本發(fā)明屬于邊坡位移監(jiān)測(cè)與災(zāi)害預(yù)警領(lǐng)域，具體涉及一種邊坡位移監(jiān)測(cè)預(yù)警方法及測(cè)斜儀。

背景技術(shù)：

1、隨著對(duì)礦產(chǎn)資源的需求不斷增加，露天礦山的開(kāi)采深度也在逐漸增加，相應(yīng)地，露天礦山邊坡問(wèn)題已經(jīng)成為研究的重點(diǎn)之一。與其他工程類(lèi)邊坡不同，露天礦山邊坡具有明顯的動(dòng)態(tài)性特征，隨著采礦活動(dòng)的進(jìn)行，巖體會(huì)經(jīng)歷卸荷過(guò)程，開(kāi)挖深度和礦區(qū)邊坡的高度、角度不斷增加，加之開(kāi)采過(guò)程中的影響因素復(fù)雜，工程活動(dòng)多樣，如果不能及時(shí)獲取邊坡深部和表面的位移變化數(shù)據(jù)，可能導(dǎo)致整個(gè)邊坡發(fā)生變形、失穩(wěn)等嚴(yán)重后果。因此，采用合適的監(jiān)測(cè)儀器實(shí)現(xiàn)深部和表面變形的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)及預(yù)警已經(jīng)成為露天礦山生產(chǎn)信息化和自動(dòng)化的必然要求。

2、目前用于監(jiān)測(cè)邊坡深部位移的柔性測(cè)斜儀多數(shù)默認(rèn)測(cè)斜儀頂部或者底部監(jiān)測(cè)點(diǎn)作為參考點(diǎn)，假設(shè)參考點(diǎn)的坐標(biāo)不發(fā)生變化，依據(jù)參考點(diǎn)坐標(biāo)推算出其他監(jiān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)和位移變化。然而，測(cè)斜儀監(jiān)測(cè)的邊坡區(qū)域可能存在整體滑動(dòng)的情況，在這種情況下，參考點(diǎn)的坐標(biāo)隨之改變，傳統(tǒng)方法所得到的數(shù)據(jù)無(wú)法真實(shí)反映邊坡深部和表面位移的變化情況以及邊坡整體運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。因此，迫切需要一種適用于露天礦山邊坡位移監(jiān)測(cè)及預(yù)警的方法和測(cè)斜儀裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出一種邊坡位移監(jiān)測(cè)預(yù)警方法及測(cè)斜儀，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種測(cè)斜儀，所述的測(cè)斜儀包括gps定位裝置、監(jiān)測(cè)點(diǎn)和測(cè)斜儀連接桿；測(cè)斜儀連接桿上均布監(jiān)測(cè)點(diǎn)，頂端的監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)為監(jiān)測(cè)零點(diǎn)，gps定位裝置嵌入測(cè)斜儀的頂端監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

4、一種邊坡位移監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，步驟為：(1)在測(cè)斜儀安裝前，將gps定位裝置嵌入測(cè)斜儀連接桿的頂端監(jiān)測(cè)點(diǎn)，即監(jiān)測(cè)零點(diǎn)。在測(cè)斜儀安裝時(shí)，監(jiān)測(cè)零點(diǎn)位于地表，gps定位裝置自動(dòng)獲取監(jiān)測(cè)零點(diǎn)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)三維坐標(biāo)信息，將監(jiān)測(cè)零點(diǎn)作為參考點(diǎn)時(shí)，克服了傳統(tǒng)方法中參考點(diǎn)坐標(biāo)發(fā)生變化導(dǎo)致其他監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)與實(shí)際不相符的問(wèn)題。(2)基于測(cè)斜儀獲取滑坡深部的測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)這些測(cè)量數(shù)據(jù)依據(jù)監(jiān)測(cè)零點(diǎn)進(jìn)行換算處理，自動(dòng)獲取有效深部x、y、z方向的位移量以及累計(jì)合位移，得出邊坡深部各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)際位移和運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。(3)與提出的預(yù)警閾值進(jìn)行比較，如果超出預(yù)警閾值，系統(tǒng)將自動(dòng)發(fā)出預(yù)警信息，以便現(xiàn)場(chǎng)施工人員能夠及時(shí)做出判斷并進(jìn)行撤離。

