CN102968884B - 滑面法高边坡稳定性远程三维数字预警方法 - Google Patents
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Abstract
本发明基于高边坡岩土物理力学参数、高边坡区域水文地质工程地质特征、气象资料以及FLAC3D技术，建立施工区域高边坡稳定性三维数值模型；并基于VTK商业软件系统建立三维可视化安全预警平台；采集高边坡滑动面错动滑移实时监测数据以及滑动面周围孔隙水压力数据，并传输到远程计算机，加载至高边坡稳定性三维数值模型；该模型将得到的实测数据进行分析，与模型数据进行对比，给出高边坡的滑移稳定性分级预警参数，并通过三维可视化安全预警平台进行展现和分级安全预警；所有预警信息通过与远程计算机连接的短信模块，以手机短信方式发送至相关人员的手机，从而完成滑面法高边坡稳定性远程三维数字安全预警。
Description
技术领域
本发明属于公路、铁路、水利水电等相关高边坡地质灾害工程领域，用于高边坡稳定性的安全预警；具体涉及一种滑面法高边坡稳定性远程三维数字预警方法，本发明还涉及滑面法高边坡稳定性远程三维数字安全预警系统。
背景技术
随着我国经济建设的快速发展，高等级公路、山区铁路、大中型水电站和各种边（岸）坡工程等也在迅速建设，但滑坡等地质灾害频发，高边坡稳定性越来越引起人们的关注，因此开展高边坡稳定性远程三维数字预警研究具有十分重要的实际意义。
国内外在高边坡稳定性远程三维数字预警研究方面尚少，根据国内文献，我国极少数公路、矿产、海底隧道、铁路工程中已有构建数据库、隧道施工多元信息预警与安全管理，但尚未见集高边坡稳定性三维数值模型与三维可视化安全预警平台于一体的滑面法高边坡稳定性远程三维数字预警的文献报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种滑面法高边坡稳定性远程三维数字预警方法，本发明要解决的另一技术问题在于提供一种滑面法高边坡稳定性远程三维数字安全预警系统。使用发明提供的方法与系统，能够实时连续监测高边坡滑动面错动滑移情况，并将实测数据实时连续传输到远程监测和数据处理主机，根据高边坡滑动面滑移数据和孔隙水压力数据，完成对高边坡滑移稳定性分级预警。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：一种滑面法高边坡稳定性远程三维数字预警方法，包括下述步骤：
（1）选择一高边坡作为被研究区域；查明其水文地质与工程地质条件，收集该高边坡岩土物理力学参数以及实施预警区域水文气象资料；
（2）远程计算机基于被研究区域的水文地质与工程地质条件、高边坡岩土体物理力学参数、实施预警区域水文气象资料以及连续介质快速拉格朗日分析程序FLAC3D建立高边坡稳定性三维数值模型，高边坡稳定性三维数值模型给出整体位移云图数据模型，并基于岩土体强度c、φ折减法给出潜在滑动面；
（3）远程计算机基于VTK(Visualization Toolkit)商业软件系统建立三维可视化安全预警平台；
（4）在高边坡安装测斜仪并竖直穿越滑动面，同步竖直穿越滑动面安装孔隙水压力计，采集高边坡滑动面错动滑移实时监测数据以及滑动面周围孔隙水压力数据，并传输到远程计算机，加载至高边坡稳定性三维数值模型；
（5）高边坡稳定性三维数值模型利用得到的最初数组位移和孔隙水压力数据完成自我参数修正并给出各参数模型阈值，之后，高边坡稳定性三维数值模型将得到的后续实测数据进行分析，与整体位移云图模型数据进行对比，给出高边坡的位移稳定性分级预警参数，并通过三维可视化安全预警平台进行展现和分级安全预警；所有预警信息通过与远程计算机连接的短信模块，以手机短信方式发送至相关人员的手机，从而完成高边坡稳定性远程三维数字安全预警。
