(19)国家知识产权局
(12)发明 专利申请
(10)申请公布号
(43)申请公布日
(21)申请 号 202210901625.X
(22)申请日 2022.07.28
(71)申请人 成都理工大 学
地址 610059 四川省成 都市成华区二仙桥
东三路1号
(72)发明人 崔圣华 裴向军 范宣梅 朱淳
雷津 杨海龙 蒋涛 杨晴雯
(74)专利代理 机构 西安正华恒远知识产权代理
事务所(普通 合伙) 61271
专利代理师 黄鑫
(51)Int.Cl.
G01B 11/16(2006.01)
G06T 7/00(2017.01)
G06T 7/80(2017.01)
G06F 30/20(2020.01)G06F 119/14(2020.01)
(54)发明名称
多期次地震作用下斜坡损伤累积的监测方
法
(57)摘要
本发明公开了一种多期次地震作用下斜坡
损伤累积的监测方法, 其包括构建边坡模型, 并
在边坡模型的观测面布置散斑点; 在散斑点检验
合格时, 对采集观测面图像的相机进行标定, 之
后加载地震波, 并同步采集观测面的变形图像;
对边坡模型的初始 图像上的所有像素点与变形
图像上的像素点进行相关计算, 得到每个像素点
的位移; 在边坡模型的潜在滑动面处选取若干观
测点对; 获取距离观测点中心最近的多个散斑点
的位移, 并将其平均值作为观测点的位移, 将观
测点的像素 ‑位移离散数据向时间 ‑加速度连续
数据变换; 根据观测点的质量和时间 ‑加速度数
据, 计算观测点的水平地震力, 计算观测点对中
两个水平 地震力的差值, 确定出潜在滑动面的受
力大小和受力方向。
权利要求书2页 说明书8页 附图8页
CN 115265398 A
2022.11.01
CN 115265398 A
1.多期次地震作用下斜坡损伤累积的监测方法, 其特 征在于, 包括:
S1、 采用与待研究边坡相似的材料构建边坡模型, 并在边坡模型的观测面形成若干无
序排列的散斑点;
S2、 在散斑点检验合格时, 对采集观测面图像的相机进行标定, 之后通过振动台对边坡
模型施加预设时长的地震 波, 并同步采集观测面的变形图像;
S3、 对边坡模型的初始图像上的所有像素点与变形图像上的像素点进行相关计算, 得
到地震波施加过程每 个像素点的位移;
S4、 在边坡模型的潜在滑动面处选取若干观测点对, 且每个观测点对分别位于潜在滑
动面两侧, 且高度相等, 若干观测点对的高度均不相等;
S5、 获取距离观测点中心最近的多个散斑点的位移, 并将其平均值作为观测点的位移,
将观测点的像素 ‑位移离散数据向时间 ‑加速度连续数据变换;
S6、 根据观测点的质量和时间 ‑加速度数据, 计算观测点的水平地震力, 计算观测点对
中两个水平地震力的差值, 确定出潜在滑动面的受力大小和受力方向。
2.根据权利要求1所述的多期次地震作用下斜坡损伤累积的监测方法, 其特征在于, 所
述散斑点检验合格的判断方法包括:
S21、 获取观测面的散斑图, 计算散斑图中每 个像素点灰度梯度矢量的模:
其中, fx(xij)和fy(xij)分别为像素点xij在x和y方向的灰度导数; |f(xij)|为像素点xij
的灰度梯度矢量的模;
S22、 根据|f(xij)|, 计算散斑图的平均灰度梯度σf:
其中, W和H分别
为散斑图的宽度和高度;
S23、 判断所述平均灰度梯度是否大于预设阈值, 若是, 则散斑图上的散斑点检验合格,
否则, 调整观测面上排列的散斑点, 之后返回步骤S21。
3.根据权利要求1所述的多期次地震作用下斜坡损伤累积的监测方法, 其特征在于, 所
述步骤S3进一 步包括:
S31、 将采集的边坡 模型的初始图像和变形图像进行 灰度化处 理, 转换为灰度矩阵;
S32、 在初始图像中随机选择一个未选取的测量点(x0,y0), 并以测量点为中心选取一个
图像区域作为初始像素块, 对应于其灰度矩阵中的矩阵gI(x,y);
S33、 在变形图像中任意选取一个与图像区块相等的区域, 对应于其矩阵中的矩阵gD
(x′,y′), 计算矩阵gI(x,y)和矩阵gD(x′,y′)间的相关系数;
S34、 在当前变形图像中未遍历区域选取一块等于图像区块的区块, 计算其与矩阵gI
(x0,y0)的相关系数,
S35、 当当前变形图像未遍历完时, 返回步骤S34, 当当前变形图像已遍历完, 得到初始
像素块在整个 变形图像上的相关系数分布;
S36、 采用相关系数分布中的峰值作为测量点的最佳匹配点, (x0′,y0′)和(x0,y0)之差为
测量点的位移矢量d(u,v);权 利 要 求 书 1/2 页
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2S37、 当初始图像 中的所有测量点均已遍历完成, 则选取下一张变形图像重复执行步骤
S31~S36, 直至所有变形图像均已遍历完, 否则返回步骤S32。
4.根据权利要求1所述的多期次地震作用下斜坡损伤累积的监测方法, 其特征在于, 将
观测点的像素 ‑位移离散数据向时间 ‑加速度连续数据变换的方法包括:
根据所有观测点的位移 ‑像素点, 将以像素为单位的横坐标值缩小f倍后, 得到横坐标
值以时间为单位的位移 ‑时间点曲线, f为捕捉帧率;
在Matlab中将离散点拟合成位移 ‑时间曲线, 将位移在时间上进行一次微分得到速度 ‑
时间数据, 二次微分得到加速度 ‑时间数据。
5.根据权利要求1所述的多期次地震作用下斜坡损伤累积的监测方法, 其特征在于, 所
述边坡模型的构建方法包括:
采用待研究边坡的物理力学参数作为指标确定材料的力学性能, 通过正交试验, 确定
边坡模型中的材 料的组成 成分及配比;
将待研究边坡的潜在滑动 面两侧部分划分为基座和滑块, 采用分层夯实法建造边坡模
型的基座, 并在潜在滑动面上错列铺设预设厚度的透明塑料板;
在潜在滑动 面上采用分层夯实法制作滑块, 当滑块达到预设高度和坡度后拆除边坡模
型的两侧挡板, 并在边坡 模型的含水率低于预设值时完成养护。
6.根据权利要求5所述的多期次地震作用下斜坡损伤累积的监测方法, 其特征在于, 所
述物理力学参数包括内聚力、 内摩擦角、 密度、 弹性模量和泊松比, 所述边坡模型中的材料
的组成成分包括重晶石、 石英砂、 石 膏、 水、 甘油, 质量比例为3: 5.2: 0.4: 1.2: 0.2。
7.根据权利要求1所述的多期次地震作用下斜坡损伤累积的监测方法, 其特征在于, 所
述散斑点形成之前还包括在边坡模型的观测面涂抹一层消光剂层, 之后再涂抹一层亚光白
漆层, 且消光剂层和亚 光白漆层均不 渗透至边坡模型中。
8.根据权利要求1所述的多期次地震作用下斜坡损伤累积的监测方法, 其特征在于, 所
述地震波为正弦波, 输入正弦波频率设定为10Hz, 预设时长为15s, 地震波加载过程中, 以
0.1g的间隔从0.2g增 加到0.6g。权 利 要 求 书 2/2 页
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专利 多期次地震作用下斜坡损伤累积的监测方法
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