山区公路边坡远程监测分析及综合预测预警研究

以湖南娄新高速公路边坡地质灾害监测预警为例,选择典型滑坡安装了远程监测系统,捕捉了滑坡体局部变形破坏的全过程;通过滑坡时空演化规律的分析,表明滑坡在降雨作用下表现出从前向后逐步扩展的“渐进后退式”变形破坏模式,滑坡时间变形曲线呈现出与日降雨量密切相关的阶梯状演化特征。从滑坡裂缝体系分布特征来分析,滑坡失稳演化处于加速变形阶段。通过调用边坡变形预测模型库进行变形跟踪预测对比分析表明,灰色-时间序列模型预测精度最高,可以选择该模型进行降雨型滑坡变形跟踪预测。根据变形与日降雨量的加卸载响应比分析,表明滑坡监测点的加卸载响应比时序曲线与滑坡变形失稳过程相吻合。最后采用有效降雨量模型进行了地质灾害区域预警,发布了相关预警信息。通过在娄新高速公路滑坡的系统应用,有效地验证了远程监测系统和预测预警方法的科学性和时效性,为公路边坡地质灾害防灾减灾提供了新的手段和方法。     

典型山区高速公路边坡远程监测系统应用及预测预警分析

以湖南娄新高速公路边坡地质灾害监测预警为例,选择典型滑坡安装了远程监测系统,捕捉了滑坡体局部变形破坏的全过程;通过滑坡时空演化规律的分析,表明滑坡在降雨作用下表现出从前向后逐步扩展的"渐进后退式"变形破坏模式,滑坡时间变形曲线呈现出与日降雨量密切相关的阶梯状演化特征。从滑坡裂缝体系分布特征来分析,滑坡失稳演化处于加速变形阶段。通过调用边坡变形预测模型库进行变形跟踪预测对比分析表明,灰色-时间序列模型预测精度最高,可以选择该模型进行降雨型滑坡变形跟踪预测。根据变形与日降雨量的加卸载响应比分析,表明滑坡监测点的加卸载响应比时序曲线与滑坡变形失稳过程相吻合。最后采用有效降雨量模型进行了地质灾害区域预警,发布了相关预警信息。通过在娄新高速公路滑坡的系统应用,有效地验证了远程监测系统和预测预警方法的科学性和时效性,为公路边坡地质灾害防灾减灾提供了新的手段和方法。     

滑坡地质灾害无人监测预警平台设计

为远程实时监测边坡稳定状态并及时进行滑坡地质灾害预警,减少人员财产损失,设计了一种滑坡地质灾害无人监测预警平台。提出了短距离自组织无线传感网络和北斗短报文/GPRS远程通信技术相结合的无线数据传输方案,以及边坡地表变形、地下变形、内力、水文、环境等参数的低功耗传感检测方案,进而实现了免线缆的滑坡地质灾害无人监测硬件平台;建立了滑坡地质灾害预测预警系统软件平台,实现边坡监测数据的阀值预警、边坡稳定性辅助分析和远程支援专家数据访问与会商等功能。该系统平台具有部署维护成本较低、功能全面实用的特点,在边坡稳定性参数监测和滑坡地质灾害的预测预警方面具有一定的推广价值。     

灰色系统模型在露天矿边坡沉降预测中的应用

为解决抚顺西露天矿边坡沉降变形问题,运用灰色系统模型结合曲线拟合对抚顺西露天矿边坡沉降变形进行预测分析.在传统灰色系统的基础上,运用对数变换的数学方法对实测数据进行改进,建立改进的灰色系统模型,并对露天矿边坡沉降变形进行预测.结果表明:改进的灰色系统模型最大误差仅为0.7%,低于传统灰色理论模型的平均相对误差2.3%,模拟预测效果好,能够满足沉降预测的预报要求.因此,改进的灰色系统模型可用于露天矿边坡变形预测中.     

灰色系统模型在露天矿边坡沉降预测中的应用

为解决抚顺西露天矿边坡沉降变形问题,运用灰色系统模型结合曲线拟合对抚顺西露天矿边坡沉降变形进行预测分析.在传统灰色系统的基础上,运用对数变换的数学方法对实测数据进行改进,建立改进的灰色系统模型,并对露天矿边坡沉降变形进行预测.结果表明:改进的灰色系统模型最大误差仅为0.7%,低于传统灰色理论模型的平均相对误差2.3%,模拟预测效果好,能够满足沉降预测的预报要求.因此,改进的灰色系统模型可用于露天矿边坡变形预测中.     

