基于BiLSTM模型的边坡形变预测方法

针对矿山边坡形变预测精度低以及传统预测模型在边坡形变预测领域的缺陷,基于深度学习理论提出了双向长短时记忆(BiLSTM)模型,并引入相关实际生产数据对和静县备战铁矿东侧边坡形变进行预测,建立了卷积-长短时记忆(CNN-LSTM)模型,并将长短时记忆模型(LSTM)作为试验对照。结果表明:Bi LSTM模型预测精度较其他两种模型有明显提升,平均绝对误差(MAE)为98.176 mm,平均绝对百分比误差(MAPE)为4.16%,可用于中长期的露天矿山边坡形变预测。

南水北调中线渠首深挖方膨胀土渠段边坡形变时空演化规律分析

为研究渠首深挖方膨胀土渠段边坡形变规律,采用PS-InSAR和SBAS-InSAR融合的形变监测技术,处理2017-01-11—2019-12-27间88景Sentinel-1A升轨影像数据,获取并分析两岸渠段边坡的长时序形变速度和累计形变场,测试原状土体成分,分析地表形变与土体物理属性之间的相关性,讨论降雨对边坡形变的影响。结果表明:渠段边坡年平均形变速率为10~25 mm/a,最大累计形变量约60 mm,边坡总体处于抬升状态;试验区下位原状岩土层中膨胀土主要成分为伊利石,降雨作用下边坡出现反复抬升或下沉,形变峰值与丰水期降雨量密切相关,且呈一定滞后性,边坡形变的整体趋势可用渠段边坡形变量与时间之间的回归中线表征。

南水北调中线渠首深挖方段边坡形变预测

渠坡变形是南水北调正常运维过程的焦点问题之一。为了预测渠首深挖方渠段边坡形变,在监测点监测数据的基础上,构建了一种顾及季节指数的边坡形变预测模型(SIDP),预测深挖方渠坡9个监测点未来12个月的渠坡形变量,并利用实测数据验证了模型的可靠性。结果表明:9个监测点中,利用SIDP模型预测的最小和最大形变量分别为52 mm和83 mm,平均绝对误差和均方根误差的最大值分别为2.7 mm和3.4 mm,相关系数最低为0.832,最高为0.964,平均为0.921,说明预测结果可靠,预测精度较高。

基于光纤传感器的铁路工程边坡形变检测研究

针对铁路工程边坡形变检测,提出了基于光纤传感器的边坡形变检测方案,分析了其在边坡深部形变检测和边坡地表形变检测中的应用,介绍了采用光纤倾角传感器的边坡形变检测系统,对光纤倾角传感器的长期稳定性进行测试。结果表明,该系统能够实现在线实时边坡检测和数据传输。

雷达监测技术在矿山开采边坡形变监测中的应用

随着采矿活动的增加,高陡边坡成为矿山安全生产的重大隐患,严重威胁着矿山工作人员及采矿设施的安全。对矿山高陡边坡采用先进的监测技术,开展精准的监测预警工作,有效减少矿山边坡对采矿生产的威胁,是地质灾害监测和防治从业人员研究的热点方向。本文以某矿山护驾山边坡为例,采用GB-InSAR监测系统,通过雷达监测技术精准地预报了边坡形变,为矿山边坡治理提供指导,有效避免了次生灾害的发生。

雷达干涉测量在露天煤矿边坡形变监测中的应用

对雷达干涉测量技术的原理和数据处理流程进行分析,并详细描述在露天煤矿边坡形变监测中所使用的监测设备和参数设置,以及干涉图像处理和形变量提取的具体方法,包括相位解缠算法和S-InSAR算法的应用。在此基础上,结合露天煤矿边坡形变监测试验,对形变监测数据与实际边坡稳定性之间的关系进行研究,认为在露天煤矿中合理应用雷达干涉测量技术进行坡形变监测,可为矿山安全生产和环境保护提供有力保障。

GB-InSAR技术在边坡形变监测中的应用

高精度连续监测是边坡稳定性监测和评价的基础,与其他监测技术相比,GB-InSAR技术具有监测精度高、实时动态监测、全天候的优点,适合于露天复杂气候条件下的边坡形变监测。本文使用GB-InSAR技术对某公路边坡进行了形变监测,获得边坡最大形变量为-53.2 mm,且具有边坡上部形变量普遍且大于下部形变量的特征;边坡形变受降雨影响明显,边坡降雨期间形变量明显大于降雨后形变量,说明该边坡的形变主要集中于降雨期间;文章通过形变规律分析,为该边坡治理提供了重要的基础资料。

一种露天矿高边坡形变监测的新方法

针对露天矿高边坡监测精度要求高、实时性强、难以全面覆盖、接触困难等问题,分析了地基雷达测量的技术特点,研究了基于地基雷达的露天矿高边坡形变监测方法及大气扰动改正、时序分析等关键技术。结合三友矿边坡变形监测试验,给出了地基雷达数据的处理流程,基于振幅离散指数、估计的稳定性指数、位移精度等参数的雷达数据质量评价方法。针对露天矿边坡长时间、远距离监测中的大气扰动问题,探索了基于PSC网的大气校正方法,取得较好的大气改正效果,监测结果与高精度测量机器人的监测结果相一致,验证了所提监测方法的有效性。研究结果表明:监测目标区域稳定边坡雷达影像的振幅离散指数优于0.1,相位估计的稳定性指数大于10,位移精度优于0.2 mm。PSC网大气校正能有效消除昼夜温差和湿度引起的相位变化,实现亚毫米级测量精度。基于时序分析技术,实现露天矿高边坡微形变监测,为矿山边坡安全提供了一种新的监测方法。

三维激光扫描技术在矿山开采边坡形变监测中的应用

为了安全有效的对矿山开采边坡进行监测,对三维激光扫描技术进行应用研究。结果表明:矿山开采边坡形变对边坡土石方量、坡度、高程等影响较大,将土石方量、坡度、高程作为判断边坡形变的因子,进而分析边坡的稳定性,其应用效果良好,对矿山开采边坡灾害预警及治理具有重要意义。通过两种方法验证了三维激光扫描技术在土石方量计算中的误差,误差率为2.3%,能够满足矿山边坡形变监测误差要求。

水利水电工程边坡形变风险预测方法

为实现长期形变风险预测,设计一种水利水电工程边坡形变风险预测方法。通过地基雷达干涉测量技术获取边坡形变数据。处理雷达数据后,对边坡地质三维模型实施网格划分,构建边坡数值模拟计算模型。结合BP神经网络和GVD模型创建RGVNN模型,实现形变风险预测。对设计方法实施案例应用测试。测试结果表明:该方法不仅能够实现短期风险预测,还可以实现长期风险预测,说明该方法能够满足设计要求。

基于车载激光点云的高速铁路边坡形变检测

为保障高速铁路运行安全,必须定期地检测沿线边坡的形态变化,及时发现潜在的山体滑坡风险,为铁路安全管理部门提供检测数据支撑。首先利用车载激光雷达获取高速铁路沿线边坡三维点云数据,并将当期点云和基准点云进行配准;采用点云体素化方法降低离散空间点坐标的随机误差,并利用区域生长算法拟合生成多个区域平面。最后,提出边坡形变量计算方法,得到边坡形态变化检测结果。试验结果表明:利用车载激光点云能够高效地检测边坡形态变化,实现了提升高速铁路边坡检测效率的目的。

宝日希勒露天矿边坡滑前形变特征的时序InSAR分析

近年来,随着开采深度和边坡高度的不断增加,内蒙古宝日希勒露天矿区边坡稳定性问题日益突出,对矿区周围的工矿设备和工作人员的生命安全构成了威胁。2020年4月30日,该矿区工作帮发生体积约130万m~3的大型滑坡,为研究此次边坡滑前的形变特征,本文采用39景Sentinel-1A卫星IW模式序列影像,以时序合成孔径雷达干涉(InSAR)技术为处理方法,获取了2019年1月4日至2020年4月28日矿区边坡滑移前的形变信息。经分析,该矿区东侧工作帮在监测时段内存在明显形变迹象,边坡滑移区域最大形变量超过1 000 mm,且结合光学影像发现东侧边坡南端后缘于临滑前已出现明显的拉裂痕迹,InSAR监测结果与光学影像上滑坡发生后的轮廓位置相吻合。该结果表明InSAR技术在露天矿区边坡稳定性评价方面有很好的应用潜力,它能够在快速获取影像覆盖范围内各露天矿区边坡形变信息的基础上,为地面监测设备布设位置的合理选择提供指导。

露天矿边坡集成监测系统的研制

介绍了以GPS技术与测量机器人技术相结合开发出的露天矿边坡形变集成监测系统的结构、工作原理及应用实例。

露天矿边坡自动监测系统的开发与应用

测量机器人(即自动电子全站仪)固然可以对露天矿边坡进行自动化(或半自动化)外部形变监测。但测量机器人设站处(监测基点)的稳定性对监测精度的影响非常大。并且当测量视线被遮挡后测量机器人将无法监测相应的形变点。为了解决上述问题,笔者及科研组将GPS技术与测量机器人技术有机结合,开发出了露天矿边坡智能可动式自动监测系统。该系统彻底解决了监测基站不稳定对监测结果的影响问题,使监测的程序得以简化、监测的固定性投资成本得以降低。文章介绍了露天矿边坡智能可动式自动监测系统的结构、工作原理,给出了监测实例。以实际监测数据为依据,提出了露天矿边坡预警的基本准则。

雷达形变监测系统在蒙东能源协调开采区的应用

雷达边坡形变监测是掌握边坡稳定状况的有效手段,对地基差分干涉雷达工作原理及雷达系统组成进行了分析;结合区域特有的工程、地质特征,选择地基差分干涉雷达形变监测系统进行边坡监测;根据监测点的累积形变数据和形变速率数据,生成形变等值线图和形变速率大小分布图,由此确定出累积形变较大区域及范围,并进一步确定出潜在滑坡区。雷达形变监测系统在蒙东能源协调开采区的应用,实现了对雷达监测数据的综合分析利用,及开采过程中对边坡灾害的有效预报,确保了区域安全高效生产。

TCPInSAR与北斗在重载铁路边坡监测中的应用研究

针对传统人工测量方法不能全面准确分析边坡形变情况且存在滞后性的问题,本文提出了联合TCPInSAR技术和北斗卫星(BeiDou,BD)的多源卫星遥感手段的边坡监测方法,通过结合雷达卫星的高空间分辨率与北斗卫星的高时间分辨率,实现边坡监测的全面性及自动化。实验首先利用TCPInSAR对边坡及周围形变区域进行普查,分析时序演变情况,然后结合勘查资料和现场踏勘情况在边坡上安装北斗表面位移监测基站,并对获取到的数据进行分析,最终选择相同时间点的两种监测结果进行对比和分析。通过在大准铁路某边坡上应用结果表明,联合TCPInSAR和BD的方法监测结果的最大误差为5.71mm,平均误差为4.78mm,均方根误差为1.19 mm。实验结果证明该方法具有高效、精确、实用的特点,对将遥感与北斗卫星技术结合应用到重载铁路边坡监测中具有借鉴意义。

北斗卫星系统在排土场位移监测中的应用

根据露天矿山排土场边坡形变监测需要,在排土场地质条件及周边环境勘察结果的基础上,应用北斗高精度定位技术,分别在排土场1590、1586、1580平台边坡布设5个北斗位移监测点,实现对排土场边坡形变的实时监测。对连续10个月的形变监测数据的统计分析表明,排土场施工作业导致各监测点边坡垂直方向形变,1590平台边坡垂直形变显著(垂直形变月累积量平均约为6.0 mm),其他平台边坡垂直形变月累积量平均值小于3.0 mm,各监测点均未出现形变加速或阶跃变化,排土场边坡尚处于平稳期。北斗卫星系统在排土场位移监测中的应用,为边坡形变趋势预测和安全预警提供了自动化的监测手段和原始监测数据,保障了露天矿山排土场堆放作业的安全。

地基真实孔径雷达精度验证方法与实验研究

常规形变监测手段受限于数据精度、监测范围、适用环境等因素,严重制约滑坡、坍塌灾害的预警预报工作。基于差分干涉技术的微波遥感方法是进行非接触表面微小位移高精度监测的先进技术在应急救援、防灾减灾、矿山安全生产、边坡稳定性评估等方面均有有效应用。本文应用自研的地基真实孔径雷达系统,在分析信号模型的基础上,归纳了强散射特性目标回波数据处理流程,提出了适用于验证该类型雷达系统形变监测精度的方法。据此开展了基于三角板角反射器的点目标静止与位移实验,通过雷达回波幅值分析与点云数据拟合,判别预设目标空间位置并确定目标位移标准值,证明了所提方法的有效性和系统0.1 mm监测精度。在内蒙古黑岱沟露天煤矿进行边坡监测实验,结合若干点目标形变数据说明了系统良好的实用性。

基于三维激光扫描和T-样条曲面拟合的边坡变形监测方法

针对传统边坡监测方法存在的工作量大、数据不全面,模型建立困难、效果差、精度低等难点问题,提出了三维激光扫描技术和T-样条曲面拟合的边坡变形监测方法。该方法首先利用地面三维激光扫描技术对边坡进行外业扫描,完成对边坡数据的采集;对处理后的点云数据采用T-样条进行曲面拟合,得到五期高精度曲面模型并对边坡体整体进行形变分析;选取边坡体中稳定监测点的形变量与全站仪测量数据进行一致性检验,试验结果证明,三维激光扫描技术和T-样条曲面拟合结合的边坡变形监测方法,满足边坡形变监测要求。

FBG弯曲传感在滑坡预警监测中的应用研究

针对传统滑坡预警监测技术中存在的自动化程度较低、测量精度不高,不易对边坡实现大面积和长期可靠在线监测等不足,研究了采用光纤光栅(FBG)弯曲传感技术用于边坡表面形变及深部位移测量的结构原理及具体应用方式。在分析采用简支梁和悬臂梁两种结构实现FBG弯曲调谐原理的基础上,选择具有不同中心波长的FBG进行串接后,粘贴于弹性杆件PVC管上,实验验证了利用简支梁和悬臂梁两种FBG弯曲调谐结构实现边坡表面形变及深部位移进行原理性测量的可行性。实验结果表明,粘贴在PVC管上不同位置的FBG的波长变化量与该位置的形变量有着明显的线性对应关系;两种结构最大形变位置的FBG测量灵敏度分别为0.245nm/mm和0.166nm/mm;采用在PVC管两侧对称180°的位置粘贴FBG的方法,可在提高FBG检测灵敏度的同时,解决FBG温度及应变的交叉敏感问题,消除环境温度变化对FBG弯曲传感测量结果的影响。