大型人工边坡稳定性地基InSAR监测研究

鉴于国内地基InSAR技术尚处于起步阶段,相关应用研究资料及报道屈指可数,因此开展了神农架林区大型人工边坡的地基InSAR监测实验,并分析了该边坡整体形变场和变形过程及其与降雨的关系。结果表明,该边坡上部发生明显变形,有整体滑动趋势,边坡中部存在若干形变较大的塌滑区域。此外,降雨对边坡形变具有较大的影响,降雨越大则形变越大。监测结果为该边坡稳定性评价提供了重要基础资料,初步验证了地基InSAR在边坡稳定性监测中的可行性及其广阔的应用前景。     

采动边坡稳定性远程在线监测预警系统

针对现有矿山边坡监测方法存在监测周期长、监测精度较低、无法实现实时及自动化监测等缺陷,设计了采动边坡稳定性远程在线监测预警系统,详细介绍了系统的设计原则和结构组成。该系统可实时监测采动过程中岩质边坡位移场的变化状态,并通过无线网络将实时监测数据传送至监控主机,实现了监测数据的可视化。该系统设有预警功能,可根据需要设置预警阈值,当坡体位移超过预警阈值时,系统自动报警。实际应用证明了该系统的可靠性。     

基于CAN总线的大坝边坡安全监测模块设计

边坡监测是大坝安全监测的一个重要方面,边坡监测的自动化是一种必然的发展趋势。针对边坡监测的特点以及边坡监测常用的传感器的特点,设计了一种基于CAN总线控制系统的大坝边坡安全监测模块。该模块采用C8051f040作为CPU,AD620作为放大器,AD7710作为AD转换芯片,并进行了抗干扰、防雷击、防潮以及环境适应方面的设计。实验证明该模块测量精度能够满足水利系统的要求,而且具有长期稳定性,对环境的适应性等方面则有待该系统在青海拉西瓦大坝的现场实验中得到验证。     

基于综合权重—TOPSIS的露天矿边坡稳定性评价

边坡稳定性的影响因素具有不确定性、模糊性和随机性,会影响评价的准确性,而且确定评价指标的权重易受到主观因素和外界因素的影响。目前的边坡稳定性评价方法在实际工程应用中具有局限性,不利于模糊性问题由定性向定量转化。针对上述问题,提出一种基于综合权重-逼近理想解排序(TOPSIS)的露天矿边坡稳定性评价方法。根据根据国家能源集团下属的露天矿边坡工程数据、研究成果及边坡工程实践经验,选取岩石质量指标、岩体完整指标、地应力、黏聚力、内摩擦角、边坡坡高和日最大降水量7个指标作为边坡稳定性的评价指标。利用AHP主观赋权法确定主观权重,利用CIRTIC客观赋权法确定客观权重,针对主观赋权法和客观赋权法都存在一定的局限性问题,采用主客观综合权重,以提高数据结果的准确性和科学性。结合TOPSIS模型对边坡稳定性进行评价分析。以某露天矿边坡为实例进行建模计算,验证该方法对于露天矿边坡的适用性与准确度。将该方法与集团边坡安全监测系统相结合,协助边坡安全预警处理,为露天矿边坡安全监测提供了一条新途径。     

深路堑开挖边坡稳定性自动化监测方法

采用目前方法监测深路堑开挖边坡稳定性时，没有对深路堑开挖过程进行模拟分析，无法准确的监测边坡稳定性和边坡累计位移，监测误差较大。提出深路堑开挖边坡稳定性自动化监测方法。首先通过有限元方法对深路堑开挖工程进行模拟和分析，获取深路堑开挖边坡稳定性的监测数据，利用PSO-IUF模型对监测数据进行处理，降低数据误差，选取边坡损伤、边坡坡度、边坡累计位移等深路堑开挖边坡稳定性指标，结合熵权法和AHP法计算稳定性指标的权重，并通过云模型实现深路堑开挖边坡稳定性的自动化监测。实验结果表明，所提方法可准确的监测边坡损伤和边坡累计位移，监测误差小。     

