(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 202211136433.0 (22)申请日 2022.09.19 (71)申请人 长安大学 地址 710000 陕西省西安市雁塔区南 二环 路中段 (72)发明人 刘国锋　李胜峰　晏长根　杜程浩　 冯坤　高耀辉　董凯　 (74)专利代理 机构 西安铭泽知识产权代理事务 所(普通合伙) 61223 专利代理师 梁静 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06K 9/62(2022.01) G01V 1/28(2006.01) G01V 1/30(2006.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种岩爆规模等级的判别方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种岩爆规模等级的判别方 法及系统， 涉及岩爆规模预测技术领域， 其中岩 爆规模等级的划分及判别方法包括以下步骤： 构 建待预测区在岩爆孕育过程中的岩爆案例信息 及其微震监测 信息的样本库； 选取多个微震参量 数据作为层次聚类 分析的依据， 对样本库中的岩 爆案例信息进行综合聚类； 根据 样本库中的岩爆 案例信息的聚类结果， 得到岩爆规模等级划分的 阈值， 确定各岩爆规模等级所对应的单微震参量 的阈值， 绘制岩爆规模等级的微震参数蛛网图， 确定基于蛛网图判别的待预测区潜在的岩爆规 模等级的基本原则； 判别待预测区潜在的岩爆规 模等级。 本发 明实现深埋隧道施工过程中的岩爆 规模等级预测， 提高了岩爆灾害风险的精细化预 测预警水平。 权利要求书3页 说明书11页 附图6页 CN 115526036 A 2022.12.27 CN 115526036 A 1.一种岩爆规模等级的判别方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 构建待预测区在岩爆孕 育过程中的岩爆案例信息及其 微震监测信息的样本库； 在微震监测信 息中选取多个微震参量数据作为层次聚类分析的依据， 对样本库中的岩 爆案例信息进行综合聚类； 根据样本库中的岩爆案例信息的聚类结果， 得到岩爆规模等级划分的阈值； 根据岩爆规模等级划分的阈值， 确定各岩爆规模等级所对应的单微震参量的阈值； 根 据各个单微震参量的阈值绘制岩爆规模等级的微震参数蛛网图， 并确定基于蛛网图判别的 待预测区潜在的岩爆规模等级的基本原则； 根据基于蛛网图判别的待预测区潜在的岩爆规模等级的基本原则， 以及待预测区实际 监测所得到的多个微震参 量信息， 判别待预测区潜在的岩爆规模等级。 2.根据权利要求1所述的一种岩爆规模等级的判别方法， 其特征在于： 在构建所述待预 测区在岩爆孕 育过程中的岩爆案例信息及其 微震监测信息的样本库时， 包括： 对于所述待预测区的新建工程， 在施工前， 采用施工条件相似、 施工方式相同的已建或 在建工程中的岩爆案例及其 微震监测信息来构建样本库； 当所述待预测区的新建工程施工后， 采用该工程中新发生的岩爆案例及其微震监测信 息补充和更新样本库； 对于所述待预测区的在 建工程， 则以该工程前期已积累的大量的岩爆案例及其微震监 测信息来构建样本库； 所述待预测区在岩爆孕育过程中的岩爆案例信 息， 包括： 岩爆的烈度等级信息， 岩爆爆 坑区体积或者围岩破坏表面积信息， 岩爆的照片信息； 所述岩爆案例的微震监测信息， 包括： 微震累积事件数、 微震累积释放能、 微震累积视 体积、 累积事 件率、 累积 释放能量速率、 累积视体积速率； 对所述岩爆案例信 息的微震监测信 息进行预处理， 包括： 对微震累积释放能、 微震累积 视体积、 累积 释放能量速率、 累积视体积速率分别取对数。 3.