本发明解决上述另一技术问题所采取的技术方案是：一种滑面法高边坡稳定性远程三维数字安全预警系统，包括多组测斜仪、多组孔隙水压力计；其特征在于：还包括依次连接的自动化数据采集仪、GPRS静态数据采集仪、通信发射基站、商用卫星、通信接收基站、互联网及远程计算机；自动化数据采集仪输入端有线连接测斜仪与孔隙水压力计，自动化数据采集仪输出端无线连接GPRS静态数据采集仪，GPRS静态数据采集仪、通信发射基站、商用卫星、通信接收基站、互联网之间依次无线信号通讯连接，互联网与远程计算机连接，远程计算机连接有F2003GSMDTU短信模块，F2003GSMDTU短信模块与数个手机无线信号通讯连接。
每组测斜仪包括串接的若干个测斜仪，每组孔隙水压力计包括串接的数个孔隙水压力计，串接的若干个测斜仪安装在一个竖直的密封钻孔中，与该竖直密封钻孔相邻的一个大致竖直的密封钻孔中安装串接的数个孔隙水压力计，采集同一地点的数据。使用时，依据高边坡要素和地貌形态、高边坡稳定性三维数值模型给出的潜在滑动面位置，确定各组测斜仪和各组孔隙水压力计在高边坡滑动面的布设位置。
各组测斜仪与各组孔隙水压力计串接在一根连接主线，连接主线与自动化数据采集仪输入端连接。
本发明提供了一种基于高边坡岩土物理力学参数、高边坡区域水文地质工程地质条件、气象资料以及FLAC3D技术建立施工区域高边坡稳定性三维数值模型；基于VTK商业软件系统建立三维可视化安全预警平台，采集高边坡滑动面错动滑移实时监测数据以及滑动面周围孔隙水压力数据，并传输到远程计算机，加载至高边坡稳定性三维数值模型；该模型将得到的实测数据进行分析，与模型数据进行对比，给出高边坡的滑移稳定性分级预警参数，并通过三维可视化安全预警平台进行展现和分级安全预警。本发明是基于测斜仪与孔隙水压力计的滑面法高边坡位移稳定性远程三维数字安全预警技术。应用本发明能使相关人员根据预警信息及时采取预防措施，同时提高了处于高边坡附近人员安全性。
附图说明
图1是设置于高边坡的测斜仪与孔隙水压力计的纵断面图；
图2是设置于高边坡的测斜仪、孔隙水压力计、以及自动化数据采集仪与GPRS静态数据采集仪俯视图；
图3是本发明的结构关系与数据采集传输示意图示意图。
图中：1—测斜仪，2—自动化数据采集仪，3—GPRS静态数据采集仪，4—孔隙水压力计，5—滑坡体，6—高边坡表面，7—滑动面，8—商用卫星，9—通信发射基站，10—互联网，11—远程计算机，12—F2003GSMDTU短信模块，13—手机，14—通信接收基站。
具体实施方式
系统实施例 如图1、图2与图3所示：一种滑面法高边坡稳定性远程三维数字安全预警系统，包括多组测斜仪1、多组孔隙水压力计4；还包括依次连接的自动化数据采集仪2、GPRS静态数据采集仪3、通信发射基站9、商用卫星8、通信接收基站14、互联网10及远程计算机11；自动化数据采集仪2输入端有线连接测斜仪1与孔隙水压力计4，自动化数据采集仪2输出端无线连接GPRS静态数据采集仪3，GPRS静态数据采集仪3、通信发射基站9、商用卫星8、通信接收基站14、互联网10之间依次无线信号通讯连接，互联网10与远程计算机11连接，远程计算机11连接有F2003GSMDTU短信模块12，F2003GSMDTU短信模块12与数个手机13无线信号通讯连接。
参见图1：每组测斜仪1包括串接的若干个测斜仪，每组孔隙水压力计4包括串接的数个孔隙水压力计4，
串接的若干个测斜仪1安装在一个竖直的穿越滑动面7的密封钻孔中，与该竖直密封钻孔相邻的一个大致竖直的穿越滑动面7的密封钻孔中安装串接的数个孔隙水压力计4，采集同一地点的数据。各组测斜仪1与各组孔隙水压力计4串接在一根连接主线，连接主线与自动化数据采集仪2输入端连接。
参见图1与图2：高边坡包括高边坡表面6、滑坡体5与滑动面7；使用时，依据高边坡要素和地貌形态、高边坡稳定性三维数值模型给出的潜在滑动面位置，确定各组测斜仪和各组孔隙水压力计在高边坡滑动面的布设位置。
