本發(fā)明涉及浸潤線檢測，更具體的說是涉及一種基于互譜密度的尾礦浸潤線識別方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在礦山安全管理領(lǐng)域，尾礦庫的監(jiān)測工作尤為重要，尤其是浸潤線的監(jiān)測。浸潤線是指在尾礦庫壩體中水分滲透的最遠界限，其位置的高低直接關(guān)系到壩體的穩(wěn)定性和安全性。

2、傳統(tǒng)的浸潤線監(jiān)測方法主要依賴于人工觀測，這種方法周期長，信息傳遞滯后，難以滿足監(jiān)測工作對于時效性的要求。隨著技術(shù)的發(fā)展，自動化方法得到了廣泛的應用，但自動化監(jiān)測的效率及準確性取決于儀器設備自身的優(yōu)缺點，此外，還面臨高成本以及后期維護的問題。電阻率法的抗干擾能力較差，同時也受限于目標的埋深及其體積。

3、在地震工程領(lǐng)域，hvsr（horizontal-to-vertical?spectral?ratio），即水平向與垂直向譜比，是近年提出的新方法，該方法可以很好的識別強阻抗界面，可用于監(jiān)測尾礦的浸潤線變化并對尾礦的安全性進行評估。hvsr目前主要用于評估地震場地特性以及獲取地下剪切波速度結(jié)構(gòu)等?，F(xiàn)有的hvsr計算方法有傅里葉譜比（fas），功率譜比（psd）以及自相關(guān)法等。然而，由于以上方法所得到的結(jié)果易受到環(huán)境變化的干擾，在實際監(jiān)測中得到的hvsr曲線容易表現(xiàn)出波動性和不確定性，這種不穩(wěn)定可能會對結(jié)果產(chǎn)生負面影響，從而增加了對結(jié)果的解釋和應用的復雜性。

4、因此，現(xiàn)有的尾礦浸潤線監(jiān)測方法存在一定的局限性，需要一種更準確、穩(wěn)定、高效的尾礦浸潤線識別方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于互譜密度的尾礦浸潤線識別方法及系統(tǒng)；旨在通過地震信號的互譜密度來分析兩個信號之間的相關(guān)性信息，從而使從hvsr曲線中提取的信息更為豐富和穩(wěn)定，進而實現(xiàn)對尾礦區(qū)域穩(wěn)定性的準確監(jiān)測與評估。

2、具體的，本發(fā)明通過如下方案實現(xiàn)：

3、第一方面，本申請公開了一種基于互譜密度的尾礦浸潤線識別方法，包括如下步驟：

4、獲取尾礦觀測點的三分量數(shù)據(jù)；

5、確定三分量數(shù)據(jù)中任意兩個分量數(shù)據(jù)間的互譜密度，所述互譜密度為對一個分量數(shù)據(jù)的傅里葉譜與另一個分量數(shù)據(jù)傅里葉譜共軛的乘積，進行離散時間傅里葉變換；

6、基于互譜密度獲得hvsr曲線，并根據(jù)hvsr曲線對尾礦浸潤線進行識別。

7、進一步地，獲取尾礦觀測點的三分量數(shù)據(jù)后，按照預設長度進行分段，以得到每段數(shù)據(jù)對應的hvsr曲線；

8、根據(jù)hvsr曲線對尾礦浸潤線進行識別時，對每段數(shù)據(jù)對應的hvsr曲線進行平滑處理，得到單日hvsr曲線，以及根據(jù)單日hvsr曲線對尾礦浸潤線進行識別。

9、進一步地，任意兩個分量數(shù)據(jù)間的互譜密度，包括每一分量數(shù)據(jù)相對于自身的互譜密度，以及任一分量數(shù)據(jù)相對于另外兩個分量數(shù)據(jù)的互譜密度。

10、進一步地，基于互譜密度獲得hvsr曲線的過程包括：

11、基于互譜密度按如下公式獲得單個方向上的hvsr曲線；

12、

13、式中，hvsrci表示方向i上的hvsr曲線，i{e?,n,z}，e，n，z分別表示分量數(shù)據(jù)的方向，csdie、csdin和csdiz表示方向i上的分量數(shù)據(jù)分別與e、n和z方向上分量數(shù)據(jù)間的互譜密度；

14、根據(jù)單方向上的hvsr曲線合成總的hvsr曲線；合成方式為：

15、。

16、進一步地，根據(jù)hvsr曲線對尾礦浸潤線進行識別，包括：獲取hvsr曲線的峰值頻率，根據(jù)峰值頻率的標準偏差對尾礦浸潤線的穩(wěn)定狀態(tài)進行識別。

