CN106404161B - 一种对隧道施工振动位置精确定位的计算方法 - Google Patents

一种对隧道施工振动位置精确定位的计算方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106404161B
CN106404161B CN201610695611.1A CN201610695611A CN106404161B CN 106404161 B CN106404161 B CN 106404161B CN 201610695611 A CN201610695611 A CN 201610695611A CN 106404161 B CN106404161 B CN 106404161B
Authority
CN
China
Prior art keywords
acceleration
vibration
axis
point
distance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610695611.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106404161A (zh
Inventor
高丽娜
杨震威
李沁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Conway Communication Technology Co Ltd
Original Assignee
Conway Communication Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Conway Communication Technology Co Ltd filed Critical Conway Communication Technology Co Ltd
Priority to CN201610695611.1A priority Critical patent/CN106404161B/zh
Publication of CN106404161A publication Critical patent/CN106404161A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106404161B publication Critical patent/CN106404161B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H17/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves, not provided for in the preceding groups

Abstract

本发明涉及一种对施工振动位置精确定位的计算方法，其具体步骤为：在隧道内以振动源为原点，每隔一定距离设置一个测试点，分别测量该点的三轴加速度：水平切向加速度X、水平径向加速度Y和垂直向加速度Z的加速度振动曲线，根据加速度振动曲线得到加速度峰值，建立以测试点的距离和测试点处加速度峰值为集合的定标数据库；根据不同的地基土能量吸收系数来确定地面振动衰减系数；基于定标数据库和地面振动衰减系数，根据公式进行曲线拟合；根据拟合曲线和某点三轴加速度峰值，即可对振动源做精确定位。

