1.一种高速铁路地震监测预警系统测震井设计方法,其特征在于,包括:获取端面与隧道洞口之间的距离和断层错动过程中隧道位移极值;基于所述端面与隧道洞口之间的距离、所述断层错动过程中隧道位移极值和预设的监测区域的中点进行构建,得到玻尔兹曼曲线表达式;对所述玻尔兹曼曲线表达式进行求导,得到玻尔兹曼曲线的斜率表示式;基于预设的反三角函数对所述玻尔兹曼曲线的斜率表示式进行求解,得到断层错动作用下的倾角临界位置表达式;根据所述断层错动作用下的倾角临界位置表达式和预设的断盘倾转角度进行求解,得到断层错动作用下的影响距离;根据所述断层错动作用下的影响距离对测震井的位置进行设置。
2.根据权利要求1所述的高速铁路地震监测预警系统测震井设计方法,特征在于,所述玻尔兹曼曲线的斜率表示式为:上式中:y ′ 表示玻尔兹曼曲线的斜率,A 1 表示断层错动过程中隧道位移最小值,A 2 表示断层错动过程中隧道位移最大值,e表示自然常数,x表示端面与隧道洞口之间的距离,x 0 表示监测区域的中点,t表示曲线的斜率控制常数。
3.根据权利要求1所述的高速铁路地震监测预警系统测震井设计方法,特征在于,所述断层错动作用下的倾角临界位置表达式为:x ′ =x 0 +tlnu上式中:x ′ 表示断层错动作用下的倾角临界位置,x 0 表示监测区域的中点,t表示曲线的斜率控制常数,ln表示自然对数,u表示换元解。
4.根据权利要求1所述的高速铁路地震监测预警系统测震井设计方法,特征在于,基于预设的反三角函数对所述玻尔兹曼曲线的斜率表示式进行求解,得到断层错动作用下的倾角临界位置表达式,包括:对所述玻尔兹曼曲线的斜率进行换算,得到衬砌的倾转角度计算式;基于预设的最优位置和所述衬砌的倾转角度计算式进行构建,得到倾转角度约束下的极限状态方程;基于所述倾转角度约束下的极限状态方程和所述玻尔兹曼曲线的斜率进行构建,得到极限状态下的曲线的斜率表达式;根据预设的一阶导函数方程和所述极限状态下的曲线的斜率表达式进行构建,得到玻尔兹曼函数方程;基于预设的换元法对所述玻尔兹曼函数方程进行求解,得到换元优化公式;基于预设的换元法对换元优化公式进行求解,得到断层错动作用下的倾角临界位置表达式。
5.根据权利要求4所述的高速铁路地震监测预警系统测震井设计方法,特征在于,预设的最优位置,包括:获取多个强震仪;将多个所述强震仪等距排列在监测区域内;基于错动断层作用中对每个所述强震仪的角度进行监测,得到每个强震仪的倾斜角度;根据预设的倾斜阈值对每个所述强震仪的倾转角度进行判断,得到判断结果,所述判断结果为:所述强震仪的倾转角度大于所述倾斜阈值的,为受断层错动干扰区域,所述强震仪的倾转角度小于或等于所述倾斜阈值的,为稳定区域;将预设的测震井设置在所述稳定区域内,得到测震井的最优位置。
6.根据权利要求4所述的高速铁路地震监测预警系统测震井设计方法,特征在于,基于预设的换元法对所述玻尔兹曼函数方程进行求解,得到换元优化公式;基于预设的换元法对所述玻尔兹曼函数方程进行构建,得到换元方程;基于预设的一元二次方程的求根公式对所述换元方程进行求解,得到换元解表达式;基于预设的换元法对所述换元解表达式进行求解,得到换元优化公式。
7.根据权利要求6所述的高速铁路地震监测预警系统测震井设计方法,特征在于,所述换元解表达式为:上式中:u表示换元解,a、b和c均表示常数。
8.根据权利要求4所述的高速铁路地震监测预警系统测震井设计方法,特征在于,所述衬砌的倾转角度计算式为:上式中: 表示衬砌的倾转角度,y ′ 表示玻尔兹曼曲线的斜率, 表示将弧度转化为角度的系数,arctan表示反正切函数。
9.根据权利要求4所述的高速铁路地震监测预警系统测震井设计方法,特征在于,所述玻尔兹曼函数方程为:上式中:A 1 表示断层错动过程中隧道位移最小值,A 2 表示断层错动过程中隧道位移最大值,e表示自然常数,x表示端面与隧道洞口之间的距离,x 0 表示监测区域的中点,t表示曲线的斜率控制常数,0.0087表示玻尔兹曼曲线的斜率的值。
10.根据权利要求1所述的高速铁路地震监测预警系统测震井设计方法,特征在于,所述断盘倾转角度包括断层上盘倾转角度和断层下盘倾转角度,根据所述断层错动作用下的倾角临界位置表达式和预设的断盘倾转角度进行求解,得到断层错动作用下的影响距离,包括:根据所述断层错动作用下的倾角临界位置表达式对所述断层上盘倾转角度进行求解,得到第一断裂带距离;根据所述断层错动作用下的倾角临界位置表达式对所述断层下盘倾转角度进行求解,得到第二断裂带距离;根据所述第一断裂带距离和所述第二断裂带距离进行构建,得到断层错动作用下的影响距离。