5、所述步驟(2)：選定所監(jiān)測(cè)的區(qū)域，規(guī)劃監(jiān)測(cè)點(diǎn)2的布置，對(duì)邊坡進(jìn)行鉆孔，安裝測(cè)斜儀5，系統(tǒng)自動(dòng)獲取監(jiān)測(cè)零點(diǎn)初始坐標(biāo)d0(x0，y0，z0)，記錄各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)2的距離和埋置深度，然后，通過(guò)角度位移原理計(jì)算出其他各監(jiān)測(cè)點(diǎn)2的坐標(biāo)。當(dāng)邊坡發(fā)生位移時(shí)，測(cè)斜儀5跟隨巖土體發(fā)生位移，此時(shí)測(cè)斜儀5自動(dòng)讀取各監(jiān)測(cè)點(diǎn)2所偏移的角度，利用頂部的gps定位裝置1自動(dòng)獲取監(jiān)測(cè)零點(diǎn)的實(shí)時(shí)坐標(biāo)d'0，接下來(lái)運(yùn)用角度位移原理計(jì)算出邊坡體深部在x、y、z方向?qū)嶋H發(fā)生的位移。

6、具體計(jì)算步驟如下所示：

7、首先，根據(jù)監(jiān)測(cè)零點(diǎn)初始坐標(biāo)d0可以自動(dòng)獲得各監(jiān)測(cè)點(diǎn)di坐標(biāo)(xdi，ydi，zdi)，當(dāng)邊坡發(fā)生滑動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)獲取監(jiān)測(cè)零點(diǎn)實(shí)時(shí)坐標(biāo)d'0(x'0，y0'，z'0)，以監(jiān)測(cè)零點(diǎn)實(shí)時(shí)坐標(biāo)d'0為參考點(diǎn)計(jì)算出其他各監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)時(shí)坐標(biāo)di'(x'di，yd'i，z'di)，其他各監(jiān)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)根據(jù)下面公式計(jì)算得到：

8、x'di＝x'0+∑lxisinαxi

9、yd'i＝y(tǒng)0'+∑lyisinαyi

10、z'di＝z'0-∑licosαzi

11、其中，li為第i節(jié)連接桿(3)的長(zhǎng)度、lxi為li在x-z平面的投影，αxi為lxi與z坐標(biāo)軸正方向的夾角、lyi為li在y-z平面的投影，αiy為lyi與z坐標(biāo)軸正方向的夾角、αzi為li與z坐標(biāo)軸正方向的夾角。接下來(lái)計(jì)算各監(jiān)測(cè)點(diǎn)在x、y、z方向上的位移大?。?/p>

12、

13、最后得出各監(jiān)測(cè)點(diǎn)在水平δvdi和豎直δhdi方向的位移大?。?/p>

14、

15、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提出的邊坡位移監(jiān)測(cè)預(yù)警方法及測(cè)斜儀克服了傳統(tǒng)方法無(wú)法準(zhǔn)確得出參考點(diǎn)的坐標(biāo)導(dǎo)致所得到的數(shù)據(jù)不能真實(shí)反映邊坡深部和表面位移的變化以及邊坡整體運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)造成結(jié)果不準(zhǔn)確等問(wèn)題，能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確對(duì)露天礦山邊坡深部位移變化7×24小時(shí)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，及時(shí)分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并且根據(jù)提出的預(yù)警閾值實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)預(yù)警，礦山工作人員根據(jù)預(yù)警信息做出邊坡加固設(shè)計(jì)或及時(shí)撤離工作人員等，有效避免人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，為礦山工程安全運(yùn)營(yíng)、生產(chǎn)信息化和自動(dòng)化提供了有力的技術(shù)保障。