Description

一种对隧道施工振动位置精确定位的计算方法
技术领域
本发明涉及一种对施工振动位置精确定位的计算方法。
背景技术
在市政和电力隧道中经常分布各种通信和电力设施，随着经济发展和社会需要，隧道中各种通信和电力设备的分布密度随之加大，隧道的安全运行已关系到城市的安全建设与发展。隧道安全受到的威胁一般是地震或者外界机械施工造成的振动破坏，如果能监控隧道受到振动的强度，提前预警并定位振源，就可以尽最大限度保证隧道的安全运行。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种施工振动所引起的地面振动位置精确定位方法，该方法可以精确计算出施工振动环境下的振源的位置，实现了施工现场振动位置精确测距和定位，为电力安全生产的先期预警、快速反应提供强有力的技术保障。
为了实现上述目的，本发明采用如下方案：
一种对隧道施工振动位置精确定位的计算方法，包括以下步骤：
(1)在隧道内以振动源为原点，每隔一定距离设置一个测试点，分别测量该点的三轴加速度：水平切向加速度X、水平径向加速度Y和垂直向加速度Z的加速度振动曲线，根据加速度振动曲线得到加速度峰值，建立以测试点的距离和测试点处加速度峰值为集合的定标数据库；
(2)根据不同的地基土能量吸收系数来确定地面振动衰减系数；
(3)基于定标数据库和地面振动衰减系数，根据公式进行曲线拟合。
Figure BDA0001084720450000011
式中：Ar为距振源点r的加速度峰值；A0为已经标定的距振源点r0的振动加速度峰值；r为距振源点的距离；r0为已标定振动加速度的点距振源点的水平距离；α为振动衰减系数。
(4)根据拟合曲线和某点三轴加速度峰值，即可对振动源做精确定位。
三个分量加速度峰值是水平切向加速度＞水平径向加速度＞垂直向加速度。
对加速度振动曲线进行计算，得到加速度峰值的具体方法是：
(21)对所述三轴加速度振动曲线进行滤波和采样；采用STA/LTA算法对其中满足振动强度范围的信号进行过滤，提取有效信号，所述振动强度范围为3.1至7.9；
(22)分别对x轴、y轴和z轴上的有效信号进行快速傅里叶变换，得出x轴、y轴和z轴的频域加速度振动曲线，并得到加速度峰值；
分别对不同测试点的三轴加速度作多次测量，根据得到的多个三轴加速度峰值，取各个轴的平均加速度峰值作为定标数据库的数据。
对任一测试点一直保持测量状态，实现该测试点的实时监测。
本发明的有益效果：
(1)通过本发明的实施，可以精确计算出施工振动环境下的距振源的距离，实现了施工现场振动位置精确测距，提前预警并定位振源，本发明为电力安全生产的先期预警、快速反应提供强有力的技术保障，可以尽最大限度保证隧道的安全运行。
(2)本发明对施工振动位置精确定位的计算方法，可以实现施工现场振动环境的实时在线监测，避免施工对电力隧道的破坏，保障了电力隧道的安全可靠运行
附图说明
图1为本发明定标数据采集示意图；
图2为本发明定标数据加速度采集图；
图3为本发明的一种定标数据拟合曲线图；
图4为本发明地基土能量吸收系数表。
图5为本发明定位流程图。
具体实施方式：
图1和图2所示，为定标数据采集过程。
图1中，基于振动源处，在其30m，45m，60m，75m，90m处，分别选择5个测试点，测试其三个方向的分量加速度，分别为水平切向加速度X，水平径向加速度Y，垂直向加速度Z。三个分量加速度峰值是水平切向加速度＞水平径向加速度＞垂直向加速度。
图2中，对5个距离的3个方向的加速度最大值进行测试和记录，最后计算平均值作为A0(标定的距振源点r0的振动加速度峰值)。
如图3所示，基于定标数据库的建立，根据Bornitz公式及标定数据计算得到地面振动幅度衰减值与振源距离的对应关系即可得到任意幅度值下振源到三轴振动传感器的距离。
详细计算公式如下：
Figure BDA0001084720450000031
式(1)中：Ar为距振源点r的振动加速度峰值；
A0为已经标定的距振源点r0的振动加速度峰值；A0和r0为定标值。
r为距振源点的距离；
r0为某已标定振动加速度的点距振源点的水平距离；
a为振动衰减系数
取距离振源75米处，x轴加速度的最大振幅128代入公式1进行曲线拟合，a衰减系数取湿陷性黄土状粉土层衰减值0.021s/m，图5给出了一些常见的地基土能量吸收系数。现场采集振动加速度峰值Ar，根据公式就可以计算出对应的r。
代入公式1得到:
Figure BDA0001084720450000032
由式2知有且只有一个r与Ar一一对应，这些对应的点集即可得到一条曲线。现场实时采集的数据为湿陷性黄土状粉土层环境下，若达到触发值，即达到了判断是否发生振动的阈值，可将x轴加速度传感器实时传回的最大振幅值一一代入式2，即可得到相对应的r值，r即为发生振动的振源实时的距离x轴传感器的距离，同理，y轴、z轴也如此，最后便实现了三维空间的实时定位。
如图5所示，为本发明测距流程图，具体如下：
1、采集原始信号：依赖三轴加速度传感器采集x、y、z三个方向的振动数据
2、提取有效信号：对步骤1采集的原始信号，进行滤波；采样，应用STA/LTA算法对振动强度范围内的信号进行过滤。
3、傅里叶变换计算加速度变化最大振幅：分别对提取有效信号后的每次三轴振动传感器x轴、y轴、z轴的三个方向上的振动数据进行快速傅里叶变换，分别计算出每次x轴、y轴、z轴三个方向上的最大振幅。
4、保存定标数据振幅：对应不同距离，保存其对应的x轴、y轴、z轴三个方向上的最大振幅。
5、选择土质对应的衰减系数：基于不同的地基土名称和状态，地基土能量吸收系数会不同，本测试方法会根据实际地基情况选定衰减值用于振动位置精确测距中，a0为根据土质类型可选择的衰减值。
6、拟合距离与振幅衰减曲线：根据定标数据与衰减系数值拟合距离与振动幅度的衰减曲线，如图3所描述。
7、判断距离振源距离：定标数据和对应的衰减曲线若已经拟合出，如图3描述，带入式2即可实时计算机出振源距离，三个方向的距离计算出即可定位出振源距离此三轴传感器的的立体位置。
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (4)

