震事件。

20、本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述将所述微震事件进行特征分析，获取岩体微震特征，基于所述岩体微震特征计算出岩体状态数据，具体包括：

21、基于所述岩体微震特征获取微震事件能量数据和微震事件质量数据；

22、将所述微震事件能量数据和微震事件质量数据利用以下公式计算出岩体状态数据：

23、

24、其中，q是指所述岩体状态数据，e是指所述微震事件能量数据，p是指所述所述微震事件质量数据，δt是指微震事件所持续的时间。

25、通过采用上述技术方案，通过对微震事件进行特征分析，判断出微震事件与岩体失稳的相关性，得到岩体微震特征，利用岩体微震特征获取到岩体内部发生微震时产生的能量数据和对应的微震事件质量数据，根据预设的计算公式，利用微震事件能量数据和微震事件质量数据计算出该岩体内部的岩体状态数据，进而实现对岩体内部的稳定状态监测功能，便于工作人员对岩体失稳进行预测。

26、本技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述将所述岩体状态数据输入至预设的岩体预测模型内，获取岩体失稳预测结果，具体包括：

27、所述预设的岩体预测模型内设置有稳定状态阈值，将所述岩体状态数据输入至岩体预测模型内，并与所述稳定状态阈值进行比较，获取比较结果；

28、根据所述比较结果确定岩体失稳预测结果，当所述岩体状态数据大于稳定状态阈值时，所述岩体失稳预测结果为岩体失稳高风险，当所述岩体状态数据小于稳定状态阈值时，基于所述岩体状态数据获取岩体失稳期。

29、通过采用上述技术方案，将岩体状态数据输入至预设的岩体预测模型内，利用岩体预测模型对岩体状态数据进行分析，进而能够对岩体的稳定性进行预测，岩体预测模型内的稳定状态阈值与岩体状态数据进行比较，以分析岩体状态数据是否超过稳定状态阈值，当岩体状态数据大于稳定状态阈值时，则说明岩体内部的破坏正在加剧，分析出岩体失稳风险高，当岩体状态数据小于稳定状态阈值时，利用岩体状态数据分析出岩体的失稳期，对岩体内部的失稳期进行预测。

30、本技术的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：

31、一种基于微震监测的岩体失稳预测装置，所述基于微震监测的岩体失稳预测装置包括：

32、岩体监测数据获取模块，用于实时获取岩体微震信号，基于所述岩体微震信号获取岩体监测数据；

33、微震事件获取模块，用于对所述岩体监测数据进行数据预处理，提取出微震事件；

34、岩体状态分析模块，用于将所述微震事件进行特征分析，获取岩体微震特征，基于所述岩体微震特征计算出岩体状态数据；

35、岩体失稳预测模块，用于将所述岩体状态数据输入至预设的岩体预测模型内，获取岩体失稳预测结果。

36、通过采用上述技术方案，在对岩体的稳定性进行预测时，岩体内部发生变化的时候，会产生微小的震动，利用布设在岩体工程区域地下传感器网络，实时获取岩体的微震信号，根据岩体微震信号获取到岩体监测数据，对获取到的岩体监测数据进行数据预处理，将所获取到的岩体监测数据中的杂质数据进行剔除，提取出有效的微震事件，提高岩体监测数据的数据质量，进而能够有效提高岩体稳定性预测结果的准确性，对提取出的微震事件进行特征分析，得到该岩体具体的岩体微震特征，通过对微震事件进行热证分析，可以获取关于掩体内部活动情况的重要信息，进而能够提高岩体失稳预测的准确性，利用岩体微震特征对该岩体内部状态进行分析，计算出岩体状态数据，将岩体状态数据输入至预设的岩体预测模型内，以对岩体稳定性进行预测，利用岩体预测模型以岩体状态数据为基础，评估出岩体的稳定性，并预测岩体失稳趋势，得到岩体失稳预测结果，便于技术人员针对岩体失稳预测结果采取相应的防控措施，以确保岩体工程的安全。

37、本技术的上述目的三是通过以下技术方案得以实现的：

38、一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种基于微震监测的岩体失稳预测方法的步骤。

39、本技术的上述目的四是通过以下技术方案得以实现的：

40、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述一种基于微震监测的岩体失稳预测方法的步骤。

41、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

42、1、在对岩体的稳定性进行预测时，岩体内部发生变化的时候，会产生微小的震动，利用布设在岩体工程区域地下传感器网络，实时获取岩体的微震信号，根据岩体微震信号获取到岩体监测数据，对获取到的岩体监测数据进行数据预处理，将所获取到的岩体监测数据中的杂质数据进行剔除，提取出有效的微震事件，提高岩体监测数据的数据质量，进而能够有效提高岩体稳定性预测结果的准确性，对提取出的微震事件进行特征分析，得到该岩体具体的岩体微震特征，通过对微震事件进行热证分析，可以获取关于掩体内部活动情况的重要信息，进而能够提高岩体失稳预测的准确性，利用岩体微震特征对该岩体内部状态进行分析，计算出岩体状态数据，将岩体状态数据输入至预设的岩体预测模型内，以对岩体稳定性进行预测，利用岩体预测模型以岩体状态数据为基础，评估出岩体的稳定性，并预测岩体失稳趋势，得到岩体失稳预测结果，便于技术人员针对岩体失稳预测结果采取相应的防控措施，以确保岩体工程的安全；

43、2、通过对获取到的岩体监测数据进行滤波处理，消除高频噪声和低频干扰，使得微震信号更加清晰，同时对岩体监测数据进行去噪处理，去除背景噪声，提取出有效的岩体监测数据，利用处理后的岩体监测数据进行事件检测和提取，得到微震事件，进而使得后续得到的微震事件特征分析更加准确和可靠，有效提高岩体失稳预测结果的准确性和可靠性；

44、3、通过对处理后的岩体监测数据提取出微震数据，其中微震数据包括有微震振幅、微震能量等数据，将提取出的微震数据与预设的数据阈值进行比较判断，当微震数据是超过数据阈值时，则可确定为一个微震事件，如当提取出的微震振幅超过预设的振幅阈值时，则可确定为振幅较大的微震事件，能够准确识别出微震事件的具体类型，便于针对微震事件的具体类型进行合适的分析，进而能够使得岩体的失稳预测更加可靠；

45、4、通过对处理后的岩体监测数据进行小波变换处理，将处理后的岩体监测数据在时间和频率上进行分解，提取出在不同频率范围内的微震时间频率特征，能够便于对微震事件进行识别，利用微震事件频率特征获取到微震事件对应的相位数据，对相位数据进行拾取和比较，进而能够确定出微震事件的具体发生时刻和持续时间等时间信息，结合微震事件频率特征和微震事件时间信息确定出岩体内部发生的具体的微震事件以及微震事件的时间信息，准确地识别出岩体内部发生的微震事件。