中国安全科学学报 ›› 2022, Vol. 32 ›› Issue (3): 116-122.doi: 10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2022.03.016
收稿日期:2021-12-12
修回日期:2022-02-15
出版日期:2022-08-23
作者简介:![]() |
冯 巩 (1992—),男,湖北咸宁人,硕士研究生,主要研究方向为露天矿边坡监测预警。E-mail: xujing899213@qq.com。 |
基金资助:
FENG Gong1(
), XIA Yuanyou1, WANG Zhide1, YAN Minjia2
Received:2021-12-12
Revised:2022-02-15
Published:2022-08-23
摘要:
为有效利用露天矿边坡安全预警监测中的多测点信息,考虑边坡通常以位移监测为主,且随开采进程测点布设时间不同及坡高的动态变化特性,提出基于位移信息融合的露天矿边坡动态预警方法。首先,以监测剖面为单元,采用数值模拟方法确定各监测剖面位移动态分级预警阈值;然后,采用联邦Kalman滤波融合同一监测剖面多测点位移监测信息,获得表达各监测剖面实时稳定状态的动态位移融合值;最后,通过比较监测剖面动态位移融合值和位移动态分级预警阈值,实时动态预警边坡各监测剖面的稳定性状态。重庆忠县某石灰岩露天矿边坡的监测预警应用表明:该预警方法不仅能充分利用多测点信息,实时分区安全预警边坡,而且可以预判边坡未来开挖过程的稳定性。
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表4
剖面位移分级预警阈值与边坡高度关系
| 监测 剖面 | 边坡安全系数1.15 | 边坡安全系数1.05 | ||
|---|---|---|---|---|
| 拟合曲线表达式 | 拟合相关系数R2 | 拟合曲线表达式 | 拟合相关系数R2 | |
| 17-17' | y=754exp(-x/71)+152 | 0.991 | y=624exp(-x/83)+204 | 0.995 |
| 18-18' | y=572exp(-x/283)-22 | 0.985 | y=844exp(-x/250)-45 | 0.979 |
| 19-19' | y=409exp(-x/225)+52 | 0.996 | y=492exp(-x/239)+84 | 0.996 |
| II-II' | y=495exp(-x/134)+146 | 0.990 | y=570exp(-x/150)+152 | 0.981 |
| III-III' | y=383exp(-x/100)+182 | 0.992 | y=448exp(-x/146)+164 | 0.998 |
| A-A' | y=319exp(-x/153)+178 | 0.999 | y=439exp(-x/304)+80 | 0.991 |
| F-F' | y=623exp(-x/97)+114 | 0.985 | y=610exp(-x/112)+114 | 0.998 |
表5
各GNSS监测点位移采集数据
| 测点编号 | 时间 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 2020-02-28 | 2020-03-28 | 2020-04-28 | 2020-05-28 | 2020-06-28 | 2020-07-28 | 2020-08-28 | 2020-09-28 | 2020-10-28 | |
| 18-1093 | 40.8 | 51.4 | 69.5 | 92.1 | 98.1 | 104.4 | 123.4 | 127.3 | 177.5 |
| 18-1138 | 11.7 | 15.1 | 55.1 | 56.9 | 76.8 | 83.2 | 93.2 | 115.7 | 163.3 |
| 18-1066 | 159.5 | 162.8 | 170.9 | 181.4 | 206.7 | 213.1 | 223.1 | 246.8 | 294.2 |
| 17-1066 | 34.3 | 44.4 | 55.1 | 56.9 | 76.8 | 83.2 | 87.2 | 115.7 | 163.3 |
| 17-1123 | 6.0 | 8.6 | 12.9 | 15.4 | 43.9 | 45.9 | 50.6 | 78.5 | 136.5 |
| 19-1060 | 12.4 | 17.8 | 24.3 | 29.0 | 53.4 | 54.8 | 56.7 | 91.4 | 122.8 |
| 19-1090 | 4.4 | 11.5 | 12.3 | 22.3 | 44.7 | 45.4 | 46.1 | 78.4 | 130.3 |
| II-1030 | 25.2 | 30.0 | 36.1 | 43.3 | 50.6 | 50.6 | 64.2 | 82.4 | 139.7 |
| III-1060 | 26.6 | 29.5 | 35.1 | 41.7 | 56.6 | 62.1 | 65.0 | 88.4 | 144.2 |
| A-1090 | 9.6 | 15.8 | 25.2 | 29.5 | 39.3 | 39.3 | 44.7 | 80.3 | 114.7 |
| F-1057 | 20.8 | 31.5 | 35.8 | 37.0 | 41.1 | 43.9 | 43.9 | 82.3 | 100.9 |
| F-1105 | 18.4 | 29.7 | 33.2 | 41.1 | 43.2 | 43.2 | 47.5 | 80.0 | 131.3 |
表6
17-17'监测剖面的位移融合值及预警状态
| 时间 | 边坡高 度/m | 位移融合 值/mm | 一级预警 值/mm | 二级预警 值/mm | 预警 状态 |
|---|---|---|---|---|---|
| 2020-04-28 | 112 | 31.6 | 307.7 | 365.8 | 安全 |
| 2020-05-28 | 112 | 34.3 | 307.7 | 365.8 | 安全 |
| 2020-06-28 | 124 | 59.2 | 283.5 | 344.1 | 安全 |
| 2020-07-28 | 124 | 61.6 | 283.5 | 344.1 | 安全 |
| 2020-08-28 | 124 | 65.7 | 283.5 | 344.1 | 安全 |
| 2020-09-28 | 135 | 93.2 | 264.6 | 326.7 | 安全 |
| 2020-10-28 | 144 | 145.5 | 251.2 | 314.1 | 安全 |
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