CN115930769A - 坡体变形测量装置与监测系统、过程模型构建方法、应用 - Google Patents

坡体变形测量装置与监测系统、过程模型构建方法、应用 Download PDF

Info

Publication number
CN115930769A
CN115930769A CN202310237230.9A CN202310237230A CN115930769A CN 115930769 A CN115930769 A CN 115930769A CN 202310237230 A CN202310237230 A CN 202310237230A CN 115930769 A CN115930769 A CN 115930769A
Authority
CN
China
Prior art keywords
slope
monitoring
deformation
sliding surface
displacement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202310237230.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115930769B (zh
Inventor
江耀
任彤捷
鲁兴生
刘子明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Mountain Hazards and Environment IMHE of CAS
Original Assignee
Institute of Mountain Hazards and Environment IMHE of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Mountain Hazards and Environment IMHE of CAS filed Critical Institute of Mountain Hazards and Environment IMHE of CAS
Priority to CN202310237230.9A priority Critical patent/CN115930769B/zh
Publication of CN115930769A publication Critical patent/CN115930769A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115930769B publication Critical patent/CN115930769B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A10/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE at coastal zones; at river basins
    • Y02A10/23—Dune restoration or creation; Cliff stabilisation

Landscapes

  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
  • Pit Excavations, Shoring, Fill Or Stabilisation Of Slopes (AREA)

Abstract

本发明公开坡体变形测量装置与监测系统、过程模型构建方法、应用。针对现有坡体变形内部测量监测技术缺陷，本发明提供一种坡体内部监测测量技术方案。坡体变形监测装置包括内部定子、外部转子与信号组件，利用转子定子相对运动生成并释放电脉冲信号，采集坡体内部位点土体位移时程数据。基于上述装置的水槽实验系统、坡体内部变形监测系统扩展现有监测测量系统功能。坡体变形过程模型构建方法基于坡体内部位移时程数据，构建坡体变形过程的滑动面轨迹线模型、滑动面模型、滑坡周界演变模型，较全面描绘坡体变形与滑坡过程特征，能实现坡体变形过程分析与还原，以及致灾范围与程度分析。本发明提高坡体变形与滑坡灾害监测预警与灾情评估的科学性。