技術(shù)特征：

1.一種測(cè)斜儀，其特征在于，所述的測(cè)斜儀包括gps定位裝置(1)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)(2)和測(cè)斜儀連接桿(3)；測(cè)斜儀連接桿(3)上均布監(jiān)測(cè)點(diǎn)(2)，最頂端的監(jiān)測(cè)點(diǎn)(2)設(shè)為監(jiān)測(cè)零點(diǎn)，gps定位裝置(1)嵌入測(cè)斜儀(5)的頂端監(jiān)測(cè)點(diǎn)(2)。

2.一種邊坡位移監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，其特征在于，需要采用權(quán)利要求1所述的測(cè)斜儀，步驟為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種邊坡位移監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，其特征在于，進(jìn)一步地，所述步驟(2)：選定所監(jiān)測(cè)的區(qū)域，規(guī)劃監(jiān)測(cè)點(diǎn)(2)的布置，對(duì)邊坡進(jìn)行鉆孔，安裝測(cè)斜儀(5)，系統(tǒng)自動(dòng)獲取監(jiān)測(cè)零點(diǎn)初始坐標(biāo)d0(x0，y0，z0)，記錄各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)(2)的距離和埋置深度，然后，通過(guò)角度位移原理計(jì)算出其他各監(jiān)測(cè)點(diǎn)(2)的坐標(biāo)；當(dāng)邊坡發(fā)生位移時(shí)，測(cè)斜儀(5)跟隨巖土體發(fā)生位移，此時(shí)測(cè)斜儀(5)自動(dòng)讀取各監(jiān)測(cè)點(diǎn)(2)所偏移的角度，利用頂部的gps定位裝置(1)自動(dòng)獲取監(jiān)測(cè)零點(diǎn)的實(shí)時(shí)坐標(biāo)d'0，接下來(lái)運(yùn)用角度位移原理計(jì)算出邊坡體深部在x、y、z方向?qū)嶋H發(fā)生的位移。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種邊坡位移監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，其特征在于，進(jìn)一步地，具體計(jì)算步驟如下所示：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種邊坡位移監(jiān)測(cè)預(yù)警方法及測(cè)斜儀，屬于邊坡位移監(jiān)測(cè)與災(zāi)害預(yù)警領(lǐng)域。在測(cè)斜儀安裝前，將GPS定位裝置嵌入測(cè)斜儀連接桿的頂端監(jiān)測(cè)點(diǎn)，即監(jiān)測(cè)零點(diǎn)。在測(cè)斜儀安裝時(shí)，監(jiān)測(cè)零點(diǎn)位于地表，GPS定位裝置自動(dòng)獲取監(jiān)測(cè)零點(diǎn)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)三維坐標(biāo)信息。基于測(cè)斜儀獲取滑坡深部的測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)這些測(cè)量數(shù)據(jù)依據(jù)監(jiān)測(cè)零點(diǎn)進(jìn)行換算處理，自動(dòng)獲取有效深部X、Y、Z方向的位移量以及累計(jì)合位移，得出邊坡深部各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)際位移和運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。與提出的預(yù)警閾值進(jìn)行比較，如果超出預(yù)警閾值，系統(tǒng)將自動(dòng)發(fā)出預(yù)警信息，以便現(xiàn)場(chǎng)施工人員能夠及時(shí)做出判斷并進(jìn)行撤離。本發(fā)明為礦山工程安全運(yùn)營(yíng)、生產(chǎn)信息化和自動(dòng)化提供了有力的技術(shù)保障。

技術(shù)研發(fā)人員：李莉,梁正召,王上上,趙成業(yè),梁凱河,王勇,馬天輝,郝宇,陳凡,陶焱,王家寶,余國(guó)鋒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：大連理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17