根据权利要求2所述的一种岩爆规模等级的判别方法， 其特征在于： 所选取的所述微 震监测信息中的多个微震参量， 分别为： 微震累积事件数、 微震累积释放能、 微震累积视体 积、 累积事 件率、 累积 释放能量速率、 累积视体积速率。 4.根据权利要求3所述的一种岩爆规模等级的判别方法， 其特征在于： 将所述多个微震 参量数据作为层次聚类分析的依据， 对样本库中的岩爆案例信息进行综合聚类， 包括： 对各个微震参量分别进行标准化处理， 所述标准化处理方法为标准差标准化， 其转化 公式为： 其中， X为原 始数据， 为平均数， S为标准差； 采用凝聚式层次聚类方法对样本库中的岩爆案例信息进行聚类。 5.根据权利要求4所述的一种岩爆规模等级的判别方法， 其特征在于： 所述采用凝聚式 层次聚类方法对样本库中的岩爆案例信息进行聚类， 包括： 将样本库中的各个岩爆案例样本分别作为 聚类的个体， 将个体作为一个岩爆案例原子 簇；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115526036 A 2根据个体之间的亲 疏程度， 对岩爆案例原子 簇进行合并形成岩爆案例的集 合小类； 根据个体与集合小类之间、 集合小类与集合小类之间的亲疏程度， 对岩爆案例原子簇 与集合小类进行合并形成更 大的案例集 合类。 6.根据权利要求5所述的一种岩爆规模等级的判别方法， 其特征在于： 所述个体之间的 亲疏程度的度量 规则如下： 利用平方欧式距离度量所述岩爆案例样本个 体之间的距离， 其计算公式为： 所述个体与集合小类之间、 集 合小类与集 合小类之间的亲 疏程度的度量 规则如下： 采用组间平均锁链距离度量所述个体与集合小类之间、 集合小类与集合小类之间的距 离， 其计算公式为： 其中， x、 y分别为 不同的岩爆案例样本个 体； x1,x2,...xi,...xn， y1,y2,...yi,...yn， z1,z2,...zi,...zn分别为个体x， y和z对应的各 类评价指标， 也即各微震参数； (y,z)为个 体y和z组成的集 合小类。 7.根据权利要求6所述的一种岩爆规模等级的判别方法， 其特征在于： 所述根据样本库 中的岩爆案例信息的聚类结果， 得到岩爆规模等级划分的阈值， 包括： 计算所述样本库中的岩爆案例信 息在进行层次聚类时的凝聚状态参数， 所述凝聚状态 参数包括层次聚类过程中当前执行 的步数编号、 聚成一类的两个对 象编号、 参与聚类的两 个对象间的聚类系数、 参与聚类的两个对象标识、 后续 参与进一 步聚类的步数编号； 根据所述样本库中的岩爆案例信 息在进行层次聚类过程中聚类系数的骤增情况， 并结 合实际工况， 确定岩爆规模等级的划分数量； 根据所述样本库中的岩爆案例信息的聚类结果， 并根据实 际的施工工况， 建立不同岩 爆规模等级下的岩爆案例样本集 合； 基于岩爆案例样本集合中的岩爆爆坑 区体积或者围岩破坏表面积的分布范围， 确定岩 爆爆坑区体积或者围岩破坏表面积分布范围的置信区间； 基于所述岩爆爆坑体积或者围岩破坏表面积分布范围的置信区间， 确定岩爆爆坑体积 或者围岩破坏表面积的阈值， 并建立岩爆规模等级划分表。 8.根据权利要求7所述的一种岩爆规模等级的判别方法， 其特征在于： 所述根据岩爆规 模等级划分的阈值， 确定各岩爆规模等级所对应的单微震参 量的阈值， 包括： 根据所述样本库中的岩爆案例信 息的聚类结果， 以及不同岩爆规模等级下的岩爆案例 样本集合， 逐一确定每 个岩爆案例集 合所对应的各微震参 量数据的分布范围； 根据每个岩爆案例集合所对应的各微震参量数据的分布范围， 确定不同岩爆规模等级 下各微震参 量的分布置信区间； 基于不同岩爆规模等级下各微震参量的分布置信区间， 确定各岩爆规模等级对应的单权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115526036 A 3