17、進一步地，當峰值頻率的標準偏差小于預設閾值時，尾礦浸潤線處于穩(wěn)定狀態(tài)；其中，所述閾值的設定方法為：

18、當峰值頻率變化<0.2hz時，閾值為0.25f0；

19、當0.2hz≤峰值頻率變化<0.5hz時，閾值為0.2f0；

20、當0.5hz≤峰值頻率變化<1.0hz時，閾值為0.15f0；

21、當1.0hz≤峰值頻率變化<2.0hz時，閾值為0.1f0；

22、當峰值頻率變化≥2.0hz時，閾值為0.05f0，f0是平均峰值頻率。

23、第二方面，本申請公開了一種基于互譜密度的尾礦浸潤線識別系統(tǒng)，包括：

24、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取尾礦觀測點的三分量數(shù)據(jù)；

25、互譜密度計算模塊，用于確定三分量數(shù)據(jù)中任意兩個分量數(shù)據(jù)間的互譜密度，所述互譜密度為對一個分量數(shù)據(jù)的傅里葉譜與另一個分量數(shù)據(jù)傅里葉譜共軛的乘積，進行離散時間傅里葉變換；

26、尾礦浸潤線進行識別模塊，用于基于互譜密度獲得hvsr曲線，以及根據(jù)hvsr曲線對尾礦浸潤線進行識別。

27、進一步地，所述數(shù)據(jù)獲取模塊，還用于對獲取的尾礦觀測點的三分量數(shù)據(jù)按照預設長度進行分段，以得到每段數(shù)據(jù)對應的hvsr曲線。

28、進一步地，尾礦浸潤線進行識別模塊包括hvsr曲線合成單元和尾礦浸潤線進行識別單元，

29、所述hvsr曲線合成單元，用于基于互譜密度獲得hvsr曲線；

30、所述尾礦浸潤線進行識別單元，用于根據(jù)hvsr曲線對尾礦浸潤線進行識別。

31、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，本發(fā)明公開提供了一種基于互譜密度的尾礦浸潤線識別方法及系統(tǒng)；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能提供更為精確和穩(wěn)定的監(jiān)測結(jié)果；不僅有助于更好地理解尾礦區(qū)域的微動特性，還能夠?qū)崟r監(jiān)控浸潤線的變化，為礦山安全運營提供了重要的技術(shù)支持。

32、此外，該方法及系統(tǒng)的應用還可以擴展到其他地質(zhì)災害的監(jiān)測和預警，具有廣泛的實用價值。

技術(shù)特征：

1.一種基于互譜密度的尾礦浸潤線識別方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于互譜密度的尾礦浸潤線識別方法，其特征在于，獲取尾礦觀測點的三分量數(shù)據(jù)后，按照預設長度進行分段，以得到每段數(shù)據(jù)對應的hvsr曲線；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于互譜密度的尾礦浸潤線識別方法，其特征在于，任意兩個分量數(shù)據(jù)間的互譜密度，包括每一分量數(shù)據(jù)相對于自身的互譜密度，以及任一分量數(shù)據(jù)相對于另外兩個分量數(shù)據(jù)的互譜密度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于互譜密度的尾礦浸潤線識別方法，其特征在于，基于互譜密度獲得hvsr曲線的過程包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于互譜密度的尾礦浸潤線識別方法，其特征在于，根據(jù)hvsr曲線對尾礦浸潤線進行識別，包括：獲取hvsr曲線的峰值頻率，根據(jù)峰值頻率的標準偏差對尾礦浸潤線的穩(wěn)定狀態(tài)進行識別。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于互譜密度的尾礦浸潤線識別方法，其特征在于，當峰值頻率的標準偏差小于預設閾值時，尾礦浸潤線處于穩(wěn)定狀態(tài)；其中，所述閾值的設定方法為：

7.一種基于互譜密度的尾礦浸潤線識別系統(tǒng)，其特征在于，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于互譜密度的尾礦浸潤線識別系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)獲取模塊，還用于對獲取的尾礦觀測點的三分量數(shù)據(jù)按照預設長度進行分段，以得到每段數(shù)據(jù)對應的hvsr曲線。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于互譜密度的尾礦浸潤線識別系統(tǒng)，其特征在于，尾礦浸潤線進行識別模塊包括hvsr曲線合成單元和尾礦浸潤線進行識別單元，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于互譜密度的尾礦浸潤線識別方法及系統(tǒng)，屬于浸潤線檢測技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明首先獲取尾礦觀測點的三分量數(shù)據(jù)，而后確定三分量數(shù)據(jù)中任意兩個分量數(shù)據(jù)間的互譜密度，以及基于互譜密度獲得HVSR曲線，并根據(jù)HVSR曲線對尾礦浸潤線進行識別。本發(fā)明相較于現(xiàn)有技術(shù)，能提供更為精確和穩(wěn)定的監(jiān)測結(jié)果，以及實時監(jiān)控浸潤線的變化。

技術(shù)研發(fā)人員：李銳菁,謝凡,關(guān)華,李德康
受保護的技術(shù)使用者：中國地震局地球物理研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9