Description

坡体变形测量装置与监测系统、过程模型构建方法、应用
技术领域
本发明涉及一种坡体变形监测测量技术，特别是涉及一种监测坡体内部变形过程并测量相关物理变量的装置与系统，以及基于坡体内部变形时程数据实现的坡体变形及滑坡过程模型构建方法，属于地质灾害监测测量技术领域、利用电信号的运动测量装置领域、地质灾害防治技术领域。
背景技术
坡体变形及滑坡过程的分析与还原是滑坡灾害研究中的重要主题，其研究发现直接关系到滑坡灾害的监测预警技术的开发与搭建。坡体变形监测测量则是上述问题的基础性技术。
坡体变形监测测量技术分为外部监测测量技术与内部监测测量技术两类。坡体变形的外部监测测量技术较丰富与成熟，从宏观的空间监测、中观的雷达监测、无人机监测再到微观的影像监测、传感器监测，都能采集较高质量的坡体外部变形数据，能够支撑后续研究开展。相较之下，坡体变形的内部监测测量技术明显匮乏。
由于土体对测量信号的不可透过性，以及土体内部缺乏可利用的示踪物，因而现有坡体变形的内部监测测量基本采用钻孔后置入测量装置的方法实现。现有技术CN114964359 A与CN 216432907 U代表一类技术方案：向坡体纵向开深孔，再向深孔中置入竖直型测量装置，如测斜仪或纵向传感器组合，由此获得坡体内部在一个地面 xy坐标处不同高程 z位置的一组位移数据。这类技术方案的主要缺陷在于，由于不同高程的传感器实际是纵向连续为一个整体，不能独立测量一个 xyz坐标处的土体位置，因而更适合于完成目的明确的“测斜”任务，并不适合采集土体内部任意 xyz处的土体位移。现有技术CN 114754668 A与CN 206959778 U代表第二类技术方案：在坡体内部不同 xyz位置开孔，测量装置作为独立件置入孔内，测量孔壁因土体变形挤压传感器而产生的位移、三维姿态、方位数据等。这类技术方案的主要缺陷在于，其变形测量结构均倾向于精细，通常只有在土体变形程度较轻时才能采集到数据，一旦土体变形剧烈，则会直接损毁无法工作。
现有不同构思的坡体变形的内部监测测量技术除其各自的缺陷外，还存在两点共同的更重要的技术缺陷：其一，各类技术方案只能测量坡体内部任意 xyz处土体变形位移，不能测量 xyz处变形速率。其二，各类技术方案对土体变形参数的感受传递结构设计均只简单考虑了传感器所接触的孔壁微局部环境变化，没有考虑到整个坡体下滑方向大环境变化，测量传感机构工作状态没有对坡体下滑“顺势而为”，因而要么只适合测斜、要么易于损坏。
由于现有坡体变形的内部监测测量技术的缺陷，因而现有技术一直无法获得高质量的坡体内部变形数据，更无法获得坡体内部变形速率及时程数据。由于缺乏数据支撑，后续坡体变形及滑坡过程的分析与还原问题研究通常在有限数据基础上结合土体物理特征数据并借助算法合成人工数据以获得充分的坡体内部变形数据规模。这必然制约滑坡灾害研究中对滑坡过程的分析与还原，以及滑坡灾害监测预警技术开发。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种坡体内部监测测量技术，该技术解决坡体内部任意位点土体变形位移与速率测量问题，并在此基础上，构建滑坡过程模型。
为实现上述目的，本发明首先提供一种坡体变形测量装置，其技术方案如下。
一种坡体变形测量装置，其特征在于：用于采集坡体内部监测点处的土体位移时程数据；包括内部定子、外部转子与信号组件；所述定子主体是厚壁管，厚壁管两端头封闭，管腔中部固定定子磁芯，厚壁管管腔一侧固定引出线组件；所述厚壁管外壁通过二转轮组件与转子连接；所述转子包括转子绕组与转子外壳，所述转子绕组与引出线组件电连接，所述转子外壳包围转子绕组并与厚壁管外壁密封式固定连接；所述信号组件是通过探针与引出线组件电连接的声光信号电路结构，当所述探针经引出线组件获得转子绕组产生的感应电流即连通声光信号电路，发送声光信号，信号记录器记录感应电流信号；所述厚壁管管壁开有光信号观测孔。
上述坡体变形测量装置由定子与转子组成测量机构。通过定子固定在坡体稳定区域，当转子受土体挤压推动时，转子绕组围绕定子磁芯发生转动产生电脉冲信号，进入引出线组件后被探针接入信号组件产生声光信号。通过结合信号记录器所记录的感应电流信号分析结果与外部转子规格数据，能够获得测量装置安装位点的土体位移时程数据。定子磁芯可以是永磁体，也可以是电磁体。
上述坡体变形测量装置为适应不同安装位置需要，定子可连接延伸杆，具体可以是厚壁管至少一端头可拆卸地与定子延伸杆固定连接。为便于从外部观测信号组件发出的声光信号，定子延伸杆中设置中空区容纳信号组件，并开光信号观测孔。增加定子延伸杆可以使转子安装到坡体内部更深位置。
定子延伸杆可加工成锚杆式结构，包括锚固段与自由段，中空区位于自由段，厚壁管与自由段连接，并且厚壁管轴向与定子延伸杆轴向呈夹角。定子延伸杆加工成锚杆式结构既可以充分利用成熟的锚杆锚固技术将测量装置安装到坡体内部不同位点；还可以使装置的测量机构能够从更多样的角度与土体接触。
水槽模拟实验是滑坡、泥石流等地质灾害研究中的重要手段。利用本发明坡体变形测量装置可以扩展现有水槽模拟实验系统的功能，其技术方案如下。
一种利用上述坡体变形测量装置实现的实验水槽，其特征在于：在水槽侧壁的监测点 A安装坡体变形测量装置，所述转子位于水槽下凹区，所述信号组件与实验系统的数据中心通信连接，当转子转动并与定子与间产生感应电流后，信号组件将电脉冲信号传输至数据中心，所述数据中心利用电脉冲信号分析生成原始位移数据 RD并执行坡体变形测量运算。
上述实验水槽的关键是将坡体变形测量装置中由定子与转子组成的测量机构安装在水槽下凹区空间，保证其能够与进入水槽运动的实验物料接触，从而测量得到物料体内部不同位置的位移时程数据。
除实验水槽系统以外，本发明还提供一种监测坡体变形的系统，其技术方案如下。
一种利用上述坡体变形测量装置实现的坡体变形监测系统，其特征在于，将所述坡体变形测量装置布置在坡体内部，所述坡体变形测量装置布置满足条件包括：保证坡体变形测量装置不会被滑坡体裹挟移动、保证转子位于坡体内部不同位置、保证转子转动方向与坡向相同；每一坡体变形测量装置对应一个监测点 A，有三维坐标( x, y, z)，所有监测点 A构成监测网格 MN，数据中心记录所有监测点 A三维坐标，所述信号记录器与数据中心通信连接，当转子转动并与定子与间产生感应电流后，信号组件将电脉冲信号传输至数据中心。
上述坡体变形监测系统是利用本发明坡体变形测量装置实现。坡体变形测量装置作为监测系统的监测终端分布在监测坡体内部不同( x, y, z)位置。为保证测量装置的测量机构有效工作，需使转子转动方向与坡体下滑方向大体一致，即与坡向相同。这样能够保证装置上部下滑土体能够对转子有效接触并带动转子转动。根据坡体变形测量装置与监测坡体可能滑动面位置的关系，可以将其设计为不同规格，保证刚性，则能在一定程度上避免其在坡体变形过程中直接损坏。利用电脉冲信号传输，数据中心能够采集整个监测网格 MN的土体位移数据，用于后续分析。
在上述实验水槽系统或坡体变形监测系统中，数据中心利用电脉冲信号分析能够生成所有监测位点的原始位移数据 RD，原始位移数据 RD包括各监测点处的土体位移时程数据；对于任一监测点 A i ，该处土体位移时程  D i ( t)依式1计算确定，数据中心利用原始位移数据 RD执行坡体变形测量运算，
    式1
式1中，  D i ( t)—监测点 A i 土体位移时程，
t i1 —电脉冲信号起始时刻，单位s，电脉冲信号记录，
G—电脉冲信号时程与角速度时程的变换函数，依实际角速度时程和电脉冲信号时程进行试验确定，
R—转子半径，单位cm，依坡体变形测量装置结构参数确定，
U i( t)—电脉冲信号时程函数，电脉冲信号记录，
t—电脉冲信号时程中某一时刻，单位s。
数据中心利用原始位移数据 RD执行的坡体变形测量运算，可以获得坡体变形过程运动特征指标，也可以构建坡体变形过程模型。
本发明还提供一种坡体变形过程模型构建方法，是基于监测坡体内部位移数据构建滑动面轨迹线模型，其技术方案如下。
