岩质边坡稳定性远程在线监测预警系统及预警阈值研究

发布时间：2017-08-21 08:36

  本文关键词：岩质边坡稳定性远程在线监测预警系统及预警阈值研究

  更多相关文章： 多级边坡 监测系统 数据处理 破坏方式分类 预警阈值

【摘要】：在露天矿开采中,滑坡灾害在各类灾害中最为频繁,极易导致巨大的经济损失和人员伤亡。近年来,随着我国资源、能源开发工程的不断发展,矿山开采活动的持续增强,矿区滑坡地质灾害日趋严重。滑坡监测预警是矿区风险控制的主要手段,具有成本低、易于实施的特点。但现有矿山边坡监测方法存在着监测周期长、监测精度较低,无法实现实时及自动化监测等缺陷。此外,在监测系统运行过程中,受监测仪器精度和观测条件的影响,监测数据或多或少存在误差。在对监测数据进行处理时,会发现监测数据会出现跳跃,对应的时间—位移关系曲线也出现局部跳跃现象。在此基础上对边坡稳定性的分析和预测,会遇到数据筛选方面的困难。在对滑坡预警阈值研究中,由于边坡破坏的复杂性及滑坡动态监测技术的不成熟,滑坡动态信息难以及时捕捉,对滑坡灾害的定性与定量研究造成了很大困难。针对上述问题,结合国家自然基金重点项目“顶板灾害预警”(51234005-01);住房和城乡建设部科技项目“城市地下开挖扰动下地表沉陷机理和工程安全性评价研究”(2012-K3-21);金川集团股份有限公司科技项目石英石矿露天边坡稳定性在线远程监测预警系统(B2-2012-092)。对多级边坡监测方法及局部稳定性进行研究,具体研究内容如下:第一:本文以金川集团石英石采场边坡为工程背景,通过对露天石英石矿地质勘查及实验分析,针对具有滑坡趋势的危险区域布置相应的测点,设计了一套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。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。第二:监测系统通过4年多的监测,收集了大量的滑坡数据。在对数据进行处理的过程中,发现监测数据存在跳跃的现象。为了使监测数据更能反应边坡的变形情况,本文基于现代误差理论,采用未确知滤波法判断监测数据的粗差和异常值。通过对边坡监测数据的分析,达到剔除粗差,识别异常值的目的,可以有效的处理边坡监测数据。第三:通过对石英石矿开采过程中滑坡实测数据进行分析,给出滑体位移随时间变化的曲线。结合边坡的破坏过程、破坏机理、现场破坏情况和曲线的形态,发现金川边坡存在下滑式破坏、张拉式破坏和侵蚀破坏三种局部破坏方式,并基于三种破坏方式做预警阈值研究。本文将理论研究与实际工程相结合,建立了一套远程在线监测预警系统,实时监测多级边坡的内部位移状态。采用未确知滤波法对监测数据进行处理,剔除粗差,识别异常值。通过分析滑坡数据,研究多级边坡三种局部破坏方式的预警阈值。实践表明,研究结果与边坡实际变形情况相吻合,并多次预警局部岩体破坏灾害。
【关键词】：多级边坡 监测系统 数据处理 破坏方式分类 预警阈值
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD873.3;TD76
【目录】：

• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 第一章 绪论12-26
• 1.1 引言12-13
• 1.2 研究课题背景、意义和目的13-14
• 1.3 国内外研究现状14-23
• 1.3.1 边坡变形监测方法的研究现状14-18
• 1.3.2 边坡监测数据处理和预测预报方法研究现状18-23
• 1.4 本文研究主要内容和技术路线23-26
• 第二章 露天矿岩质边坡监测预警系统研究26-42
• 2.1 引言26-27
• 2.2 系统需求分析27-30
• 2.2.1 需求概要27
• 2.2.2 系统功能目标分析27-28
• 2.2.3 系统的性能目标分析28-30
• 2.3 露天矿岩质边坡监测预警系统设计30-38
• 2.3.1 监测系统设计原则及目的30-31
• 2.3.2 系统结构设计31-34
• 2.3.3 系统功能模块34-38
• 2.4 系统工程应用38-39
• 2.4.1 石英石采场边坡概述38
• 2.4.2 监测点的布置38-39
• 2.4.3 监测方法及精度39
• 2.5 本章小结39-42
• 第三章 基于未确知滤波法的边坡监测数据处理42-54
• 3.1 引言42-43
• 3.2 利用未确知滤波法识别粗差和异常值的研究43-46
• 3.2.1 未确知有理数的概念及相关运算43-44
• 3.2.2 未确知滤波法原理44-45
• 3.2.3 参数λ和m的确定45-46
• 3.3 未确知滤波法粗差识别实例研究46-53
• 3.3.1 粗差的判断46-49
• 3.3.2 异常值的识别49-53
• 3.4 小结53-54
• 第四章 露天矿岩质边坡局部破坏分类及预警研究54-66
• 4.1 引言54-55
• 4.2 矿区工程地质概况55-57
• 4.2.1 研究背景55-56
• 4.2.2 矿区工程地质条件及水文地质条件56-57
• 4.3 位移速率预警阈值提出与分析57-64
• 4.3.1 下滑式破坏58-60
• 4.3.2 张拉式破坏60-62
• 4.3.3 侵蚀式破坏62-64
• 4.4 小结64-66
• 第五章 结论与展望66-70
• 5.1 结论66-68
• 5.2 展望68-70
• 参考文献70-76
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况76-78
• 致谢78

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本文编号：711885