(19)中华 人民共和国 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 202111337823.X (22)申请日 2021.11.12 (71)申请人 中国海洋大学 地址 266100 山东省青岛市崂山区松岭路 238号 (72)发明人 贾永刚　李正辉　胡聪　朱超祁　 薛凉　刘汉露　 (74)专利代理 机构 济南泉城专利商标事务所 37218 代理人 张贵宾 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于原位监测的海底斜坡地震响应反 演方法 (57)摘要 本发明提供了一种基于原位监测的海底斜 坡地震响应 反演方法， 仅需布置少量原位监测设 备， 便可反演出地震作用下斜坡动力响应过程， 是一种准确可行的方法。 根据海底 斜坡在震前和 震中的运动状态， 推导海底斜坡地震动力响应控 制方程， 在此基础上结合位移原位监测数据， 反 演出整个海底 斜坡地震作用下动力响应过程。 通 过本发明的技术方案， 本方法能够仅需布置少量 原位监测设备， 便可反演出地震作用下斜坡动力 响应过程， 可 实际用于真实海底 斜坡在地震作用 下的动力响应过程反演和海底 滑坡监测预警。 权利要求书3页 说明书8页 附图3页 CN 114036795 A 2022.02.11 CN 114036795 A 1.一种基于原位 监测的海底斜坡地震响应反演方法， 其特 征在于， 具体包括以下步骤： S1： 对拟监测的海底斜坡进行现场地质调查， 获取该斜坡地形地貌数据， 识别潜在滑动 面， 确定拟监测区域， 设置监测剖面； S2： 在监测剖面两端潜在滑动面布设位移 原位监测装置； S3： 根据地形地貌数据， 建立 斜坡几何模型； S4： 获取滑体 基本物理力学指标； S5： 构建海底斜坡地震动力响应运动学控制方程如下： 式 （6） ； S6： 将利用有限差分法， 将步骤S5中构建的海底斜坡地震动力响应运动学控制方程离 散 ，得 到 海 底 斜 坡 地 震 动 力 响 应 运 动 学 控 制 方 程 的 离 散 化 格 式 如 下 ： 式 （8） ， 式 （8） 中 ， ； ， ； S7： 采用SIMP PLE DSS模型描述剪切带土动力学本构关系， 并获取 该模型参数； S8： 获取地震加速度时程曲线数据和原位 监测点位移时程数据； S9： 将原位监测点位移时程数据作 为边界条件， 利用MATLAB 软件编写程序， 输入计算参 数值， 读取地震时程数据， 获得整个海底斜坡地震作用下位移动力响应过程。 2.根据权利要求1所述的一种基于原位监测的海底斜坡地震响应反演方法,其特征在 于,所述步骤S1 中， 利用多波束测深获得海底斜坡地形地貌数据， 利用多道 地震获取海底 斜 坡地层结构数据， 利用钻孔取样结合室内土工试验， 确定海底斜坡潜在滑动面， 初步判别该 海底斜坡中地震作用易 导致失稳段， 合理布置监测剖面。 3.根据权利要求1所述的一种基于原位监测的海底斜坡地震响应反演方法,其特征在 于,所述步骤S2中， 在监测剖面两端潜在滑动面布设具有数据实时传输功能的位移原位监 测装置。 4.根据权利要求1所述的一种基于原位监测的海底斜坡地震响应反演方法,其特征在 于,所述步骤S3中， 根据地形地貌数据， 选择合 适的函数建立 斜坡几何模型。 5.根据权利要求1所述的一种基于原位监测的海底斜坡地震响应反演方法,其特征在 于,所述步骤S4中滑体 基本物理力学指标包括滑体密度 ， 侧向压缩 模量 。 6.根据权利要求1所述的一种 海底曲面坡地震动力响应计算方法,其特征在于,所述步 骤S5中的具体推导过程如下： 在地震 前， 海底斜坡处于 静止状态， 斜坡 单元受力状态满足力 矩平衡原理， 为海底斜坡初始静止侧压力； 为静止剪切应力； 为斜坡曲率半径； 为剪 切带长度； 为斜坡倾角； 为滑体垂直厚度， 并满足 ； 为滑体浮重度， 计算式如式 （1） 所示：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114036795 A 2  式 （1） 在地震过程中， 海底斜坡运动满足角动量守恒原理， 为地震作用增加的侧压力； 为 地震中剪切带内动剪切应力； 为地震加速度； 为滑体相对基岩的位移； 式 （2） 为角动量变化 率， 可表示 为： 式 （3） 假设地震作用过程中， 滑体单 元间压缩和拉伸满足胡克定律， 可表示为： 式 （4） 为滑体侧压缩 模量； 满足下式：   式 （5） 将式 （2） 减式 （1） ， 并将式 （3） 至式 （5） 代入， 可得步骤S5中海底斜坡地震动力响应运动 学控制方程的式 （6） ； 步骤S5中海底斜坡地震动力响应运动学控制方程的边界条件为： 式 （7） 式 （7） 中 表示坐标 处， 在 时刻滑体相对基岩的位移； 表示坐标 处， 在 时刻滑体相对基岩的加速度； ， ； ， 为海底斜坡 水平长度,   为设定的距离步长； ， 为地震持续时长,   为设定的时间步 长； 为边界点处在 时刻滑体相对 基岩的位移， 由于海底斜坡在边界处坡度非常平缓， 可认为近似水平， 可由水平地震响应 计算得到 。 7.根据权利要求6所述的一种 海底曲面坡地震动力响应计算方法,其特征在于,所述步 骤S6中的海底斜坡地震动力响应运动学控制方程的离散化格式是通过利用有限差 分法， 结 合式 （7） 得到海底斜坡地震动力响应运动学控制方程的离 散化格式。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114036795 A 3