基于地震动信号分析的地质灾害过程重构方法研究与应用

作者：严炎,崔一飞,周开来,尹述遥,田鑫,田继枫

摘要：地质灾害启动及演进过程中对途经的村庄、植被、基础设施等均会造成不同程度的破坏,而深入研究灾害的演进过程有助于灾害预警和防治工作,能减少灾区人员伤亡、降低经济损失。然而由于地质灾害的强破坏性和突发性,使得现场的监测仪器和设备易受灾害的影响,甚至被破坏,导致难以完整且准确地监测到灾害过程,这限制了对地质灾害过程的深入研究,因此亟需一种新的方法来进行灾害过程的重构。随着科技的发展,现有高精度地震仪能够记录伴随地质灾害而产生的地震动信号,并且已有不少研究者进行了基于地震动信号的灾害分析研究。基于现有研究的基础,本文提出一套基于地震动信号的地质灾害重构研究思路和方法体系:通过运用带通滤波器(BP-filter)、经验模态分解(EMD)、快速傅里叶变换(FFT)、短时傅里叶变换(STFT)、功率谱密度计算(PSD)等方法对灾害过程产生的地震动信号进行处理和分析,然后结合灾害现场调查结果进行对比分析以反演灾害的基本特征,进而与数值模拟结果进行耦合,最终实现灾害过程的重构。本文基于地震动信号对堰塞湖、滑坡、泥石流等不同灾种进行案例研究与分析,旨在为地质灾害演进过程的研究提供一种新的研究思路和方法体系。

发文机构：西南交通大学土木工程学院 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室 西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室 西南交通大学陆地交通地质灾害防治技术国家工程实验室 中国地震局地球物理研究所

关键词：地质灾害地震动信号信号处理与分析灾害过程重构Geological hazardsSeismic signalSignal processing and analysisReconstruction of hazards process

分类号： P642.22[天文地球—工程地质学]