基于多维度变形测量装置的边坡稳定性监测

针对目前频繁出现的高陡边坡及现阶段采用的传统边坡稳定性监测方法缺陷的现状,提出采用基于连续测斜原理、传感器节点之间可自由弯曲的多维度变形测量装置监测边坡稳定性的新方法。以某库区边坡为工程背景,根据前期地质勘测资料,在监测点处安装长度为68.0 m的多维度变形测量装置,并对监测数据进行分析。监测结果表明:监测点孔深36.8 m位置处存在一个地质滑移面,滑坡体厚度为36.8 m;滑坡体的最大位移方向为滑坡体的临空面,且滑坡倾向与临江的流向基本呈80°的夹角;观测期内滑坡体的位移变化基本可以分为8月中旬至9月底的位移急速增长期,以及10月初至22日的位移缓慢增长期2个阶段,但各阶段位移基本呈线性增长。与传统监测设备相比,多维度变形测量装置可以确定滑坡体滑移面的准确位置,还可用于滑坡体的长期监测,但其结构需进一步优化。     

基于GJO-MLP的露天矿边坡变形预测模型

露天矿边坡变形受地质结构、水文地质条件、采矿活动等多种因素影响,使得预测模型复杂,难以准确捕捉所有影响因素。目前,大量监测设备部署在露天矿边坡周围,用于实时记录露天矿边坡位移数据,这些数据具有高维度、时序关联性及非线性等特性。如果在其他条件未知而只有数据的情况下,使用传统的边坡稳定性分析方法无法有效进行边坡变形预测,而采用仅基于数据的模型对露天矿边坡位移数据进行预测对边坡稳定性的事前分析十分必要。针对上述问题,提出了一种基于金豺优化多层感知机（GJO-MLP）的露天矿边坡变形预测模型。GJO中各智能体间相互独立,可以通过并行计算加速优化MLP的训练过程;GJO能够结合MLP的非线性建模和特征提取能力,使得优化后的MLP在处理复杂问题时更具优势。为检验GJO-MLP的可行性和有效性,将GJO-MLP分别与基于蚁群算法优化的MLP(ACO-MLP)、基于引力搜索算法优化的MLP(GSA-MLP)及基于差分进化算法优化的MLP(DE-MLP)进行对比分析,在6个数据集上的仿真实验结果表明：在相同实验条件下,相较于其他3种算法,GJO-MLP表现出更好的寻优性能。将基于GJO-MLP的边坡变形...     

基于变形监测数据的矿山安全分析研究

本文以东北大学和辽宁省地质环境监测总站合作的《抚顺西露天矿北边坡变形监测及预警系统建设研究项目》为基础,运用GPS监测、预应力锚索监测以及雷达监测三种监测方法,对抚顺西露天矿北边坡进行变形监测,从矿山生产安全的视角,分析对比监测数据,为安全生产及时提供预警信息。     

徕卡测量机器人的公路边坡监测研究

为提高公路边坡稳定性监测的精度,在利用徕卡TS30测量机器人对边坡进行测量和获取数据的基础上,对边坡失稳数据进行奇异值等处理,然后对边坡的稳定性进行判断,将以上方法应用到实际工程的监测中。结果表明,采用徕卡机器人测量得到的误差数据与实际数据基本一致,且不存在监测数据失真的问题;系统测试发现,通过边坡监测系统实现对边坡的实时监测,由此验证了以上方法设计的可行性。     

基于嵌入式技术和4G无线网络的公路边坡灾害监测系统设计

利用姿态角度传感器可以监测公路边坡、山体等可能会发生的塌方、滑坡、泥石流等自然灾害,也可以用来监测边坡变形。提出基于嵌入式技术、4G无线网络和三维姿态角度传感器的公路边坡监测传感系统与设计,作为边坡发生自然灾害而导致变形时的有力数据支持。设计并构建了一套完整的公路边坡监测系统,主要包括STM32单片机最小系统、姿态角度传感器、4G无线网络,锂亚电池供电等部分。为了满足系统低功耗要求,供电电池可以持续工作一年以上,利用传感器定时采集边坡角度信息,通过单片机与4G无线网络将采集到的信息进行解算,输出当前设备X、Y、Z轴的姿态角度,定时上传至阿里云服务器,通过上位机UI显示设计,可以将角度信息与电池电量准确无误地呈现出来,并对边坡稳态做出判断,完成实验对整个系统进行可行性验证。旨在利用物联网技术实现公路边坡全天侯无人监测以及远距离数据传输功能,从而保证公路的稳定通行。     