一种坡体变形过程模型构建方法，其特征在于：基于监测坡体内部位移数据构建滑动面轨迹线模型，依如下步骤实施：
步骤S1、采集监测数据
在监测坡体内部分散布置 n个监测点 A， n≥18，每一监测点 A的 xyz三维坐标记为 A i ( x i , y i , z i ),  i=1,2,3… n，所有监测点 A构成监测网格 MN；所述 xyz三维坐标系， y轴沿坡向且平行于大地水准面、 z轴沿坡体深度；
标记任一监测点 A i 的近邻监测点 A i,j ,  j=1,2,3…8，所述近邻监测点 A i,j 是将监测网格 MN中所有监测点投影到 z=0平面上后，在 A i ( x i , y i )周围8个等分方位扇区 γ内与 A i 直线距离最小的监测点， A i 与 A i,j 间连接线是空间方位连线 l i,j ，以 A i 为中心的 A i,j 与 l i,j 组成搜索簇 C i ；
采集坡体内部原始位移数据 RD，所述原始位移数据 RD包括监测网格 MN各监测点处的土体位移时程数据，对于任一监测点 A i 土体位移时程 D i ( t)数据，标记位移起始时间 t i1 、终止时间 t i2 、位移变化持时 Δt i ；对于监测网格 MN总土体位移时程 D( t)数据，标记位移起始时间 T 1 、终止时间 T 2 ；
对于任一搜索簇 C i ，提取 A i 与 A i,j 间的空间距离 d i,j 与仰角 α i,j 数据，依式2计算 A i 与 A i,j 在任意 t时位移差 ΔD i,j ( t)；
    式2
式2中， D i ( t)、 D i,j ( t)分别是 A i 与 A i,j 在任意 t时刻的位移，根据原始位移数据 RD确定；
步骤S2、构建滑坡体滑动面数字模型
步骤S21、在监测网格 MN所有监测点 A位移时程数据 D中，标记 y轴最大值所在监测点 A为下顶点( X down ,  Y max,  Z down )、 y轴最小值所在监测点 A为上顶点( X up ,  Y min,  Z up )、 x轴最左端值所在监测点 A为左顶点( X left ,  Y left ,  Z left )、 x轴最右端值所在监测点 A为右顶点( X right ,  Y right ,  Z right )，4平面 X= X left 、 X= X right 、 Y= Y min、 Y= Y max所围立方体空间为滑坡体搜索空间 V；
步骤S22、在滑坡体搜索空间 V内，所有监测点与空间方位连线 l i,j 构成搜索网格 N；
步骤S23、在搜索网格 N中，将最早出现位移数据的监测点 A标记为初始轨迹点p1，搜索初始轨迹点p1所在搜索簇 C p1 中搜索值 k最大者标记为第2轨迹点p2，连接p1到p2，搜索第2轨迹点p2所在搜索簇 C p2 中搜索值 k最大者标记为第3轨迹点p3，连接p2到p3，以此类推搜索滑坡体搜索网 N直至 N内所有监测点 A依次连接，所得即为滑动面轨迹线模型；
所述搜索值 k依式3计算确定，
    式3
式3中， t 1 —搜索簇 C i 内最后一个 t i1 ，根据原始位移数据 RD确定，
D i,j ( t 1 )— A i 与 A i,j 在 t 1 时的位移差，依式2确定，
d i,j — A i 与 A i,j 间的空间距离，基本数据确定。
上述坡体变形过程模型构建方法是利用坡体内部监测网格 MN的土体位移时程数据构建坡体变形及滑坡中滑动面轨迹线模型。
上述坡体变形过程模型构建方法，在得到滑动面轨迹线模型的基础上能够进一步优化，构建滑动面模型。进一步地，还能够构建滑坡周界演变模型。
上述坡体变形过程模型构建方法能够应用于上述实验水槽或坡体变形监测系统中，扩展系统功能。故而，本发明提供如下的应用类技术方案。
本发明上述坡体变形过程模型构建方法在上述实验水槽的坡体变形测量运算中的应用。
本发明上述坡体变形过程模型构建方法在上述坡体变形监测系统的坡体变形测量运算中应用。
基于坡体变形过程分析在现有地质灾害研究中的用途，本发明提供如下的技术方案。
本发明上述坡体变形过程模型构建方法在坡体变形/滑坡灾害监测预警中的应用。
本发明上述坡体变形过程模型构建方法在坡体变形/滑坡灾害致灾程度评估中的应用。
上述应用方案，具体可以包括，其一，确定灾害起始终止时间：监测网格 MN所有监测点的 D i ( t)构成总土体位移时程 D( t)数据集，数据集中各监测点位移起始时间 T 1 、终止时间 T 2 ，据此可知滑坡过程持续时长。该数据可由数据中心记录测量并在滑坡灾害发生时刻上传信息至数据台网并发布地质灾害预警。其二，确定致灾位置及范围：根据滑坡体滑动面模型可以得到整个坡体沿滑动面路径 r滑动，确定坡体滑动位置，可据此识别在滑坡过程中坡体由何处滑动，可针对滑动区进行重点处理及设防。根据滑坡周界模型可以估算滑坡面积及体积，据此可评估当次滑坡规模，并直接获得滑坡灾害发生的位置及区域。其三，确定灾害规模：利用滑坡周界模型，对滑坡速度外插区域点（速度＞0）使用matlab函数convhull可直接求得滑坡体体积 V（包络面上部滑体体积），据此估算滑坡规模。同时可进一步确定滑坡周界模型空间位置判断灾害发生位置及区域。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：提供一套坡体变形的内部监测测量技术方案，具有明显的技术优势。（1）本发明坡体变形测量装置将监测点的土体位移转换成转子转动，利用感应电流原理获得电脉冲信号。该电脉冲信号中包含转子旋转的时间、速率等信息，从而能够表征监测点土体位移距离与速率等信息。该装置解决了现有技术无法测量坡体内部任意位点土体位移时程数据的技术问题，能够为坡体变形灾害的实验室或现场研究提供数据支持。该装置设计充分考虑了坡体变形时土体位移最主要表现为下滑运动这一基本特征，将土体位移转换成转子的旋转运动，将位移距离与速率转换成转子转动的线速度与角速度两大指标，从而使装置测量机构的工作状态是对土体下滑运动的“顺势而为”，提高了装置在工作环境中的抗冲击能力，保证装置测量稳定性能。为了根据实际工况条件安装坡体变形测量装置，装置的定子与信号组件的结构均可调整，只要保证其测量机构能够有效工作产生表征土体位移运动的感应电流信号即可。在实际使用中，根据监测位点可能遭遇的土体位移冲击力，可以将坡体变形测量装置设计为不同规格，尽量提高其在较剧烈土体运动中的稳定性。（2）以本发明坡体变形测量装置为基础，本发明提供一种水槽实验系统，大幅度扩展现有地质灾害研究中所用水槽实验系统的功能。（3）以本发明坡体变形测量装置为基础，本发明提供一种坡体内部变形监测系统，该系统利用坡体变形测量装置组建对监测坡体的监测网格 MN，利用监测网络采集坡体整体性的位移时程数据。（4）本发明坡体变形过程模型构建方法是基于监测坡体内部位移时程数据构建坡体变形过程模型，该模型包括滑动面轨迹线模型，以及进一步的滑动面模型与滑坡周界演变模型，从而能够较全面地描述坡体变形过程中的运动特征，实现对坡体变形过程与滑坡灾害过程的分析与还原，也能对坡体变形的致灾害范围与程度展开分析。（5）本发明坡体变形过程模型构建方法、坡体变形监测系统能够提高滑坡灾害监测预警、滑坡灾害评估中的科学性。
附图说明
图1是坡体变形测量装置外部结构示意图。
图2是坡体变形测量装置外部结构示意图（带定子延伸杆）。
图3是图1的A-A剖面结构示意图。
图4是信号组件结构示意图。
图5是信号组件二电路元件示意图（箭头所示为连接探针）。
图6是坡体变形测量装置用于灾害预警的技术流程示意图。
图7是坡体变形测量装置外部结构示意图（示锚杆式定子延伸杆）1。
图8是坡体变形测量装置外部结构示意图（示锚杆式定子延伸杆）2。
图9是坡体变形测量装置外部结构示意图（示锚杆式定子延伸杆）3。
图10是坡体变形测量装置外部结构示意图（示锚杆式定子延伸杆）4。
图11是实验水槽结构示意图。
图12是水槽结构示意图。
图13是监测点 A 1（左）与 A 14（右）的速度位移时程图。
图14是监测点 A 1的各近邻监测点标号及搜索确定的下一轨迹点。
图15是滑坡体搜索空间 V示意图。