1.一种对隧道施工振动位置精确定位的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在隧道内以振动源为原点，每隔一定距离设置一个测试点，分别测量该点的三轴加速度：水平切向加速度X、水平径向加速度Y和垂直向加速度Z的加速度振动曲线，根据加速度振动曲线得到加速度峰值，建立以测试点的距离和测试点处加速度峰值为集合的定标数据库；
(2)根据不同的地基土能量吸收系数来确定地面振动衰减系数；
(3)基于定标数据库和地面振动衰减系数，根据公式进行曲线拟合；
Figure FDF0000009413910000011
式中：Ar为距振源点r的加速度峰值；A0为已经标定的距振源点r0的振动加速度峰值；r为距振源点的距离；r0为已标定振动加速度的点距振源点的水平距离；α为振动衰减系数；
(4)根据拟合曲线和某点三轴加速度峰值，即可定位出振动源距离此点的立体位置；
对加速度振动曲线进行计算，得到加速度峰值的具体方法是：
(21)对所述三轴加速度振动曲线进行滤波和采样；采用STA/LTA算法对其中满足振动强度范围的信号进行过滤，提取有效信号，所述振动强度范围为3.1至7.9；
(22)分别对x轴、y轴和z轴上的有效数据进行快速傅里叶变换，得出x轴、y轴和z轴的频域加速度振动曲线，并得到加速度峰值；
基于定标数据库的建立，根据Bornitz公式及标定数据计算得到地面振动幅度衰减值与振源距离的对应关系,得到任意幅度值下振源到三轴振动传感器的距离；
在湿陷性黄土状粉土层环境下，若达到判断是否发生振动的阈值，将x轴、y轴和z轴加速度传感器实时传回的最大振幅值代入根据Bornitz公式及标定数据计算得到地面振动幅度衰减值与振源距离的对应关系中，得到发生振动的振源距离x轴、y轴和z轴传感器的距离，实现振动源三维空间的实时定位。
2.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，三个分量加速度峰值是水平切向加速度＞水平径向加速度＞垂直向加速度。
3.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，分别对不同测试点的三轴加速度作多次测量，根据得到的多个三轴加速度峰值，取各个轴的平均加速度峰值作为定标数据库的数据。
4.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，对任一测试点一直保持测量状态，实现该测试点的实时监测。
CN201610695611.1A 2016-08-19 2016-08-19 一种对隧道施工振动位置精确定位的计算方法 Active CN106404161B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610695611.1A CN106404161B (zh) 2016-08-19 2016-08-19 一种对隧道施工振动位置精确定位的计算方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610695611.1A CN106404161B (zh) 2016-08-19 2016-08-19 一种对隧道施工振动位置精确定位的计算方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106404161A CN106404161A (zh) 2017-02-15
CN106404161B true CN106404161B (zh) 2021-01-22

