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我国已经成为世界上交通隧道建设规模、数量和难度最大的国家。隧道建设过程中极易引发突涌水灾害，造成重大人员伤亡、严重经济损失以及恶劣社会影响。因此，对隧道进行实时监测是减少突涌水灾害发生的重要手段。微震监测技术作为一种远程实时监测方法，能够通过突涌水灾害演化过程中微震事件响应的差异性，为灾害提供前兆预警信息。因此开展微震监测技术研究对实现突涌水灾害的主动防控具有重要意义。
本文基于突涌水灾害微震响应特征，以优化光纤微震监测系统技术参数及实现突涌水微震信号准确、快速分析为目标。通过文献调研、理论分析、数值模拟、室内试验与现场试验等研究方法，开展了三方面研究:在隧道突涌水灾害光纤微震监测系统方面，提出了隧道突涌水灾害的光纤微震监测系统优化设计参数，并研发了适用性微震监测设备;在突涌水微震信号降噪方面，提出了复合多尺度排列熵与互补集成经验模态分解方法，提高了突涌水微震信号判识与提取能力;在突涌水微震信号到时拾取方面，建立了高阶统计量峰度和赤池信息准则融合的到时拾取方法，提高了突涌水微震信号的到时拾取的准确性。
(1)针对尚未突破突涌水微震信号监测及有效分析技术瓶颈的困境，以及传统电学式微震监测系统不防水、传感器响应频段较窄的装备局限性，通过国内外相关研究调研，归纳了裂隙岩体渐进破坏和充填介质渗透失稳两种突涌水灾害类型的微震响应特征，并基于两类突涌水灾害的频率范围，研发了隧道突涌水光纤微震监测系统。
(2)针对强噪声环境下突涌水微震有效信号难分离的问题，基于两类突涌水灾害微震响应特征，提出了基于复合多尺度排列熵-互补集成经验模态分解的突涌水微震信号降噪方法，提高了突涌水微震信号的判识能力，解决了CEEMD方法中辅助白噪声和环境噪声对有效信号的干扰问题，实现了突涌水灾害微震有效信号的精确判识。
(3)针对常规微震信号初至拾取误差大、效率低等问题，提出了一种基于高阶统计量峰度和赤池信息准则的融合到时拾取方法。通过四种方法对高、低信噪比突涌水微震信号的结果对比，以及等道间距爆炸振动到时拾取试验，验证了本文提出的K-AIC到时拾取方法，对滑动时窗的大小依赖度较小，抗噪能力更强，具有较好的稳健性与准确性。
综上本文通过研发隧道突涌水灾害光纤微震监测系统以及提出的突涌水微震信号降噪与到时拾取方法，突破了传统设备的监测适用性瓶颈，解决了突涌水信号难以有效识别和精确拾取的难题。
本文基于突涌水灾害微震响应特征，以优化光纤微震监测系统技术参数及实现突涌水微震信号准确、快速分析为目标。通过文献调研、理论分析、数值模拟、室内试验与现场试验等研究方法，开展了三方面研究:在隧道突涌水灾害光纤微震监测系统方面，提出了隧道突涌水灾害的光纤微震监测系统优化设计参数，并研发了适用性微震监测设备;在突涌水微震信号降噪方面，提出了复合多尺度排列熵与互补集成经验模态分解方法，提高了突涌水微震信号判识与提取能力;在突涌水微震信号到时拾取方面，建立了高阶统计量峰度和赤池信息准则融合的到时拾取方法，提高了突涌水微震信号的到时拾取的准确性。
(1)针对尚未突破突涌水微震信号监测及有效分析技术瓶颈的困境，以及传统电学式微震监测系统不防水、传感器响应频段较窄的装备局限性，通过国内外相关研究调研，归纳了裂隙岩体渐进破坏和充填介质渗透失稳两种突涌水灾害类型的微震响应特征，并基于两类突涌水灾害的频率范围，研发了隧道突涌水光纤微震监测系统。
(2)针对强噪声环境下突涌水微震有效信号难分离的问题，基于两类突涌水灾害微震响应特征，提出了基于复合多尺度排列熵-互补集成经验模态分解的突涌水微震信号降噪方法，提高了突涌水微震信号的判识能力，解决了CEEMD方法中辅助白噪声和环境噪声对有效信号的干扰问题，实现了突涌水灾害微震有效信号的精确判识。
(3)针对常规微震信号初至拾取误差大、效率低等问题，提出了一种基于高阶统计量峰度和赤池信息准则的融合到时拾取方法。通过四种方法对高、低信噪比突涌水微震信号的结果对比，以及等道间距爆炸振动到时拾取试验，验证了本文提出的K-AIC到时拾取方法，对滑动时窗的大小依赖度较小，抗噪能力更强，具有较好的稳健性与准确性。
综上本文通过研发隧道突涌水灾害光纤微震监测系统以及提出的突涌水微震信号降噪与到时拾取方法，突破了传统设备的监测适用性瓶颈，解决了突涌水信号难以有效识别和精确拾取的难题。