某山地变电站二级边坡稳定性分析研究

瑞典条分法是对山地变电站边坡进行稳定性分析的一种有效手段,结合光纤传感技术实际监测可以进一步验证边坡的稳定性。利用瑞典条分法进行边坡稳定性验算,分析其安全系数。并布设表面式裂缝传感器监测边坡表面应变量,监测结果显示上表面IS3传感器的应变变化为近540με,下表面IS4传感器的应变变化为近120με,IS5传感器的应变变化为近120με。布设表面分布式紧套光纤,采用OTDR法监测边坡表面形变,监测结果显示光纤链路的衰减系数为12.567 dB/km,衰减曲线有良好线性,无明显台阶,判定边坡处于稳定状态。     

Meteorological Correction Model of IBIS-L System in the Slope Deformation Monitoring

Micro deformation monitoring system (IBIS-L) using high frequency microwave as signalfortransmission, is easily affected by meteorology. How to eliminate the meteorological influence effectively, and extract useful information from the big data becomes a key to monitor the slope deformation with high precision by the IBIS-L system. Evaluation of the optimum meteorological correction mode for Slope Deformation Monitoring to ensure the accuracy of measurement is considered. This objective was realized by model construction technology, which uses calculation formula of Microwave Refraction rate, and the radial distance from the target point to the IBIS-L system to estimate the irreal displacement by meteorological influence. In this paper we examine feasibility and accuracy of the meteorological correction model via experiment analysis. This experiment takes the Nuozhadu hydropower station slope monitoring for example. Firstly, the temperature, humidity, air pressure and other meteorological parameters were measured simultaneously with IBIS-L system monitoring. Secondly, the measured meteorological parameters were taken into calculationformula of Microwave Refraction rate. Thirdly, combined with the radial distance from the target point to the IBIS-L system, the meteorological correction model in using IBIS-L system for slope deformation monitoring was established.     

南水北调中线工程渠堤变形安全监控指标研究

为研究大型调水工程中渠堤的变形安全,在分析南水北调中线工程典型渠段变形影响因素的基础上,对水压、时效、降雨等因素进行研究,建立相应的渠坡位移统计模型,对边坡实测变形数据进行回归分析,验证统计模型的合理性,采用典型监测效应量的小概率法拟定渠道边坡内部的水平位移等相应测点的变形监控指标。结果显示,拟合值与实际值符合良好,可以作为渠堤的监控指标,为渠堤变形安全监控指标的发展奠定基础。     

基于PSD的大坝变形监测仪关键技术研究

为解决现有大坝变形监测仪器可靠性不高等问题,基于半导体位置传感器PSD,以静力水准仪为例,在优化设计电路的基础上,设计新型变形监测仪器系统。通过系统一致性、稳定性和温度适应性实验,分析监测仪器的测量精度、温度适应性和测量时间3个关键技术指标:测量精度高达0.002 mm,温度稳定性达到0.001 mm,测量时间短到1 s。实验证明,PSD式新型监测仪器优于现有的变形监测仪器。     

光纤光栅位移传感器在边坡监测中的应用研究

针对传统的边坡监测不能依据边坡工程实际实时动态地掌握边坡发展、变形、破坏过程的问题,提出将光纤光栅位移传感器布设在露天矿工程潜在滑动面上对位移数据进行精确采集并预警的方法。该方法根据得到的位移数据掌握边坡变形破坏过程,然后依据边坡发展变化规律判别滑坡的临滑时刻,从而作出及时准确的预警。试验结果表明,将光纤光栅位移传感器应用在边坡监测中能够得到动态的位移监测曲线,同时依此作出的预警十分准确有效。     

