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基于尖点突变理论和MWMPE的围岩稳定监测
Surrounding Rock Stability Monitoring Based on Cusp Catastrophe Theory and MWMPE
  
DOI:10.16450/j.cnki.issn.1004?6801.2021.06.023
中文关键词:  围岩  稳定  突变理论  多通道加权多尺度排列熵  安全监测
英文关键词:surrounding rock  stability  catastrophe theory  multi-channel weighted multi-scale permutation entropy  safety monitoring
基金项目:教育部重点实验室开放基金资助项目(RMHSE1902);广州市科技计划资助项目(2020?ky34)
作者单位
张建伟1, 李香瑞1, 严鹏2, 王勇3 (1.华北水利水电大学水利学院 郑州450046)(2.武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室 武汉430072)(3.珠江水利委员会珠江水利科学研究院 广州510635) 
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中文摘要:
      为实时监测水电站地下厂房围岩运行情况,提出一种尖点突变理论和多通道加权多尺度排列熵(multi?channel weighted multi?scale permutation entropy,简称MWMPE)相结合的监测方法。首先,结合某电站地下厂房围岩变形监测数据,将不同时间段日平均位移作为一系列特解,反演得到非线性动力模型;其次,采用尖点突变理论,建立围岩变形速率尖点突变模型,提出围岩稳定判据;然后,运用MWMPE的方法,对不同测点的变形监测信息进行动态融合,提取围岩变形特征值,确定围岩安全范围;最后,通过对比融合后熵值的变化,与传统多尺度排列熵(multi?scale permutation entropy,简称MPE)方法作比较,提出一种新的稳定预警线,对围岩进行在线安全监测、预警。结果表明:该方法能够有效提取地下厂房围岩变形特征值,并根据实时MWMPE值对围岩进行在线安全监测,为地下厂房等结构的围岩维持安全稳定提供了新的思路。
英文摘要:
      In order to monitor the surrounding rock operation of underground powerhouse of hydropower station in real time, a monitoring method combining cusp catastrophe theory with multi-channel weighted multi-scale permutation entropy (MWMPE) is proposed. Firstly, combined with the deformation monitoring data of underground powerhouse of a hydropower station, the daily average displacement in different time periods is taken as a series of special solutions, and the nonlinear dynamic model is obtained by inversion; secondly, the cusp catastrophe theory is used to establish the cusp catastrophe model of surrounding rock deformation rate, and the stability criterion of surrounding rock is proposed; The deformation range of surrounding rock is determined by the fusion of MWMPE and deformation information; Finally, by comparing the change of entropy after fusion with the traditional multi-scale permutation entropy (MPE) method, a new stability early warning line is proposed to monitor and warn the surrounding rock on-line. The results show that the method can effectively extract the deformation characteristic value of surrounding rock of underground powerhouse, and conduct on-line safety monitoring of surrounding rock according to the real-time MWMPE value, which provides a new idea for the surrounding rock of underground powerhouse and other structures to maintain safety and stability.
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