灰色马尔科夫Verhulst动态模型在滑坡形变预测中的应用

为解决陈旧信息和波动性数据造成的传统灰色Verhulst模型预测精度较低的问题,提出一种利用滑动窗口和马尔科夫模型对原始灰色Verhulst模型改进的方法。通过长度可变的滑动窗口来实现数据的动态更新,使得灰色Verhulst动态模型的预测值更加接近最新的变化趋势。之后利用马尔科夫模型对得到的灰色Verhulst动态模型预测值进行修正,提高了模型的预测精度。实验结果表明,灰色马尔科夫Verhulst动态模型在滑坡形变预测中的预测平均相对误差相比于传统的灰色Verhulst模型降低了69. 6%,均方根差比降低了0. 39,小误差概率提高了0. 166 7。对于波动性较大的滑坡监测数据,灰色马尔科夫Verhulst动态模型预测精度优于传统灰色Verhulst模型。     

青连高铁K152+300～K152+470边坡滑坡稳定性预测研究

边坡稳定性是影响高速铁路安全运行的重要因素之一,开展高速铁路边坡滑坡稳定性预测研究对提高高铁运行安全具有一定的工程意义.以青岛-连云港高速铁路K152+300~K152+470边坡滑坡为例,通过设计合理的监测方案开展了边坡地表水平位移和土体深部水平位移监测,总结了滑坡位移规律;基于监测数据采用GM(1,1)模型、神经网络模型和灰色神经网络模型进行了滑坡位移预测,在验证预测效果的基础上基于灰色神经网络模型构建了滑坡位移预测模型,预测了该滑坡未来3年的累计位移并建立了高铁边坡滑坡位移预警方法.研究结果表明:DB2和GY2监测点的地表水平累计位移分别为17.23 cm和21.69 cm,SB2、SB4和GY2监测点的土体深部水平累计位移分别为13.42 cm、16.05 cm和18.37 cm;DB2、SB2、SB4、GY2监测点未来3年的累计位移最大预测值分别为47.05 cm、42.53cm、46.01 cm、52.36 cm(地表)和48.15 cm(深部),该滑坡将继续保持临界稳定状态;根据滑坡累计位移量将高速铁路边坡滑坡位移预警等级分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ级.     

基于S型增长曲线组合预测模型的滑坡变形预测研究

为了提高滑坡变形预测工作中的预测精度,采取基于S型增长曲线的组合预测方法,通过最优权重来组合滑坡预警预报中常用的Verhulst模型、Pearl模型,并将组合预测模型应用于历史滑坡的变形预测中进行验证研究。结果表明:单一预测模型中,Verhulst模型的预测效果较Pearl模型好,但拟合效果则是Pearl模型较佳;而基于最优权重的组合预测模型能充分利用单一预测模型的优势,能有效地提高滑坡变形预测的精确性。     

两种数学模型在黄茨滑坡预报中的应用研究

由于滑坡的复杂性以及预报模型和方法的局限性,简单地利用单一的滑坡预测预报模型准确地预报滑坡的滑动时间可信度不高[1].本文就是在滑坡的监测资料的基础上,通过监测点的选取、监测信息的处理和变形阶段的判别,选择灰色理论Verhulst和蠕变破坏两种与所预报滑坡相适宜的预测模型对滑坡滑动时间进行了预报,两种方法相互验证,提高了预测预报的精度和可靠性.     

无偏灰色预测模型在边坡变形预测中的应用

根据边坡位移监测信息,应用灰色系统预测模型,可以对边坡变形的发展进行预测.采用传统灰色预测模型和无偏灰色预测模型对边坡变形进行预测,预测结果表明,两种模型都是有效的,无偏灰色预测模型的精度更高.     

基于云-边协同技术的突发性滑坡灾害监测预警体系研究

作为自然灾害影响最为严重的国家之一,滑坡预警体系的建立和完善对于我国防灾减灾具有重要意义。目前成熟的滑坡预警体系以云端服务器为中心,完成数据集成、预警计算及信息发布等任务。然而,由于网络传输延迟、服务器运算时延的影响,从数据采集到客户端信息接收的过程中,存在较长的时耗过程,使预警体系存在一定程度的预警时延。同时,目前预警体系受制于数据传输条件,在灾后断电断网的场景下,现场监测网络无法与云端服务器建立连接,监测预警工作难以有效进行。为此,基于云-边协同技术,本文对滑坡灾害监测预警体系进行了深入研究,并开发了云端监测预警平台和边缘预警计算终端。通过真实滑坡监测数据模拟验证了云端与边缘预警计算终端协同工作时滑坡监测预警体系的有效性。该研究为对提高滑坡预警体系稳定性,尤其是极端网络条件下实现滑坡灾害有效预警具有积极作用。     

摄影测量与图像识别在滑坡位移监测中的应用

获取地表的变形位移信息对于滑坡灾害监测预警具有重要意义。本文基于摄影测量和图像识别技术提出了一种滑坡表面三维位移辨识方法,通过建立室内滑坡模型,模拟滑带渗水软化与堆载共同作用下滑坡的形成,利用MATLAB软件作为处理平台对获取到的坡体表面图像数据进行三维位移识别,并与全站仪的测量结果作了精度对比验证。试验结果表明,在滑带渗水和堆载的双重作用下,滑坡经历了缓慢蠕滑、上部压缩、整体滑移直至破坏的孕育演化过程,提出的三维位移辨识方法对于滑坡模型在各个变形阶段的三维位移变化均具有较高灵敏度,可识别毫米级的微小位移。利用本文提出的三维位移辨识方法不仅可以精准识别滑坡不同变形阶段的表面三维位移,还可以根据标识点的空间位移结果确定滑坡表面变形位移方向,分析滑坡的变形破坏情况。     