远程计算机11建立有高边坡稳定性三维数值模型以及三维可视化安全预警平台。高边坡稳定性三维数值模型的建立是基于高边坡区域岩土体物理力学参数以及连续介质快速拉格朗日分析程序FLAC3D。三维可视化安全预警平台基于VTK(Visualization Toolkit)商业软件系统。
方法实施例
（1）选择一高边坡作为滑面法高边坡稳定性远程三维数字预警系统实施的对象；查明其水文地质与工程地质条件，收集该高边坡岩土物理力学参数以及实施预警系统区域水文气象资料；
（2）远程计算机基于步骤（1）所得水文地质与工程地质条件、高边坡岩土体物理力学参数、实施预警区域水文气象资料建立预警系统实施对象区域高边坡稳定性三维数值模型，并基于岩土体强度c、φ折减法给出潜在滑动面；建立三维可视化安全预警平台；高边坡稳定性三维数值模型给出整体位移云图数据；高边坡稳定性三维数值模型的建立是基于连续介质快速拉格朗日分析程序FLAC3D， 三维可视化安全预警平台基于VTK(Visualization Toolkit)商业软件系统；
（3）将串接的若干个测斜仪1安装在高边坡一个竖直的穿越滑动面的密封钻孔中，与该竖直密封钻孔相邻的位置、将串接的数个孔隙水压力计4安装一个穿越滑动面的大致竖直的密封钻孔中，测斜仪1与孔隙水压力计4串接在一根连接主线，连接主线与自动化数据采集仪2输入端连接；采集高边坡滑动面错动滑移实时监测数据以及滑动面周围孔隙水压力数据，并将实时监测数据通过自动化数据采集仪2发送至GPRS静态数据采集仪2，再通过GPRS静态数据采集仪3附近通信发射基站9发至商用卫星8，之后传输到其他通信接收基站14，并进入互联网10传输到用户计算机11，加载至高边坡稳定性三维数值模型；
（4）高边坡稳定性三维数值模型利用得到的最初数组位移和孔隙水压力数据完成自我参数修正并给出各参数模型阈值，之后，高边坡稳定性三维数值模型将得到的后续实测数据进行分析，与整体位移云图数据模型进行对比，给出高边坡的位移稳定性分级预警参数，并通过三维可视化安全预警平台进行展现和分级安全预警；所有预警信息通过与远程计算机连接的短信模块，以手机短信方式发送至相关人员的手机，从而完成高边坡稳定性远程三维数字安全预警。
Claims (1)
1.一种滑面法高边坡稳定性远程三维数字预警方法，包括下述步骤：
（1）选择一高边坡作为被研究区域；查明其水文地质与工程地质条件，收集该高边坡岩土体物理力学参数以及实施预警区域水文气象资料；
（2）远程计算机基于被研究区域的水文地质与工程地质条件、高边坡岩土体物理力学参数、实施预警区域水文气象资料以及连续介质快速拉格朗日分析程序FLAC3D建立高边坡稳定性三维数值模型，高边坡稳定性三维数值模型给出整体位移云图数据模型，并基于岩土体强度c、φ折减法给出潜在滑动面；
（3）远程计算机基于VTK(Visualization Toolkit)商业软件系统建立三维可视化安全预警平台；
（4）在高边坡安装测斜仪并竖直穿越滑动面，同步竖直穿越滑动面安装孔隙水压力计，采集高边坡滑动面错动滑移实时监测数据以及滑动面周围孔隙水压力数据，并传输到远程计算机，加载至高边坡稳定性三维数值模型；
（5）高边坡稳定性三维数值模型利用得到的最初数组位移和孔隙水压力数据完成自我参数修正并给出各参数模型阈值，之后，高边坡稳定性三维数值模型将得到的后续实测数据进行分析，与整体位移云图数据模型进行对比，给出高边坡的位移稳定性分级预警参数，并通过三维可视化安全预警平台进行展现和分级安全预警；所有预警信息通过与远程计算机连接的短信模块，以手机短信方式发送至相关人员的手机，从而完成高边坡稳定性远程三维数字安全预警。
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