图16是坡体内监测点示意图。
图17是滑动面轨迹线模型。
图18是坡内滑动面轨迹线模型示意图。
图19是滑动面路径 r示意图。
图20是最终滑动面模型图。
图21是最终滑动面模型图侧视图。
图22是速度边界曲面最小包络面图。
图23是三维滑坡周界模型曲面图。
附图中的数字标记分别是：
1定子；11厚壁管；12定子磁芯；13引出线组；14转轮组件；15光信号观测孔；16定子延伸杆；161锚固段；162自由段；2转子；21转子绕组；22转子外壳；3信号组件；31探针；32信号记录器；4水槽；41侧壁；42下凹区；5数据中心。
实施方式
下面结合附图，对本发明的优选实施例作进一步的描述。
实施例一
如图1～图10所示，设计本发明坡体变形测量装置。
图1是坡体变形测量装置外部结构示意图，图2是坡体变形测量装置外部结构示意图（带定子延伸杆），图3是图1的A-A剖面结构示意图，图4是信号组件结构示意图。
坡体变形测量装置包括内部定子1、外部转子2与信号组件3；定子1主体是厚壁管11，厚壁管11两端头封闭，管腔中部固定定子磁芯12，厚壁管11管腔一侧固定引出线组件13；厚壁管11外壁通过二转轮组件14与转子2连接；厚壁管11管壁开有光信号观测孔15。
转子2包括转子绕组21与转子外壳22，转子绕组21与引出线组件13电连接，转子外壳22包围转子绕组21并与厚壁管11外壁密封式固定连接；
定子延伸杆16与厚壁管11至少一端头可拆卸地固定连接。定子延伸杆16有中空区以容纳信号组件3，光信号观测孔15位于中空区。
信号组件3是通过探针31与引出线组件13电连接的声光信号电路结构，当所述探针31经引出线组件13获得转子绕组21产生的感应电流即连通声光信号电路，发送声光信号，信号记录器32记录感应电流信号。
图5是信号组件二电路元件示意图（箭头所示为连接探针），图6是坡体变形测量装置用于灾害预警的技术流程示意图。通过信号组件电路中继电器的设置，可以在脉冲信号出现时LED灯闪烁并触发蜂鸣报警器发出蜂鸣音，从而实现预警。
图7、图8、图9、图10分别是坡体变形测量装置外部结构示意图（示锚杆式定子延伸杆）1、2、3、4。定子延伸杆16加工成锚杆式结构，包括锚固段161与自由段162，中空区位于自由段162，厚壁管11与自由段162连接，厚壁管11轴向与定子延伸杆16轴向呈夹角。
本实施方式中，信号组件二电路元件具体部件及连接是：绿色及红色二极管LED灯、连接至外轴内部线圈的测试探针、信号电流放大器、继电器、报警器、直流电源接口，以及必要的连接电路构成。
信号组件电路1：当线圈联通时，处于正常运行状态，此时红色LED二极管处并没有磁感电流通过，绿色LED处于通电常亮状态。当线圈内通过脉冲信号时，通过信号电流放大器后信号增强，红色LED灯闪烁，触发蜂鸣报警器发出蜂鸣音报警。
信号组件电路2：同理，将脉冲电流信号根据峰值解算为对应的滑动速度与位移，同时设置地质灾害红、橙、黄、蓝四色预警等级对应的位移阈值。例如，当滑坡泥石流监测台网所监测坡体区域位移（简称监测位移）≥100 cm，发出红色预警信号；当15 cm≤监测位移＜100cm，发出橙色预警信号；当5 cm≤监测位移＜15 cm，发出黄色预警信号；当1 cm≤监测位移＜5 cm，发出蓝色预警信号。
实施例二
如图11、图12所示，设计本发明水槽实验系统。
图11是实验水槽结构示意图，图12是水槽结构示意图。实验水槽在水槽4侧壁41的监测点 A安装坡体变形测量装置，转子2位于水槽4下凹区42，信号组件3与实验系统的数据中心5通信连接。
坡体变形测量装置是可拆卸地安装在侧壁41上，以便于根据实验需要调节监测点 A位置。
实施例三
如图13～图18，采用本发明方法利用监测坡体内部位移时程数据构建坡体变形过程的滑动面轨迹线模型。
1、布置坡体变形监测测量系统
确定监测坡体，现场调查获取基本数据。
根据坡体基本数据划定坡体可能滑动面位置，以可能滑动面为界，上部坡体称为危险区，下部坡体称为稳定区。在坡体内部设计监测点 A位置，每一个监测点 A有三维坐标( x, y, z)。 xyz三维坐标系的方向为： y轴沿坡向且平行于大地水准面、 z轴沿坡体深度。安装坡体变形测量装置（以下简称测量装置），注意满足3个条件：测量装置的转子2位于监测点 A位置，但整个测量装置需要固定在稳定区土体内，以防止测量装置被下滑土体裹挟移动；在坡体内部分散布置 n个（ n≥18）监测点 A；保证转子2转动方向与坡向相同。
本实施方式中，一共布置 n＝54个监测点，每个监测点各获得 X个信号数据，每一监测点 A的 xyz三维坐标记为 A i ( x i , y i , z i ),  i=1,2,3… X，所有监测点 A构成监测网格 MN。为便于数据处理，监测网格 MN中，每一监测平面 MF（即相同深度 z的所有监测点 A）上的相邻监测点 A等距，相邻监测平面 MF上的监测点 A二维坐标( x, y)相同。
为提高数据提取效率，本实施方式中在监测系统内增设全站仪与监测点连接，用以测量各监测点位置及相互间距离。
54个监测点中共有21个监测点获得信号数据。监测点 A i 的编号与 xyz位置坐标，见表1。
表1
第点 位置坐标 第点 位置坐标 第点 位置坐标
<![CDATA[<i>A</i><sub>1</sub>]]> (0,0,0) <![CDATA[<i>A</i><sub>8</sub>]]> (0,0,-1) <![CDATA[<i>A</i><sub>15</sub>]]> (0,0,-2)
<![CDATA[<i>A</i><sub>2</sub>]]> (-5,-3.94,-3.078) <![CDATA[<i>A</i><sub>9</sub>]]> (-5,-3.94,-4.078) <![CDATA[<i>A</i><sub>16</sub>]]> (-5,-3.94,-5.078)
<![CDATA[<i>A</i><sub>3</sub>]]> (0,-3.94,-3.078) <![CDATA[<i>A</i><sub>10</sub>]]> (0,-3.94,-4.078) <![CDATA[<i>A</i><sub>17</sub>]]> (0,-3.94,-5.078)
<![CDATA[<i>A</i><sub>4</sub>]]> (5,-3.94,-3.078) <![CDATA[<i>A</i><sub>11</sub>]]> (5,-3.94,-4.078) <![CDATA[<i>A</i><sub>18</sub>]]> (5,-3.94,-5.078)
<![CDATA[<i>A</i><sub>5</sub>]]> (0,-7.88,-6.156) <![CDATA[<i>A</i><sub>12</sub>]]> (0,-7.88,-7.156) <![CDATA[<i>A</i><sub>19</sub>]]> (0,-7.88,-8.156)
<![CDATA[<i>A</i><sub>6</sub>]]> (5,-7.88,-6.156) <![CDATA[<i>A</i><sub>13</sub>]]> (5,-7.88,-7.156) <![CDATA[<i>A</i><sub>20</sub>]]> (5,-7.88,-8.156)
<![CDATA[<i>A</i><sub>7</sub>]]> (5,-11.82,-9.234) <![CDATA[<i>A</i><sub>14</sub>]]> (5,-11.82,-10.234) <![CDATA[<i>A</i><sub>21</sub>]]> (5,-11.82,-11.234)
2、采集监测数据
2.1 标记搜索簇 C i