Family

ID=58005079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610695611.1A Active CN106404161B (zh) 2016-08-19 2016-08-19 一种对隧道施工振动位置精确定位的计算方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106404161B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111222743B (zh) * 2019-11-15 2022-07-29 电子科技大学 一种光纤感知事件的垂直偏移距离及威胁级别判断方法
CN112146748B (zh) * 2020-09-03 2022-12-23 深圳大学 一种结合隧道与地表监测数据定位隧道周围振动源的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5672825A (en) * 1994-10-05 1997-09-30 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Method and apparatus for detecting and discriminating objects under the ground
CN202736286U (zh) * 2012-06-14 2013-02-13 山东康威通信技术股份有限公司 一种电力隧道三维加速度监测装置
CN102930598A (zh) * 2012-10-08 2013-02-13 山东康威通信技术股份有限公司 使用三维模型定位并展示隧道检测设备状态的系统及方法
CN105510959A (zh) * 2015-11-30 2016-04-20 山东康威通信技术股份有限公司 一种隧道的振源类型识别方法及振源位置定位方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60243868A (ja) * 1984-05-18 1985-12-03 Teac Co 磁気デイスク駆動装置
JPS63298017A (ja) * 1987-05-28 1988-12-05 Idemitsu Eng Kk 配管の振動疲労安全性評価方法および装置
CN100595520C (zh) * 2008-02-21 2010-03-24 上海交通大学 适用于步行者的定位方法
CN101819119B (zh) * 2010-03-25 2012-01-04 南京大学 一种基于小波分析的磨削加工工况检测系统及其方法
FR2974606B1 (fr) * 2011-04-29 2013-06-14 Alex Grojean Boulon a sertir en aveugle
CN102419255B (zh) * 2011-09-09 2014-06-04 南京金鑫传动设备有限公司 一种变速箱的在线检测装置及其检测方法
CN102508286B (zh) * 2011-09-30 2013-08-28 深圳市宇恒互动科技开发有限公司 主动振动侦测定位的方法、系统、及环境监控系统
CN102495425B (zh) * 2011-11-14 2013-07-03 北京科技大学 一种基于能量的微地震震源自动定位方法
CN102537668B (zh) * 2012-01-17 2013-05-29 天津大学 一种管道内检测器地面标记时刻的确定方法
CN103852157A (zh) * 2014-03-18 2014-06-11 华侨大学 爆破地震波作用下深埋圆形隧道围岩质点振动规律测试方法
KR20150117101A (ko) * 2014-04-09 2015-10-19 정유찬 가속도 표시장치
CN105389849B (zh) * 2015-11-23 2018-06-05 公安部交通管理科学研究所 基于三维重建技术的车辆碰撞角度分析系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5672825A (en) * 1994-10-05 1997-09-30 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Method and apparatus for detecting and discriminating objects under the ground
CN202736286U (zh) * 2012-06-14 2013-02-13 山东康威通信技术股份有限公司 一种电力隧道三维加速度监测装置
CN102930598A (zh) * 2012-10-08 2013-02-13 山东康威通信技术股份有限公司 使用三维模型定位并展示隧道检测设备状态的系统及方法
CN105510959A (zh) * 2015-11-30 2016-04-20 山东康威通信技术股份有限公司 一种隧道的振源类型识别方法及振源位置定位方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"强夯振动监测与分析";胡钧 等;《工程勘察》;20001231(第6期);1-2,4-5 *
胡钧 等."强夯振动监测与分析".《工程勘察》.2000,(第6期),1-5. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106404161A (zh) 2017-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102721604B (zh) 使用深埋隧道围岩稳定性物理仿真模拟试验装置的测试方法
CN103940394B (zh) 隧道管棚施工法模拟开挖装置的监测系统及方法
CN107478196B (zh) 岩土分层沉降测量方法及测量系统
CN108105039B (zh) 一种风力发电机塔筒与基础连接的变形测试装置及其用途
CN101699296A (zh) 一种泥石流流速测量系统与测量方法及应用
CN202693398U (zh) 深埋隧道围岩稳定性监测模拟试验装置
CN103076397B (zh) 土木工程墙板结构损伤检测的微动测试方法与系统
CN110848579A (zh) 一种埋地燃气管道泄露源定位的装置和算法
CN106404161B (zh) 一种对隧道施工振动位置精确定位的计算方法
CN106441272A (zh) 一种管道清堵机器人自动快速定位系统及方法
CN106706029A (zh) 一种面向地下结构施工的土体性能监测装置及其工作方法
CN112326785A (zh) 同步注浆充填效果冲击映像法检测与评价方法
CN108414159B (zh) 一种利用应力波定位hdpe膜渗漏位置的方法及装置
CN112900504B (zh) 一种基坑止水帷幕渗漏水识别方法和系统
CN202693257U (zh) 野外多点土壤风蚀监测仪
CN113176337B (zh) 一种桩周土体刚度原位监测方法及测试系统、测试设备
CN110514377A (zh) 一种爆破振动对建筑物影响程度的评价方法
CN206847567U (zh) 一种自动岩土变形检测装置
CN206479268U (zh) 用于黄土及软土的压入式三向土压力传感器
CN106225916A (zh) 固定式海洋平台安全可靠性的定量、在线的检测方法
CN104180791B (zh) 一种飞机水平测量方法
GB2583409A (en) Measurement method for measuring thickness of soil layer based on magnetic susceptibility
CN202644592U (zh) 一种基桩超声波检测的提线装置
CN105369796A (zh) 基于物联网技术的实时大坝填筑碾压控制方法
CN104181042A (zh) 土层降压渗流分层固结变形的三轴模型试验仪

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: 250101 A203, block F, entrepreneurship square, Qilu Software Park, No.1 Shunhua Road, high tech Development Zone, Jinan City, Shandong Province

Applicant after: Conway Communication Technology Co., Ltd

Address before: 250101 Qilu Software Park, No. 1 Shunhua Road, Jinan High-tech Development Zone, Shandong Province, A 203

Applicant before: SHANDONG KANGWEI COMMUNICATION TECHNOLOGY Co.,Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant