CN114399889A - 一种岩土边坡地质灾害预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种岩土边坡地质灾害预警系统,包括:坡体空间位移分析模块,用于通过采集岩土边坡的地表位移和深层位移,分析岩土边坡的空间稳定性;坡体声波稳定性分析模块,用于通过采集岩土边坡的波速响应值,分析岩土边坡的内部结构稳定性;坡体渗流稳定性分析模块,用于通过采集岩土边坡的地下水运动情况,分析岩土边坡在不同地表水水位和/或不同地下水水位条件下的含水量稳定性;坡体震动稳定性分析模块,用于通过采集岩土边坡的水平和竖向地震波,分析岩土边坡的地震稳定性;地质灾害预警模块,用于通过采集岩土边坡的实时环境数据,预测岩土边坡发生地质灾害的概率,生成预警信号信号;本发明为岩土边坡的地址灾害预测提供了技术支持。
Description
技术领域
本发明涉及边坡地质灾害监测预警技术领域,具体而言,涉及一种岩土边坡地质灾害预警系统。
背景技术
传统的边坡地质灾害预警预报采用人工巡查、遥感监测、高分辨率摄影测量等沉降及变形监测方式,也有通过埋设水文或者等传感器监测水压、水流速、应力、应变、位移等方式。其中人工巡查只能基于地表变化,费时费工,难以保障预警预报效能;遥感监测、高分辨率摄影测量沉降及变形监测也是一种表面测量方式,受地表植被影响,随季节、天气变化因素影响大,难以实现精准探测;埋设水文或者应力应变位移等传感器监测是一种以点带面、以点带体的监测模式,受埋设现场水文地质工程地质条件影响,传感器容易失效,设备更换困难,后期维护成本高。因此,边坡地质灾害监测是一个难题。
地球物理勘探方法能够从宏观上快速把握介质结构整体的物理参数分布信息,包括结构体组成结构之间的相互联系,其中电法和电磁法勘探方法,采用不接地回线、磁棒或电极来观测场激励下地下隐蔽介质结构的响应信息,相关设备安装布置方便,成本低,经久赖用,不失为一种更理想的永久性监测手段。
现有技术中,都只是对边坡是否发生灾害的情况进行监测,不能进行很好地进行对边坡灾害的发生进行很好的预测及预警,急需一种岩土边坡地质灾害预警系统,用于对边坡可能发生的灾害情况进行预测以及预警。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供了一种岩土边坡地质灾害预警系统,包括:
坡体空间位移分析模块,用于通过采集岩土边坡的地表位移和深层位移,分析岩土边坡的空间稳定性;
坡体声波稳定性分析模块,用于通过采集岩土边坡的波速响应值,分析岩土边坡的内部结构稳定性;
坡体渗流稳定性分析模块,用于通过采集岩土边坡的地下水运动情况,分析岩土边坡在不同地表水水位和/或不同地下水水位条件下的含水量稳定性;
坡体震动稳定性分析模块,用于通过采集岩土边坡的水平和竖向地震波,分析岩土边坡的地震稳定性;
地质灾害预警模块,用于根据空间稳定性、内部结构稳定性、含水量稳定性、地震稳定性,通过采集岩土边坡的实时环境数据,预测岩土边坡发生地质灾害的概率,生成预警信号。
优选地,坡体空间位移分析模块包括:
地表位移测量单元,用于测量地表位移;
深层位移测量单元,用于测量深层位移;
稳定性评价单元,用于通过分析地表位移和深层位移的第一关系,生成岩土边坡空间稳定性评价模型,其中,岩土边坡空间稳定性评价模型,用于通过实时采集地表位移和深层位移,获取空间稳定性。
优选地,坡体声波稳定性分析模块包括根据岩土边坡的走势,自上而下铺设的若干个第一超声波采集单元,以及根据第一超声波采集单元,垂直铺设的若干个第二超声波采集单元;
坡体声波稳定性分析模块,用于通过第一超声波采集单元和第二超声波采集单元采集波速响应值,并根据波速响应值的变化情况,获取内部结构稳定性。
优选地,坡体震动稳定性分析模块包括:
水平地震波采集单元,用于采集水平地震波;
竖向地震波采集单元,用于采集竖向地震波;
地震稳定性评价单元,用于根据水平地震波和竖向地震波,生成地震稳定性。
优选地,地质灾害预警模块,分别与坡体空间位移分析模块、坡体声波稳定性分析模块、坡体渗流稳定性分析模块、坡体震动稳定性分析模块进行数据交互,用于通过获取空间稳定性、内部结构稳定性、含水量稳定性、地震稳定性,生成概率,其中,概率包括空间稳定性的第一概率、内部结构稳定性的第二概率、含水量稳定性的第三概率、地震稳定性的第四概率,当第一概率、第二概率、第三概率、第四概率中的至少两项大于25%时,生成预警信号。
优选地,地质灾害预警模块还包括:
第一模块融合单元,用于提取空间稳定性和内部结构稳定性的第二关系,并根据第二关系和第一关系,生成第五概率,其中,第五概率用于表示岩土边坡的内部结构对于空间稳定性的影响;
地质灾害预警模块,还用于根据第五概率生成预警信号。
优选地,地质灾害预警模块还包括:
第二模块融合单元,用于提取内部结构稳定性、含水量稳定性的第三关系,并根据第三关系、第一关系、第二关系,生成第六概率,其中,第六概率用于表示岩土边坡的含水量对于内部结构的影响;
地质灾害预警模块,还用于根据第六概率生成预警信号。
优选地,地质灾害预警模块还包括:
第三模块融合单元,用于提取地震稳定性、内部结构稳定性的第四关系,并根据第四关系、第一关系、第二关系,生成第七概率,其中,第七概率用于表示地震对于岩土边坡的影响;
地质灾害预警模块,还用于根据第七概率生成预警信号。
优选地,地质灾害预警模块还包括:
第四模块融合单元,用于提取地震稳定性、内部结构稳定性、含水量稳定性的第五关系,并根据第五关系、第四关系、第一关系、第二关系,生成第八概率,其中,第八概率用于表示地震和降水同时发生时对于岩土边坡的影响;
地质灾害预警模块,还用于根据第八概率生成预警信号。
优选地,地质灾害预警模块还包括:
第五模块融合单元,用于根据第一关系、第二关系、第三关系、第四关系、第五关系,生成第九概率,第九概率用于表示岩土边坡在不同条件共同存在的条件下的边坡稳定性,
地质灾害预警模块还用于根据第九概率生成预警信号。
本发明公开了以下技术效果:
本发明设计的系统实现了对于岩土边坡地质灾害的实时预测,针对可能存在的情况进行了技术设计,满足绝大多数的现有岩土边坡的实时测量以及根据本发明提供的系统,对于如何设置具有高稳定性的岩土边坡,也提供了有利的技术支持。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所述的系统结构示意图。
具体实施方式
下为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
边坡稳定性是指边坡岩、土体在一定坡高和坡角条件下的稳定程度。按照成因,边坡分为天然斜坡和人工边坡两类,后者又分为开挖边坡和堤坝边坡等。按照物质组成,边坡分为岩体边坡、土体边坡,以及岩、土体复合边坡3种。按照稳定程度,分为稳定边坡、不稳定边坡,以及极限平衡状态边坡。不稳定的天然斜坡和设计坡角过大的人工边坡,在岩、土体重力,水压力,振动力以及其他外力作用下,常发生滑动或崩塌破坏。大规模的边坡岩、土体破坏能引起交通中断,建筑物倒塌,江河堵塞,水库淤填,给人民生命财产带来巨大损失。研究边坡稳定性的目的,在于预测边坡失稳的破坏时间、规模,以及危害程度,事先采取防治措施,减轻地质灾害,使人工边坡的设计达到安全、经济的目的。
边坡破坏的类型很多,常见的是崩塌和滑坡。陡坡前缘部分岩、土体突然与母体分离,翻滚跳动崩坠崖底或塌落而下的过程和现象,称为崩塌。边坡部分岩、土体沿着先前存在的地质界面,或新形成的剪切破坏面向下滑动的过程和现象,称为滑坡。在边坡破坏中,滑破是最常见,危害最严重的一类。所有的边坡失稳,均涉及到边坡岩、土体在剪切应力作用下的破坏。因此,影响剪切应力和岩、土体抗剪强度的因素,都影响边坡的稳定性。例如,构成边坡岩、土体的工程地质性质及其变化;边坡中断层、层面、不整合面等不连续面的产状与坡面倾向、倾角之间的关系;边坡尺寸和形态的改变;坡脚遭受水的侵蚀或人工开挖;边坡上天然或人工加载;边坡岩、土体中地下水位的升降,以及地震和爆破引起的瞬时振动等,均会在一定程度上改变边坡的稳定性。
如图1所示,本发明提供了一种岩土边坡地质灾害预警系统,包括:
坡体空间位移分析模块,用于通过采集岩土边坡的地表位移和深层位移,分析岩土边坡的空间稳定性;
坡体声波稳定性分析模块,用于通过采集岩土边坡的波速响应值,分析岩土边坡的内部结构稳定性;
坡体渗流稳定性分析模块,用于通过采集岩土边坡的地下水运动情况,分析岩土边坡在不同地表水水位和/或不同地下水水位条件下的含水量稳定性;
坡体震动稳定性分析模块,用于通过采集岩土边坡的水平和竖向地震波,分析岩土边坡的地震稳定性;
地质灾害预警模块,用于根据空间稳定性、内部结构稳定性、含水量稳定性、地震稳定性,通过采集岩土边坡的实时环境数据,预测岩土边坡发生地质灾害的概率,生成预警信号。
优选地,坡体空间位移分析模块包括:
地表位移测量单元,用于测量地表位移;
深层位移测量单元,用于测量深层位移;
稳定性评价单元,用于通过分析地表位移和深层位移的第一关系,生成岩土边坡空间稳定性评价模型,其中,岩土边坡空间稳定性评价模型,用于通过实时采集地表位移和深层位移,获取空间稳定性。
优选地,坡体声波稳定性分析模块包括根据岩土边坡的走势,自上而下铺设的若干个第一超声波采集单元,以及根据第一超声波采集单元,垂直铺设的若干个第二超声波采集单元;
坡体声波稳定性分析模块,用于通过第一超声波采集单元和第二超声波采集单元采集波速响应值,并根据波速响应值的变化情况,获取内部结构稳定性。
优选地,坡体震动稳定性分析模块包括:
水平地震波采集单元,用于采集水平地震波;
竖向地震波采集单元,用于采集竖向地震波;
地震稳定性评价单元,用于根据水平地震波和竖向地震波,生成地震稳定性。
优选地,地质灾害预警模块,分别与坡体空间位移分析模块、坡体声波稳定性分析模块、坡体渗流稳定性分析模块、坡体震动稳定性分析模块进行数据交互,用于通过获取空间稳定性、内部结构稳定性、含水量稳定性、地震稳定性,生成概率,其中,概率包括空间稳定性的第一概率、内部结构稳定性的第二概率、含水量稳定性的第三概率、地震稳定性的第四概率,当第一概率、第二概率、第三概率、第四概率中的至少两项大于25%时,生成预警信号。
优选地,地质灾害预警模块还包括:
第一模块融合单元,用于提取空间稳定性和内部结构稳定性的第二关系,并根据第二关系和第一关系,生成第五概率,其中,第五概率用于表示岩土边坡的内部结构对于空间稳定性的影响;
地质灾害预警模块,还用于根据第五概率生成预警信号。
优选地,地质灾害预警模块还包括:
第二模块融合单元,用于提取内部结构稳定性、含水量稳定性的第三关系,并根据第三关系、第一关系、第二关系,生成第六概率,其中,第六概率用于表示岩土边坡的含水量对于内部结构的影响;
地质灾害预警模块,还用于根据第六概率生成预警信号。
优选地,地质灾害预警模块还包括:
第三模块融合单元,用于提取地震稳定性、内部结构稳定性的第四关系,并根据第四关系、第一关系、第二关系,生成第七概率,其中,第七概率用于表示地震对于岩土边坡的影响;
地质灾害预警模块,还用于根据第七概率生成预警信号。
优选地,地质灾害预警模块还包括:
第四模块融合单元,用于提取地震稳定性、内部结构稳定性、含水量稳定性的第五关系,并根据第五关系、第四关系、第一关系、第二关系,生成第八概率,其中,第八概率用于表示地震和降水同时发生时对于岩土边坡的影响;
地质灾害预警模块,还用于根据第八概率生成预警信号。
优选地,地质灾害预警模块还包括:
第五模块融合单元,用于根据第一关系、第二关系、第三关系、第四关系、第五关系,生成第九概率,第九概率用于表示岩土边坡在不同条件共同存在的条件下的边坡稳定性,
地质灾害预警模块还用于根据第九概率生成预警信号。
当第五概率、第六概率、第七概率、第八概率、第九概率中任意概率值小于15%时,地质灾害预警模块不生成预警信号,但预警模块会根据概率分布情况,进行定位,方便岩土边坡的定期或实时维护。
进一步地,可以将上述系统采集的数据上传到云端,通过设置统一的云端分析模型,对于不同边坡进行概率预测,以及根据目标地区的历史降水、历史地震、历史天气情况等数据,对目标地区在设计岩土边坡时提供云端数据支持,进而帮助在边坡施工时该如何设计固定支撑、以及固定策略提供了数据支持;另外,可以根据天气走势预测目标地区的地质灾害情况,为人们的出行安全提供了在先保障。
Claims (10)
1.一种岩土边坡地质灾害预警系统,其特征在于,包括:
坡体空间位移分析模块,用于通过采集岩土边坡的地表位移和深层位移,分析所述岩土边坡的空间稳定性;
坡体声波稳定性分析模块,用于通过采集所述岩土边坡的波速响应值,分析所述岩土边坡的内部结构稳定性;
坡体渗流稳定性分析模块,用于通过采集所述岩土边坡的地下水运动情况,分析所述岩土边坡在不同地表水水位和/或不同地下水水位条件下的含水量稳定性;
坡体震动稳定性分析模块,用于通过采集所述岩土边坡的水平和竖向地震波,分析所述岩土边坡的地震稳定性;
地质灾害预警模块,用于根据所述空间稳定性、所述内部结构稳定性、所述含水量稳定性、所述地震稳定性,通过采集所述岩土边坡的实时环境数据,预测所述岩土边坡发生地质灾害的概率,生成预警信号。
2.根据权利要求1所述一种岩土边坡地质灾害预警系统,其特征在于:
所述坡体空间位移分析模块包括:
地表位移测量单元,用于测量所述地表位移;
深层位移测量单元,用于测量所述深层位移;
稳定性评价单元,用于通过分析所述地表位移和所述深层位移的第一关系,生成岩土边坡空间稳定性评价模型,其中,所述岩土边坡空间稳定性评价模型,用于通过实时采集所述地表位移和所述深层位移,获取所述空间稳定性。
3.根据权利要求2所述一种岩土边坡地质灾害预警系统,其特征在于:
所述坡体声波稳定性分析模块包括根据所述岩土边坡的走势,自上而下铺设的若干个第一超声波采集单元,以及根据所述第一超声波采集单元,垂直铺设的若干个第二超声波采集单元;
所述坡体声波稳定性分析模块,用于通过所述第一超声波采集单元和所述第二超声波采集单元采集所述波速响应值,并根据所述波速响应值的变化情况,获取所述内部结构稳定性。
4.根据权利要求3所述一种岩土边坡地质灾害预警系统,其特征在于:
所述坡体震动稳定性分析模块包括:
水平地震波采集单元,用于采集水平地震波;
竖向地震波采集单元,用于采集竖向地震波;
地震稳定性评价单元,用于根据所述水平地震波和所述竖向地震波,生成所述地震稳定性。
5.根据权利要求4所述一种岩土边坡地质灾害预警系统,其特征在于:
所述地质灾害预警模块,分别与所述坡体空间位移分析模块、所述坡体声波稳定性分析模块、所述坡体渗流稳定性分析模块、所述坡体震动稳定性分析模块进行数据交互,用于通过获取所述空间稳定性、所述内部结构稳定性、所述含水量稳定性、所述地震稳定性,生成所述概率,其中,所述概率包括所述空间稳定性的第一概率、所述内部结构稳定性的第二概率、所述含水量稳定性的第三概率、所述地震稳定性的第四概率,当所述第一概率、所述第二概率、所述第三概率、所述第四概率中的至少两项大于25%时,生成所述预警信号。
6.根据权利要求5所述一种岩土边坡地质灾害预警系统,其特征在于:
所述地质灾害预警模块还包括:
第一模块融合单元,用于提取所述空间稳定性和所述内部结构稳定性的第二关系,并根据所述第二关系和所述第一关系,生成第五概率,其中,所述第五概率用于表示所述岩土边坡的内部结构对于空间稳定性的影响;
所述地质灾害预警模块,还用于根据所述第五概率生成所述预警信号。
7.根据权利要求6所述一种岩土边坡地质灾害预警系统,其特征在于:
所述地质灾害预警模块还包括:
第二模块融合单元,用于提取所述内部结构稳定性、所述含水量稳定性的第三关系,并根据所述第三关系、所述第一关系、所述第二关系,生成第六概率,其中,所述第六概率用于表示所述岩土边坡的含水量对于内部结构的影响;
所述地质灾害预警模块,还用于根据所述第六概率生成所述预警信号。
8.根据权利要求7所述一种岩土边坡地质灾害预警系统,其特征在于:
所述地质灾害预警模块还包括:
第三模块融合单元,用于提取所述地震稳定性、所述内部结构稳定性的第四关系,并根据所述第四关系、所述第一关系、所述第二关系,生成第七概率,其中,所述第七概率用于表示地震对于所述岩土边坡的影响;
所述地质灾害预警模块,还用于根据所述第七概率生成所述预警信号。
9.根据权利要求8所述一种岩土边坡地质灾害预警系统,其特征在于:
所述地质灾害预警模块还包括:
第四模块融合单元,用于提取所述地震稳定性、所述内部结构稳定性、所述含水量稳定性的第五关系,并根据所述第五关系、所述第四关系、所述第一关系、所述第二关系,生成第八概率,其中,所述第八概率用于表示地震和降水同时发生时对于所述岩土边坡的影响;
所述地质灾害预警模块,还用于根据所述第八概率生成所述预警信号。
10.根据权利要求9所述一种岩土边坡地质灾害预警系统,其特征在于:
所述地质灾害预警模块还包括:
第五模块融合单元,用于根据所述第一关系、所述第二关系、所述第三关系、所述第四关系、所述第五关系,生成第九概率,所述第九概率用于表示所述岩土边坡在不同条件共同存在的条件下的边坡稳定性,
所述地质灾害预警模块还用于根据所述第九概率生成所述预警信号。
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