宜宾珙县双马水泥厂不稳定边坡的监测预警设计

采用了全自动化的边坡监测系统对宜宾珙县双马水泥厂的不稳定岩质边坡进行动态监测预警设计,通过边坡表面位移监测、孔隙水压监测、雨量监测及滑裂面位置的确定,及时收集并整合监测数据,从而掌握边坡的变形动态,以评价滑坡稳定状态,从而及时有效的进行预警。     

利用单频实时动态定位技术监测小金县春厂坝滑坡

为解决相对定位算法中载波相位模糊度难以被固定的问题,提出一种单历元阻尼LAMBDA算法,从而实现全球卫星导航系统(GNSS)实时动态定位技术。基于BDS/GPS单频实时动态定位核心算法,研发一套北斗智慧云变形监测系统。重点介绍了单历元阻尼LAMBDA算法的实现过程和变形监测系统的工作流程,该系统具有硬件成本低、实时高精度位移监测等功能特点,适用于滑坡预警工作。变形监测系统应用于小金县春厂坝滑坡监测,在连续监测过程中,该系统于2018年2月26日成功预警了滑坡事件。本次滑坡事件没有造成人员和重大经济损伤,监测预警保障了当地居民的生命财产安全。     

基于突变理论的边坡监测预警概率性模型研究

为解决边坡系统演化过程中不确定因素的影响,得到非确定性的边坡预警结果。结合突变理论与广义胞映射理论提出了一种边坡监测预警概率性模型。该模型采用尖点突变理论识别边坡稳定状态;将边坡稳定性演化结果视为随机事件,基于广义胞映射理论计算滑坡在某一时刻准时发生、提前发生、滞后发生、滑坡不发生的概率,从而实现边坡概率性预警。利用该模型计算了某黄土区工程边坡在某时刻发生失稳的概率为100%,且滞后发生的概率为83.8%,判定边坡系统突变会在该时刻之后发生,预警结果与实际情况一致,验证了该模型的有效性。与传统模型相比,概率性预警模型可提供更丰富合理的信息,有助于提升监测预警的准确率,为边坡监测预警研究提供了一种新思路。     

基于三维激光扫描技术的高边坡变形监测分析

针对高速公路高边坡容易发生失稳破坏且监测难度大等问题,提出采用三维激光扫描技术对高边坡工程进行非接触式变形监测分析。为解决多期边坡对象的大体量点云数据难以配准问题,设计了一套基于边坡的永久性三棱锥作为控制点,通过各期点云数据中三棱锥特征提取相应控制点,对多期点云数据进行坐标系换算,进而实现多期点云数据的坐标配准,并对配准后的多期点云数据进行分析,运用算法程序处理并提取边坡变形信息。结果表明:利用三维激光扫描技术对高速公路高边坡进行自动化变形监测,能够获取边坡从局部到整体变形信息,提前预知边坡发展状况,对边坡的失稳破坏做出预警。可见,将三维激光扫描技术应用于高边坡的变形监测具有显著地优越性、可行性和应用价值。     

抗环境光照影响的边坡变形摄像监测方法

边坡变形监测是滑坡灾害防治和预警的重要手段,基于图像分析的近景摄影测量方法凭借全场、非接触的优势在边坡变形监测中的应用越来越广泛.而在长期野外监测应用中,环境光照变化对边坡图像的灰度一致性产生很大影响,导致该方法的测量精度受到严重制约,甚至出现测量失败的情况.从环境光照的物理过程出发,深入分析光照变化特征及其对图像灰度的影响规律,提出了一种基于灰度梯度方向特征的图像匹配方法,从而使其具备了抗环境光照影响的能力.室内边坡缩比模型实验和真实野外边坡观测实验的结果表明,该方法可以有效抑制环境光照影响,提升变形测量的精度和稳定性.研究为边坡变形摄像监测提供了一种新的手段,对该方法的实用性发展起到了支撑作用.     

突发滑坡应急监测预警技术体系研究

突发滑坡应急监测处于应急处理的前期处置阶段,及时为突发滑坡临灾避险和应急抢险工作进行信息反馈,并根据应急监测相关信息及时对突发滑坡进行稳定性评价以及预警工作。本文明确突发滑坡灾情、险情应急监测和预警信息的工作程序、级别、内容和技术方法等,分析应急监测响应及启动-应急监测内容-应急监测方法-监测资料整理分析-预警系统等一系列工作程序的特殊性,总结归纳各应急监测手段的数据分析方法、预警系统和判别标准。在实践工作中应当依据突发滑坡的规模、危害、变形、险情等特性,确定突发滑坡监测方法与范围、应急监测手段上应以地面监测为主、多方法并存为原则,内容上以便捷免维护的地面位移监测为主,在时间和安全有保障的条件下兼顾深部和环境印证监测,根据突发滑坡地质环境条件制定相应的应急监测预警体系,依托预警系统,确定相应的预警指标与阈值,对突发滑坡进行实时预警。