为所有监测点 A i 标记其近邻监测点 A i,j ,  j=1,2,3…8。方法是：将监测网格 MN中所有监测点投影到 z=0平面上，确定 A i ，以 A i 为中心划定边长 a的正方形框，并8等分，得到8个等分方位扇区 γ，每一个扇区 γ内与 A i 直线距离最小的监测点即为 A i 的近邻监测点 A i,j 。在确定 A i,j 时，若存在多个投影距离相等的监测点（例如监测点投影重叠），则均确定为近邻监测点；若某扇区 γ无监测点，则不选取 A i,j 。边长 a需要结合对滑体滑动方向的判断结果作设定及调整。本发明的前期经验是，边长 a是8个方向上最远近邻监测点 A i,j 与该监测点 A i 距离 d的2倍。
A i 与 A i,j 间连接线是空间方位连线 l i,j 。以 A i 为中心的 A i,j 与 l i,j 组成搜索簇 C i 。本实施例由于共有21个监测点获得信号数据，因而共标记21个 C i ,  i=1,2,3…21。
2.2 采集坡体内部原始位移数据 RD
采集监测网格 MN各监测点处的土体位移时程数据，即坡体内部原始位移数据 RD。
依式1计算任一监测点 A i 土体位移时程 D i ( t)。对于每一 D i ( t)，有位移起始时间 t i1 、终止时间 t i2 、位移变化持时 Δt i 。
以监测点 A 1 （首个出现记录监测点）为例，其位移起始时间 t 11 为0 s，终止时间 t 12 为50 s，位移变化持时 Δt 1 为50 s。以监测点 A 14（最终记录结束监测点）为例，其位移起始时间 t 141 为100 s，终止时间 t 142 为251 s，位移变化持时 Δt 14 为151 s。图13是监测点 A 1（左）与 A 14（右）的速度位移时程图。
本实施方式中，监测网格 MN所有监测点的 D i ( t)构成总土体位移时程 D( t)数据集，标记位移起始时间 T 1 = 0 s、终止时间 T 2 =251 s。总土体位移时程 D( t)数据持续时间251 s。
对于任一搜索簇 C i ，从全站仪提取 A i 与 A i,j 间的空间距离 d i,j 与仰角 α i,j 数据，依式2计算 A i 与 A i,j 在任意 t时刻的位移差 ΔD i,j ( t)。
以搜索簇 C 1 为例。图14是监测点 A 1的各近邻监测点标号及搜索确定的下一轨迹点（图中3层灰色矩形示本例中3个监测平面 MF，下同；右图示左图的空间连接线），表2为监测点 A 1与近邻监测点的数据变量。
表2
近邻监测点 位置坐标 <![CDATA[<i>d</i><sub><i>i,j</i></sub>]]> <![CDATA[<i>a</i><sub><i>i,j</i></sub>]]> <![CDATA[<i>ΔD</i><sub><i>i,j</i></sub>]]> <![CDATA[<i>ΔD</i><sub><i>i,</i>j</sub>/<i>d</i><sub><i>i,j</i></sub>]]>
<![CDATA[<i>A</i><sub>2</sub>]]> (-5,-3.94,-3.078) 7.071 25.8 5.879 0.8314
<![CDATA[<i>A</i><sub>3</sub>]]> (0,-3.94,-3.078) 5 38.0 4.768 0.9536
<![CDATA[<i>A</i><sub>4</sub>]]> (5,-3.94,-3.078) 7.071 25.8 5.913 0.8362
<![CDATA[<i>A</i><sub>9</sub>]]> (-5,-3.94,-4.078) 7.56 32.6 5.631 0.7448
<![CDATA[<i>A</i><sub>10</sub>]]> (0,-3.94,-4.078) 5.67 46.0 5.365 0.9462
<![CDATA[<i>A</i><sub>11</sub>]]> (5,-3.94,-4.078) 7.56 32.6 5.943 0.7861
<![CDATA[<i>A</i><sub>16</sub>]]> (-5,-3.94,-5.078) 8.143 38.6 6.562 0.8058
<![CDATA[<i>A</i><sub>17</sub>]]> (0,-3.94,-5.078) 6.427 52.2 5.354 0.8330
<![CDATA[<i>A</i><sub>18</sub>]]> (5,-3.94,-5.078) 8.143 38.6 6.237 0.7659
3、构建滑坡体滑动面数字模型
3.1 标记滑坡体搜索空间 V
在总土体位移时程 D( t)中，标记 y轴最大值所在监测点 A为下顶点( X down ,  Y max,   Z down )、 y轴最小值所在监测点 A为上顶点( X up ,  Y min,  Z up )、 x轴最左端值所在监测点 A为左顶点( X left ,  Y left ,  Z left )、 x轴最右端值所在监测点 A为右顶点( X right ,  Y right ,  Z right )，4平面 X= X left 、 X= X right 、 Y= Y min、 Y= Y max及坡表平面所围立方体空间为滑坡体搜索空间 V。
本实施方式中，4顶点坐标分别是 A 1 (0,0,0)、 A 2 (-5,-3.94,-3.078)、 A 4 (5,-3.94,-3.078)、 A 14(5,-11.82,-10.234)；滑坡体搜索空间 V为 X = 5、 X = -5、 Y = 0、 Y = -11.82四平面及坡表平面构成的空间范围。图15是滑坡体搜索空间 V示意图。
3.2 标记搜索网格 N
在滑坡体搜索空间 V内，所有监测点与空间方位连线 l i,j 构成搜索网格 N。搜索网络 N也即是所有搜索簇的集合。
本实施方式中，搜索网络 N共包含21个监测点 A。图16是坡体内监测点示意图。
3.3 构建滑动面轨迹线模型
在搜索网格 N中，对于任一搜索簇 C i ，依式7计算 A i 与 A i,j 在 t 1 （即搜索簇 C i 内最后一个 t i1 ）时的位移差 ΔD i,j ( t 1 )，依式3计算搜索值 k。
将搜索网格 N中最早出现位移数据的监测点 A标记为初始轨迹点p1，搜索初始轨迹点p1所在搜索簇 C p1 中搜索值 k最大者标记为第2轨迹点p2，搜索第2轨迹点p2所在搜索簇 C p2 中搜索值 k最大者标记为第3轨迹点p3，……。以此类推搜索滑坡体搜索网 N直至 N内所有监测点 A依次连接，所得即为滑动面轨迹线模型。
本实施方式中，搜索网格 N中最早出现位移数据的监测点 A 1，标记为初始轨迹点p1。在 A 1搜索初始轨迹点p1所在搜索簇 C p1 中搜索值 k最大者，最终将监测点 A 10标记为第2轨迹点p2。搜索第2轨迹点p2所在搜索簇 C p2 中搜索值 k最大者，最终将监测点 A 13标记为第3轨迹点p3。搜索第3轨迹点p3所在搜索簇 C p3 中搜索值 k最大者，最终将监测点 A 14标记为第4轨迹点p4。搜索结束。搜索共涉及3个搜索簇： C 1 、 C 10 、 C 13 ，分别对应 C p1 、 C p2、 C p3 。滑动面轨迹线为 A 1→ A 10→ A 13→ A 14。图17是滑动面轨迹线模型，图18是坡内滑动面轨迹线模型示意图。
实施例四
如图19～图21，对实施例三所得滑动面轨迹线模型做修正，进一步构建滑动面模型。
1、构建滑动面路径 r
对于任一搜索簇 C i ，依式4计算  t 2 时滑动面模型中自任一监测点 A i 起的滑动面路径 r与该 A i 起的空间方位连线 l i,j 夹角 δ i,j ，其中 t 2 是搜索簇 C i 内最后一个 t i2 ，
    式4
根据 δ i,j 值判断 A i 起的滑动面路径 r，具体是：
若 δ i,j ＝0，则自 A i 起的 l i,j 即为滑动面路径段 r′，保留该 l i,j 作为滑动面路径段 r′；若0°< δ i,j <90°，则将自 A i 起的 l i,j 保持其z轴方位角不变并在xy平面上逆时针转动角度 β i,j 后作为自 A i 起的滑动面路径段 r′；滑动面倾角 β i,j 依式5计算；
    式5
以搜索簇 C p1 至 C p3 为例，根据搜索标记获得的第2～4轨迹点p2、p3、p4，并与初始轨迹点p1一起，综合计算获得滑动面路径 r的各项参数，见表3。
表3
<![CDATA[<i>ΔD</i><sub><i>i,j</i></sub>]]> 数值 <![CDATA[<i>d</i><sub><i>i,j</i></sub>]]> 数值 <![CDATA[<i>β</i><sub><i>i,j</i></sub>]]> 数值 <![CDATA[<i>δ</i><sub><i>i,j</i></sub>]]> 数值 <![CDATA[<i>α</i><sub><i>i,j</i></sub>]]> 数值
<![CDATA[<i>ΔD</i><sub>1,10</sub>]]> 5.365 <![CDATA[<i>d</i><sub>1,10</sub>]]> 5.67 <![CDATA[<i>β</i><sub>1,10</sub>]]> 64.9° <![CDATA[<i>δ</i><sub>1,10</sub>]]> 18.9° <![CDATA[<i>α</i><sub>1,10</sub>]]> 46°
<![CDATA[<i>ΔD</i><sub>10,13</sub>]]> 6.734 <![CDATA[<i>d</i><sub>10,13</sub>]]> 7.071 <![CDATA[<i>β</i><sub>10,13</sub>]]> 43.6° <![CDATA[<i>δ</i><sub>10,13</sub>]]> 17.8° <![CDATA[<i>α</i><sub>10,13</sub>]]> 25.8°
<![CDATA[<i>ΔD</i><sub>13,14</sub>]]> 4.843 <![CDATA[<i>d</i><sub>13,14</sub>]]> 5 <![CDATA[<i>β</i><sub>13,14</sub>]]> 50° <![CDATA[<i>δ</i><sub>13,14</sub>]]> 14.4° <![CDATA[<i>α</i><sub>13,14</sub>]]> 35.6°
将所有滑动面路径段 r′集合构成滑动面路径 r。图19是滑动面路径 r示意图。
2、计算滑动面走向角 λ
依6计算滑动面走向角 λ以确定滑动面空间朝向，其中 θ是监测坡体坡向，单位°，根据监测坡体基本数据确定。
    式6。
本实施例中滑动面上边缘顶点为 A 1 (0,0,0)、下边缘顶点为 A 14(5,-11.82,-10.234)，依式6计算滑动面走向角 λ。
3、构建滑动面模型
滑动面路径 r与滑动面走向角 λ构成滑动面模型。图20是最终滑动面模型图，图21最终滑动面模型图侧视图。
实施例五
如图22～图23，在实施例四所得滑动面模型基础上进一步构建滑坡周界演变模型。
在滑动面轨迹线模型中，标记各轨迹点所在搜索簇 C i 均出现记录时的 t i1 ，利用监测网格 MN总土体位移时程 D( t)数据拟合得到各监测点 t i1 时刻的速度曲面 VS，解算各速度曲面 VS在 v=0条件的边界曲面，得到各监测点 t i1 时刻的速度边界曲面，求解所有速度边界曲面的最小闭合包络面，所得闭合区域即为三维滑坡周界演变模型。本例中，各轨迹点所在搜索簇 C i 涉及3个搜索簇： C 1 、 C 10 、 C 13 ，分别标记其中的 t i1 时刻（ t 11 、 t 101 、 t 131 ），见表4。表4是各监测点在各 t i1 时刻的滑动速度。
表4
第点 位置坐标 <![CDATA[<i> C</i><sub><i>1</i></sub>的<i>t</i><sub><i>1</i></sub>时刻速度]]> <![CDATA[<i> C</i><sub><i>10</i></sub>的<i>t</i><sub><i>1</i></sub>时刻速度]]> <![CDATA[<i> C</i><sub><i>13</i></sub>的<i>t</i><sub><i>1</i></sub>时刻速度]]>
<![CDATA[<i>A</i><sub>1</sub>]]> (0,0,0) 0.152
<![CDATA[<i>A</i><sub>2</sub>]]> (-5,-3.94,-3.078) 0.087 0.075
<![CDATA[<i>A</i><sub>3</sub>]]> (0,-3.94,-3.078) 0.862 0.019
<![CDATA[<i>A</i><sub>4</sub>]]> (5,-3.94,-3.078) 0.354 0.862
<![CDATA[<i>A</i><sub>5</sub>]]> (0,-7.88,-6.156) 0.123 0.137 0.117
<![CDATA[<i>A</i><sub>6</sub>]]> (5,-7.88,-6.156) 0.173 0.153
<![CDATA[<i>A</i><sub>7</sub>]]> (5,-11.82,-9.234) 0.121
<![CDATA[<i>A</i><sub>8</sub>]]> (0,0,-1) 0.356
<![CDATA[<i>A</i><sub>9</sub>]]> (-5,-3.94,-4.078) 0.019 0.251
<![CDATA[<i>A</i><sub>10</sub>]]> (0,-3.94,-4.078) 0.251
<![CDATA[<i>A</i><sub>11</sub>]]> (5,-3.94,-4.078) 0.254
<![CDATA[<i>A</i><sub>12</sub>]]> (0,-7.88,-7.156) 0.092 0.076
<![CDATA[<i>A</i><sub>13</sub>]]> (5,-7.88,-7.156) 0.082 0.096
<![CDATA[<i>A</i><sub>14</sub>]]> (5,-11.82,-10.234) 0.163
<![CDATA[<i>A</i><sub>15</sub>]]> (0,0,-2) 0.153
<![CDATA[<i>A</i><sub>16</sub>]]> (-5,-3.94,-5.078) 0.005 0.12
<![CDATA[<i>A</i><sub>17</sub>]]> (0,-3.94,-5.078) 0.12
<![CDATA[<i>A</i><sub>18</sub>]]> (5,-3.94,-5.078) 0.025 0.025
<![CDATA[<i>A</i><sub>19</sub>]]> (0,-7.88,-8.156) 0.043 0.052
<![CDATA[<i>A</i><sub>20</sub>]]> (5,-7.88,-8.156) 0.032 0.032
<![CDATA[<i>A</i><sub>21</sub>]]> (5,-11.82,-11.234) 0.021
对监测点的速度数据集，根据各监测点的监测速度时程进行线性外插获得，然后搜寻获得 v=0边界，各速度曲面 VS进行外插进行补点，从其中搜寻零值边界。
本实施方式中利用Matlab软件编程解算获得，图22是速度边界曲面最小包络面图，图23是三维滑坡周界模型曲面图。
实施例六
上面的实施例三至五一共构建了滑坡体滑动面数字模型、滑动面模型、滑坡周界演变模型。根据测算结果，应用于灾害监测预警，可以确定：本例中，各监测点位移起始时间 T 1  = 0 s、对应真实时刻为北京时间8时32分，终止时间 T 2 =251 s、对应真实时刻为北京时间8时36分），本实施例滑坡过程持续251 s。根据滑坡体滑动面模型可以得到整个坡体沿滑动面路径 r滑动，可据此识别在滑坡过程中坡体由何处滑动。利用滑坡周界模型，对滑坡速度外插区域点（速度＞0）使用matlab函数convhull可直接求得滑坡体体积 V（即包络面上部滑体体积）为308.3061 m3，据此估算滑坡规模。综合判断灾害发生位置及区域，针对滑动区进行重点处理及设防。

Claims (13)

1.坡体变形测量装置，其特征在于：用于采集坡体内部监测点处的土体位移时程数据；包括内部定子（1）、外部转子（2）与信号组件（3）；所述定子（1）主体是厚壁管（11），厚壁管（11）两端头封闭，管腔中部固定定子磁芯（12），厚壁管（11）管腔一侧固定引出线组件（13）；所述厚壁管（11）外壁通过二转轮组件（14）与转子（2）连接；所述转子（2）包括转子绕组（21）与转子外壳（22），所述转子绕组（21）与引出线组件（13）电连接，所述转子外壳（22）包围转子绕组（21）并与厚壁管（11）外壁密封式固定连接；所述信号组件（3）是通过探针（31）与引出线组件（13）电连接的声光信号电路结构，当所述探针（31）经引出线组件（13）获得转子绕组（21）产生的感应电流即连通声光信号电路，发送声光信号，信号记录器（32）记录感应电流信号；所述厚壁管（11）管壁开有光信号观测孔（15）。
2.根据权利要求1所述坡体变形测量装置，其特征在于：厚壁管（11）至少一端头可拆卸地与定子延伸杆（16）固定连接。
3.根据权利要求2所述坡体变形测量装置，其特征在于：所述定子延伸杆（16）有中空区，所述信号组件（3）固定在中空区内，所述光信号观测孔（15）位于中空区。
4.根据权利要求3所述坡体变形测量装置，其特征在于：定子延伸杆（16）是锚杆式结构，包括锚固段（161）与自由段（162），所述中空区位于自由段（162），所述厚壁管（11）与自由段（162）连接，厚壁管（11）轴向与定子延伸杆（16）轴向呈夹角。
5.利用权利要求1～4任一所述坡体变形测量装置实现的坡体变形监测系统，其特征在于，将所述坡体变形测量装置布置在坡体内部，所述坡体变形测量装置布置满足条件包括：保证坡体变形测量装置不会被下滑土体裹挟移动、保证转子（2）位于坡体内部不同位置、保证转子（2）转动方向与坡向相同；每一坡体变形测量装置对应一个监测点A，有三维坐标(x,y,z)，所有监测点A构成监测网格MN，数据中心（5）记录所有监测点A三维坐标，所述信号记录器（32）与数据中心（5）通信连接，当转子（2）转动并与定子（1）与间产生感应电流后，信号组件（3）将电脉冲信号传输至数据中心（5）。
6.根据权利要求5所述坡体变形监测系统，其特征在于：所述数据中心（5）利用电脉冲信号分析生成原始位移数据RD，所述原始位移数据RD包括各监测点处的土体位移时程数据；任一监测点A i 土体位移时程D i (t)依式1计算确定，所述数据中心（5）利用原始位移数据RD执行坡体变形测量运算；
    式1
式1中，D i (t)—监测点A i 土体位移时程，
t i1 —电脉冲信号起始时刻，单位s，电脉冲信号记录，
G—电脉冲信号时程与角速度时程的变换函数，依实际角速度时程和电脉冲信号时程进行试验确定，
R—转子（2）半径，单位cm，依坡体变形测量装置结构参数确定，
U i(t)—电脉冲信号时程函数，电脉冲信号记录，
t—电脉冲信号时程中某一时刻，单位s。
7.根据权利要求6所述坡体变形监测系统，其特征在于：所述坡体变形测量运算包括坡体变形及滑坡过程模型构建方法。
8.坡体变形过程模型构建方法，其特征在于：基于监测坡体内部位移时程数据构建滑动面轨迹线模型，依如下步骤实施：
步骤S1、采集监测数据
在监测坡体内部分散布置n个监测点A，n≥18，每一监测点A的xyz三维坐标记为A i (x i ,y i ,z i ), i=1,2,3…n，所有监测点A构成监测网格MN；所述xyz三维坐标系，y轴沿坡向且平行于大地水准面、z轴沿坡体深度；
标记任一监测点A i 的近邻监测点A i,j , j=1,2,3…8，所述近邻监测点A i,j 是将监测网格MN中所有监测点投影到z=0平面上后，在A i (x i ,y i )周围8个等分方位扇区γ内与A i 直线距离最小的监测点，A i 与A i,j 间连接线是空间方位连线l i,j ，以A i 为中心的A i,j 与l i,j 组成搜索簇C i ；
采集坡体内部原始位移数据RD，所述原始位移数据RD包括监测网格MN各监测点处的土体位移时程数据，对于任一监测点A i 土体位移时程D i (t)数据，标记位移起始时间t i1 、终止时间t i2 、位移变化持时Δt i ；对于监测网格MN总土体位移时程D(t)数据，标记位移起始时间T 1 、终止时间T 2 ；
对于任一搜索簇C i ，提取A i 与A i,j 间的空间距离d i,j 与仰角α i,j 数据，依式2计算A i 与A i,j 在任意t时位移差ΔD i,j (t)；
    式2
式2中，D i (t)、D i,j (t)分别是A i 与A i,j 在任意t时的位移，根据原始位移数据RD确定；
步骤S2、构建滑坡体滑动面数字模型
步骤S21、在总土体位移时程D(t)中，标记y轴最大值所在监测点A为下顶点(X down , Y max,  Z down )、y轴最小值所在监测点A为上顶点(X up , Y min, Z up )、x轴最左端值所在监测点A为左顶点(X left , Y left , Z left )、x轴最右端值所在监测点A为右顶点(X right , Y right , Z right )，4平面X=X left 、X=X right 、Y=Y min、Y=Y max及坡表平面所围立方体空间为滑坡体搜索空间V；
步骤S22、在滑坡体搜索空间V内，所有监测点与空间方位连线l i,j 构成搜索网格N；
步骤S23、在搜索网格N中，将最早出现位移数据的监测点A标记为初始轨迹点p1，搜索初始轨迹点p1所在搜索簇C p1 中搜索值k最大者标记为第2轨迹点p2，连接p1到p2，搜索第2轨迹点p2所在搜索簇C p2 中搜索值k最大者标记为第3轨迹点p3，连接p2到p3，以此类推搜索滑坡体搜索网N直至N内所有监测点A依次连接，所得即为滑动面轨迹线模型；
所述搜索值k依式3计算确定，
    式3
式3中，t 1 —搜索簇C i 内最后一个t i1 ，根据原始位移数据RD确定，
D i,j (t 1 )—A i 与A i,j 在t 1 时的位移差，依式3确定，
d i,j —A i 与A i,j 间的空间距离，基本数据确定。
9.根据权利要求8所述坡体变形过程模型构建方法，其特征在于：标记任一监测点A i 的近邻监测点A i,j 时，以A i 为中心划定边长a的正方形框并8等分，得到8个等分方位扇区γ，每一扇区γ内与A i 直线距离最小的监测点即为A i 的近邻监测点A i,j ，边长a是8个方向上最远A i,j 与该A i 距离的2倍。
10.根据权利要求9所述坡体变形过程模型构建方法，其特征在于：对步骤S2所得滑动面轨迹线模型做修正，构建滑动面模型；依如下步骤实施：
步骤S3、构建滑动面模型
步骤S31、构建滑动面路径r
对于任一搜索簇C i ，依式4计算t 2 时滑动面模型中自任一监测点A i 起的滑动面路径r与该A i 起的空间方位连线l i,j 夹角δ i,j ，所述t 2 是搜索簇C i 内最后一个t i2 ，
    式4
若δ i,j ＝0，标记l i,j 为自监测点A i 起的滑动面路径段r′；若0°<δ i,j <90°，依式5计算计算滑动面倾角β i,j ，将自监测点A i 起的l i,j 保持其z轴方位角不变并在xy平面上逆时针转动角度β i,j 后标记为自监测点A i 起的滑动面路径段r′，所有滑动面路径段r′集合构成滑动面路径r；
    式5
步骤S32、计算滑动面走向角λ
依式6计算滑动面走向角λ以确定滑动面空间朝向；
    式6
式6中，θ—监测坡体坡向，单位°，监测坡体基本数据确定；
步骤S33、构建滑动面模型
滑动面路径r与滑动面走向角λ构成滑动面模型。
11.根据权利要求10所述坡体变形过程模型构建方法，其特征在于：还包括构建滑坡周界演变模型，依如下步骤实施：
步骤S4、构建滑坡周界演变模型
在滑动面轨迹线模型中，自初始轨迹点p1的t 1 时刻起，标记各轨迹点所在搜索簇C i 均出现记录时的t i1 ，利用监测网格MN总土体位移时程D(t)数据拟合得到各监测点t i1 时刻的速度曲面VS，解算各速度曲面VS在v=0条件的边界曲面，得到各监测点t i1 时刻的速度边界曲面，求解所有速度边界曲面的最小闭合包络面，所得闭合区域即为三维滑坡周界演变模型。
12.根据权利要求7所述坡体变形监测系统，其特征在于：所述坡体变形及滑坡过程模型构建方法是权利要求8～11任一所述坡体变形过程模型构建方法。
13.一种基于权利要求8～11任一所述坡体变形过程模型构建方法的应用，其特征在于：应用一：在坡体变形/滑坡灾害监测预警中的应用；或者应用二：在坡体变形/滑坡灾害评估中的应用；或者应用三：在权利要求5所述坡体变形监测系统的坡体变形测量运算中应用。
CN202310237230.9A 2023-03-13 2023-03-13 坡体变形测量装置与监测系统、过程模型构建方法、应用 Active CN115930769B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310237230.9A CN115930769B (zh) 2023-03-13 2023-03-13 坡体变形测量装置与监测系统、过程模型构建方法、应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310237230.9A CN115930769B (zh) 2023-03-13 2023-03-13 坡体变形测量装置与监测系统、过程模型构建方法、应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115930769A true CN115930769A (zh) 2023-04-07
CN115930769B CN115930769B (zh) 2023-06-06