变形监测信息管理系统的集成化设计*

在地表变形监测工作中,由于变形观测的周期性和长期性必然会积累大量的数据和信息,如何对这些复杂而庞大的监测资料进行有效的管理和及时的计算分析,关系到变形的稳定性评价和动力学预报工作的质量。针对大地测量法周期性变形监测数据处理过程中的一些问题,提出系统软件集成的思想,即在Visual C 开发平台下,集成Access、MATLAB、MapObjects、Office等优秀软件和功能,为变形监测信息管理系统集成的总体框架及其核心体系设计合理的思路和技术路线,为进一步开发和研制该系统提供了具体方案。     

基于FLAC3D的黄土基底排土场稳定分析

我国大型露天煤矿主要分布在西北部的黄土高原地区,以黄土为基底的排土场形成后,黄土基底的工程性质将发生改变并形成演化弱层,演化弱层对排土场边坡稳定性起到控制作用,由于弱层的存在,边坡容易形成"坐落-滑移式"破坏。本次分析是基于强度折减理论,应用FLAC3D对排土场边坡变形进行数值模拟,展现出排土场边坡变形机理。依据数值模拟结果,获得排土场边坡的最危险滑面和多处潜在滑动面。为排土场边坡失稳的预测及防治工作提供科学依据。     

基于BOTDR的传感光纤固定方式研究

光纤固定困难制约了应用光纤监测的许多领域.针对边坡变形监测中光纤固定方面遇到的问题,利用摩擦力对张力分布的影响,提出采用缠绕方式固定光纤的方法.通过对缠绕模型的力学理论分析,缠绕光纤固定方式下加载前后光纤应变特征的测试研究,并结合深泽乡滑坡表面变形监测的实际应用,对缠绕固定光纤监测方法的有效性进行了全面的讨论.结果表明缠绕方法能有效固定光纤.基于BOTDR距离分解度,推导给出了缠绕方式固定光纤时缠绕长度的确定方法;结合滑坡监测工程实践,提出了合理设计布线方式,解决了边坡表面地形起伏对光纤固定的影响,其铺设方式还便于及时修复监测系统出现的问题.     

基于NoSQL数据库的大数据存储技术的研究与应用

实际工程中采集和处理的数据量特别大,这对传统数据库技术提出巨大挑战。针对传统关系型数据库存储速度慢、对硬件要求高的缺点,提出一种以NoSQL数据库为基础的大数据处理方法,打破了传统数据库的关系模型,数据以一种自由的方式存储,而不依赖固定的表结构。该方法主要是将经验模态分解并与NoSQL数据库技术相结合,应用于大型结构件的变形监测中,构建出一个基于NoSQL数据库系统的大型结构件变形监测系统。仿真结果表明,该方法可以实现大型结构件变形监测数据的实时处理,在计算收敛性、算法稳定性和处理速度上都优于传统数据库技术。     

Deformation monitoring over large areas with multipass differential SAR interferometry: a new approach based on the use of spatial differences

Multipass differential synthetic aperture radar interferometry is becoming increasingly important as a powerful technique for ground deformation retrieval compared with classical geodetic techniques such as levelling and global positioning system (GPS). It proves superior in terms of costs, coverage, data accessibility and availability of historical archives. Application to different areas of risk management such as monitoring of volcanoes and slope instabilities, tectonic movements, urban areas and infrastructure, has already been successfully demonstrated. In this work we discuss a new multipass differential synthetic aperture radar interferometry processing technique that makes extensive use of spatial differences. The results obtained demonstrate that this technique allows the monitoring of ground deformation over wide areas. The processed data were acquired from ERS–1 and ERS–2 sensors over three partially overlapping tracks related to a region, approximately 240 km N–S and 80 km E–W wide, located in the centre‐south of Italy, along the west coast. Comparison of the mean deformation velocity results over the different tracks and of the deformation evolution with levelling measures, available in some areas, shows good agreement and goes to validate the technique.