CN102305610B - 一种判别边坡地表移动的动态理论和方法 - Google Patents

Abstract

如何应用测量数据分析和判别边坡体及境界外地表是否移动，这是一个非常重要的问题。众所周知，任何高精密的测量仪器，在测量中均不同程度地带有测量误差，测量成果均不是真实值。实际上真值是无法测出的；即通过大量的多余观测，最终能求出的也仅仅是最或然值。然而，在边坡地表变形监测中，如何判别监测点的位置变化究竟是测点的实际移动量还是误差量呢？这个判断结论非常重要，如果将众多误差因素引起的变化量误判为实际移动量，一者可能造成不必要的防护和加固措施的费用，二者可能在理论上和实际问题中违反常规认识，无法理解。但是假如将实际位移量误判为是误差所致，则必将拖延采取必要防护措施的时间，致使变形继续发展，从而有可能产生滑坡或致使某些建筑物受到破坏，并造成巨大的经济损失。因此，正确地区分和判别测量误差和实际位移量两者之间的关系，将给变形分析带来举足轻重的作用，提出一种判别边坡地表移动的动态理论和方法。

Description

一种判别边坡地表移动的动态理论和方法

技术领域

本发明涉及岩土工程领域，尤其涉及应用边坡稳定性分析，具体涉及一种边坡地表移动与否的动态判别理论和方法。

背景技术

应用测量数据分析和判别边坡体及境界外地表是否移动，是个非常重要的问题。任何高精密的测量仪器，在测量过程中不可避免的会产生测量误差，监测人员往往通过大量的多余观测，最终求出的也是最或然值。然而，在边坡地表监测中，确定监测点的位置变化究竟是测点的实际移动量还是误差量，是解决边坡移动监测误差的重要问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用边坡测量数据分析和判别边坡体及境界外地表是否移动的方法，使监测人员能够在边坡地表变形监测中，判别监测点的位置变化是测点的实际移动量还是测量误差量，从而为采取必要的防护和加固措施提供准确的依据。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

1、边坡岩体移动与否的判别。

(1)一次测值判别方法。将监测点的第一次测量成果作为初始真值，以后的各次测量成果与前一次的测量成果相比较而得出的判别方法。

(2)综合判别方法。在边坡变形监测中，随着监测时间的增加，将测得大量的数据；如果仅用一次测量成果分析和判别后便下结论，有时不够完善，还应该进行综合分析。

2、高程点位是否移动的判别方法。将监测点的下沉量与同一类型仪器相同测量方法的高程测量中得出的中误差相比较，来判断高程点位是否移动以及边坡变形处于那个变形期的方法。

附图说明

图1为本发明点位误差计算原理图；

图2为本发明坐标轴旋转后点位误差计算原理图；

图3为本发明误差曲线判别测点动态实例图。

具体实施方式

本发明提出的边坡地表位移监测的方法，结合附图和实施例说明如下。

1、基本原理

(1)误差概论。在测量中，点的平面位置是用一对直角坐标来确定的。但是，由于观测值总是带有随机误差，因此根据观测值，通过平差计算所得到的待定点的最或然坐标(x，y)，它们并不是待定点的真坐标

在图1中，A为已知点，假定它是不带误差的真值，P为待定点真位置；P′为由观测值通过平差所求得的最或然点位，在待定点这两对坐标之间存在着误差Δx和Δy，由图1知：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δx}=x-\stackrel{\‾}{x}\\ \mathrm{\Δy}=y-\stackrel{\‾}{y}\end{array}\right.$

由于Δx和Δy的存在而产生的距离称为P点点位真误差，由图1知：

Δp²＝Δx²+Δy²

P点的最或然坐标x和y都是由同一组观测值通过平差求出的结果，同时求出的点位中误差为：

$m_p^2=m_x^2+m_y^2$

如将图1中的坐标系旋转某一角度，如图2所示，虽然在新坐标系中对应的真误差Δx′和Δy′的大小变了，但Δp大小不受坐标的变动而发生变化；即点位中误差总是等于相互垂直方向上的坐标中误差和之和，与坐标系的选择无关。

如将P点的真位差Δp沿着AP方向投影，则得Δs和Δu(如图1所示)。此时有：

Δp²＝Δs²+Δu²

其点位中误差为：

$m_p^2=m_s^2+m_u^2$

式中：m_s——纵向误差；

m_u——横向误差。

通过纵横向误差来求点位误差，在实际应用中非常方便。

(2)误差曲线。以不同的极角和极径为坐标点的轨迹为一闭合曲线；任意方向ψ上的向径m_ψ为该方向的点位误差。误差曲线可以把各个方向上的位差清楚地图解出来。误差曲线是关于误差的极大值方向E轴和极小值F轴为对称轴的闭合曲线。

2、边坡岩体移动与否的判别

(1)一次测值判别方法。将监测点的第一次测量成果作为初始真值(假定为不动点)，以后各次测量成果与前一次测值之差，为位移量，将位移量视为误差；如果误差大小在相应误差曲线值域内，即认为该测点在此期间未发生移动，测点周围岩体是稳定的。如果该变化量位移误差曲线值域之外，即认为该测点为动点，测点周围的岩体是不稳定的；这是对所有测点一次测量成果的判别方法。

(2)综合判别方法。坡岩体从蠕动变形发展到破坏大致可以分为如下四个阶段：蠕动变形阶段、变形发展阶段、加速变形阶段和剧滑阶段。各个阶段的发展过程也不一定是顺序连接在一起的；它是受开采强度、地层分布与地质构造特点、地下水的分布等各种因素的综合影响和作用的结果。当某一影响因素产生质变时，其变形发展趋势就会发生变化，因此，科学地掌握这个发展演变中的各个阶段，就可以运用不同的监测手段和分析方法，了解和掌握边坡岩体动态信息，以便进行一系列研究和边坡岩体变形预测。所以在地表位移监测数据的综合分析中，某一监测点各次测量成果的位置变化量可能均在误差曲线值域内，说明近期无破坏性滑动，但这并不能排除该测点周围岩体无蠕动变形，这时应该对比一下各个移动向量的矢量方向；如果矢量方向相近，就可以判定该剖面边坡岩体处于蠕动变形阶段，有变形继续发展的趋势，表现为监测点位移历时曲线呈渐变增大，此时应该密切监视这一动态的发展，以便采取相应的补救措施，避免产生破坏性滑动而造成的经济损失。

(3)实例分析。图3为某矿3号点的测量成果，应用一次测值判别原理，作出相应的判别图。从图中可以看出，该测点在此期间均为移动期，即测点位移量均在规定误差曲线之外。

3、高程点位是否移动的判别方法

首先根据大量的实测资料回归出同一类仪器相同测量方法的高程测量中误差m，将监测点的下沉量ΔH与两倍高差中误差的绝对值进行比较，当ΔH≤2m时则认为是稳定的。当ΔH≥2m时则认为是不稳定的。同样，在相对稳定期，依据下沉值的历时曲线还可以分析岩体是处于何种变形阶段或变形发展的不同时期。当边坡岩体的下沉值呈渐变增大时，则认为其属于蠕动变形期。当边坡岩体变形在某一水平线上下波动时，则认为边坡岩体是稳定的。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (1)

1.一种边坡岩体移动与否的判别方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)做出监测点的关于误差的极大值方向和极小值方向为对称轴的误差曲线；

(2)将监测点的第一次测量成果作为初始真值，以后各次测量成果与前一次测值之差为位移量，将位移量视为误差，如果位移量在相应误差曲线值域内，则该测点在此期间未发生移动，测点周围岩体是稳定的；如果位移量位于误差曲线值域之外，则该测点为动点，测点周围的岩体是不稳定的；

(3)根据实测资料回归出同一类型仪器相同测量方法的高程测量中误差，将监测点的下沉量与两倍高差中误差的绝对值进行比较，如果前者小于或等于后者，则是稳定的，反之则是不稳定的；在相对稳定区，依据下沉值的历时曲线，分析岩体的变形阶段或变形发展的不同时期。

Images