Family

ID=86556248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310237230.9A Active CN115930769B (zh) 2023-03-13 2023-03-13 坡体变形测量装置与监测系统、过程模型构建方法、应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115930769B (zh)

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB908467A (en) * 1957-09-24 1962-10-17 Emi Ltd Improvements relating to borehole survey apparatus
US3765230A (en) * 1970-04-04 1973-10-16 Kraftwerk Union Ag Method of measuring intrinsic stresses in structural components of machines and apparatus and devices for performing such method
CN1738725A (zh) * 2003-01-17 2006-02-22 Vasa传感器股份公司 传感器装置
EP1914135A1 (en) * 2006-10-18 2008-04-23 Goodrich Corporation Wear compensated torque measurement system
CN101174784A (zh) * 2007-10-31 2008-05-07 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所 用于大型天文望远镜的超低速精密弧线电机
CN101344402A (zh) * 2008-09-03 2009-01-14 中国科学院电工研究所 一种用于超导球形转子的光纤测量装置及测量方法
CN101552092A (zh) * 2003-04-25 2009-10-07 梅特格拉斯公司 电感器件、构造非晶态金属体磁元件的方法及生产工艺
JP2012103006A (ja) * 2010-11-05 2012-05-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ロータの歪計測装置、及び線材取付具
CN106017518A (zh) * 2016-06-07 2016-10-12 九江精达检测技术有限公司 一种基于圆感应同步器的角度编码器及制备方法
RU193505U1 (ru) * 2019-08-27 2019-10-31 Акционерное общество "Чебоксарский электроаппаратный завод" Бесконтактный синусно-косинусный вращающийся трансформатор (резольвер)
CN112067636A (zh) * 2020-08-21 2020-12-11 北京科技大学 岩石含冰裂隙的冻胀变形扩展实时监测系统及其监测方法
US20210305881A1 (en) * 2020-03-24 2021-09-30 Skf Magnetic Mechatronics System for compensating for the stresses applied to a bearing supporting a rotor shaft of a rotating machine
CN113574347A (zh) * 2019-03-14 2021-10-29 伟摩有限责任公司 用于旋转编码器校准的设备和方法
CN115541075A (zh) * 2022-11-25 2022-12-30 云南省交通发展投资有限责任公司 浅埋隧道围岩应力的测量探头、安装设备及使用方法

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB908467A (en) * 1957-09-24 1962-10-17 Emi Ltd Improvements relating to borehole survey apparatus
US3765230A (en) * 1970-04-04 1973-10-16 Kraftwerk Union Ag Method of measuring intrinsic stresses in structural components of machines and apparatus and devices for performing such method
CN1738725A (zh) * 2003-01-17 2006-02-22 Vasa传感器股份公司 传感器装置
CN101552092A (zh) * 2003-04-25 2009-10-07 梅特格拉斯公司 电感器件、构造非晶态金属体磁元件的方法及生产工艺
EP1914135A1 (en) * 2006-10-18 2008-04-23 Goodrich Corporation Wear compensated torque measurement system
CN101174784A (zh) * 2007-10-31 2008-05-07 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所 用于大型天文望远镜的超低速精密弧线电机
CN101344402A (zh) * 2008-09-03 2009-01-14 中国科学院电工研究所 一种用于超导球形转子的光纤测量装置及测量方法
JP2012103006A (ja) * 2010-11-05 2012-05-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ロータの歪計測装置、及び線材取付具
CN106017518A (zh) * 2016-06-07 2016-10-12 九江精达检测技术有限公司 一种基于圆感应同步器的角度编码器及制备方法
CN113574347A (zh) * 2019-03-14 2021-10-29 伟摩有限责任公司 用于旋转编码器校准的设备和方法
RU193505U1 (ru) * 2019-08-27 2019-10-31 Акционерное общество "Чебоксарский электроаппаратный завод" Бесконтактный синусно-косинусный вращающийся трансформатор (резольвер)
US20210305881A1 (en) * 2020-03-24 2021-09-30 Skf Magnetic Mechatronics System for compensating for the stresses applied to a bearing supporting a rotor shaft of a rotating machine
CN112067636A (zh) * 2020-08-21 2020-12-11 北京科技大学 岩石含冰裂隙的冻胀变形扩展实时监测系统及其监测方法
CN115541075A (zh) * 2022-11-25 2022-12-30 云南省交通发展投资有限责任公司 浅埋隧道围岩应力的测量探头、安装设备及使用方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
常正峰;黄文新;胡育文;刘陵顺;: "基于二维解析法的光滑表面实心转子感应电机附加损耗的研究", 中国电机工程学报 *
武亮;彭东林;汤其富;鲁进;陈锡候;: "寄生式时栅位移传感器测量原理与结构优化", 仪器仪表学报 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115930769B (zh) 2023-06-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105765408B (zh) 用于分析位于地下矿场巷道上方的层的方法及系统
CN102998029B (zh) 一种滑坡演化过程物理模型多场信息监测方法
CN110795878B (zh) 一种隧道涌水量预测方法
US11320358B2 (en) Method, a system, and a computer program product for determining soil properties using pumping tests
CN109543356A (zh) 考虑空间非平稳性的海洋内部温盐结构遥感反演方法
CN106706029B (zh) 一种面向地下结构施工的土体性能监测装置及其工作方法
CN107817207B (zh) 一种基坑渗透系数的计算方法及其自动化监测装置
CN102175288A (zh) 一种在线测量河道或渠道流量的方法及专用装置
CN103882891B (zh) 利用红外热场快速预测地下连续墙侧壁渗漏的方法
CN106441272A (zh) 一种管道清堵机器人自动快速定位系统及方法
JP5915916B1 (ja) 観測システム
CN108303512B (zh) 一种原位测试土水特征曲线的方法
CN108801219A (zh) 水下抛泥模型试验地形实时测量系统及其测量方法
CN103277084A (zh) 一种基于电导探针阵列传感器的水平井多参数估计方法
CN115930769A (zh) 坡体变形测量装置与监测系统、过程模型构建方法、应用
CN113484210B (zh) 一种强风化层弥散度现场尺度试验测定方法
RU2600806C2 (ru) Способы и системы для определения зазора между скважинным прибором и геологической формацией
JP7081945B2 (ja) 温度管理装置、温度管理システム、温度管理方法、およびプログラム
CN107272080B (zh) 一种地下水渗漏通道勘察的场标准化分析方法
CN109868803B (zh) 一种冻胀应力检测装置及其检测方法
CN116165718A (zh) 土石坝渗流安全的测定方法、装置、电子设备及介质
CN106404161B (zh) 一种对隧道施工振动位置精确定位的计算方法
CN108981814A (zh) 一种用于监测巷道围岩实时参数的装置及方法
CN102536221A (zh) Pnt井内流体时间谱评价方法
CN105332696B (zh) 水平井多参数组合找水测量装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant