基于微振动的铁路高位危岩崩塌前兆监测及预警研究
王通1, 2, 3，刘先峰2, 3，邱睿哲1, 2, 3，朱丹1, 2, 3，董浩1，王林4
(1. 四川铁道职业学院，成都 611732； 2. 西南交通大学 土木工程学院，成都 610031； 3. 西南交通大学 高速铁路线路工程教育部重点实验室， 成都 610031； 4.日本中央开发株式会社技术开发部，日本东京 1698612)
摘要：为应对铁路高位危岩崩塌突发性强、传统静力学监测预警时效不足的难题，本文提出一种基于微振动响应的危岩崩塌前兆识别与动态预警方法。研发了基于MEMS加速度传感器与物联网架构的微振动在线监测系统。在危岩体及相邻稳定基岩同步布设传感器，标准化采集爆破、车辆通行等环境激励下三轴振动数据，通过时域分析获取加速度响应比，结合频域分析提取功率谱密度、傅里叶频谱比、卓越频率与阻尼系数，引入RMS速度振幅比作为核心指标，构建多参数融合的危险度综合评价体系，实现对危岩体稳定性演化过程的连续追踪。监测结果表明：爆破振动下，危岩体在NS向与EW向的加速度响应分别为基岩的5.6倍与4.6倍，对应RMS速度振幅比达5.00与2.51；车辆振动下，仅EW向出现约1.6倍的中等放大。危险度评价图显示，监测期内危岩体RMS速度振幅比持续高于2.0，阻尼系数低于0.2，卓越频率分布于特征区间，综合判定其稳定性逐步劣化。锚杆加固后，RMS速度振幅比均降至2.0以下（如NS向由5.00降至安全水平），阻尼系数提升至0.205以上，各项指标均恢复至安全范围，危险度评价结果由高风险区转为安全区。研究表明，在具备持续环境振动信号（如爆破、重型车辆通行）的条件下，微振动监测方法可敏感识别危岩稳定性动态演化特征，为山区铁路高位危岩灾害的前兆监测、风险预警与工程防控提供了可行的技术途径。
关键词：高位危岩；振动监测；RMS速度幅值比；卓越频率；阻尼系数；危险性评价
中图分类号: U216.415; TU457 文献标识码: A DOI: 10.13238/j.issn.1004-2954.202510090007