本发明涉及智能监测,特别是涉及一种软岩边坡滑坡智能监测预警系统。
背景技术:
1、边坡安全稳定是露天矿山开采的前置条件,滑坡是指由于地质环境的变化,岩体中的粘土、页岩和泥岩出现松动,有顺着原来的坡向下滑的现象,滑坡灾害易导致人员伤亡、机械设备损坏。因此,滑坡监测研究越来越重要。
2、现有技术方案根据传统的极限平衡方法和基于弹塑性力学本构模型的数值模拟方法,结果表明软岩边坡滑坡处于稳定状态,而现实工程实际中沿这类软岩边坡滑坡发生过多次大规模滑动破坏。软岩边坡滑坡具有力学强度低、水理性质差、流变效应明显等特性。在目前研究软岩边坡滑坡稳定性最常用的强度折减法,考虑蠕变特性的强度折减法研究得到了软岩边坡滑坡长期稳定性系数,未将软岩边坡滑坡的安全系数与软岩边坡滑坡的演化过程、软岩边坡滑坡监测点的位移等综合考虑,进而无法准确判断出软岩边坡滑坡的稳定性。
3、此不足导致了目前对软岩边坡滑坡的长期稳定性评价和监测预警等研究存在阻碍。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种软岩边坡滑坡智能监测预警系统,以解决上述现有技术存在的问题,能够准确判断出软岩边坡滑坡的稳定性。
2、为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
3、一种软岩边坡滑坡智能监测预警系统,包括:
4、模型构建模块,用于获取软岩边坡滑坡试样,对所述软岩边坡滑坡试样进行水力耦合试验,构建软岩边坡滑坡在干湿循环条件下的崩解深度模型;
5、裂纹深度获取模块,用于当软岩边坡滑坡范围内出现强降雨后,采集所述软岩边坡滑坡范围内所出现的崩解裂纹,根据所述崩解深度模型,获取各个崩解裂纹的崩解裂纹深度;
6、预警模块,用于根据各个崩解裂纹的崩解裂纹深度,通过有限元软件构建含裂隙的软岩边坡滑坡物理模型,根据滑坡施工方案,设置监测位点,对所述含裂隙的软岩边坡滑坡物理模型进行模拟,获取所述软岩边坡滑坡的边坡表面和内部位移变化以及崩解裂纹演化过程,根据所述边坡表面和内部位移变化以及崩解裂纹演化过程进行预警。
7、可选地,构建所述软岩边坡滑坡在干湿循环条件下的崩解深度模型的方法为:
8、
9、其中,δh为崩解深度,δm为崩解物干质量,ρ为崩解物干密度,a为水气交换面的面积。
10、可选地,所述裂纹深度获取模块包括:
11、裂纹深度获取单元,用于对所述软岩边坡滑坡所在范围进行网格划分,基于所采集的软岩边坡滑坡范围内所出现的崩解裂纹,对未在单独网格内的崩解裂纹进行网格融合,直至将所述崩解裂纹都包含在网格内;
12、确定所述网格的高度,通过所述网格的高度结合网格面积,确定各个网格所在软岩边坡滑坡的质量、密度和水气交换面的面积,将所述各个网格所在软岩边坡滑坡的质量、密度和水气交换面的面积输入所述崩解深度模型,获取各个崩解裂纹的崩解裂纹深度。
13、可选地,所述预警模块包括:
14、解裂纹演化单元,用于根据所述滑坡施工方案,确定施工中面波,将所述面波输入所述含裂隙的软岩边坡滑坡物理模型进行模拟,分析含裂隙的软岩边坡滑坡物理模型在反复动荷载作用下的含裂隙软岩边坡滑坡损伤断裂过程,获取含裂隙软岩边坡滑坡损伤演化规律和损伤演化过程的能量耗散机制,得出裂纹间断应力能量场,确定崩解裂纹的启裂扩展方向,获取含裂隙的软岩边坡滑坡物理模型在反复动荷载作用下的崩解裂纹演化过程。
15、可选地,所述预警模块还包括:
16、位移变化单元,用于根据滑坡施工方案设置监测位移点,基于所述监测位移点,获取施工中的监测数据;
17、将所述监测数据输入所述含裂隙的软岩边坡滑坡物理模型,分析软岩边坡滑坡表面及内部位移变化情况,获取所述软岩边坡滑坡的边坡表面和内部位移变化。
18、可选地,所述监测位移点包括:深层土体位移监测点、坡顶位移监测点以及水准基点。
19、可选地,所述预警模块还包括:
20、报警单元,用于设置裂纹演化阈值,当所述崩解裂纹演化过程超过所述裂纹演化阈值,则发出报警;
21、设置边坡表面和内部位移变化阈值,当所述边坡表面和内部位移变化超过所述边坡表面和内部位移变化阈值,则发出报警。
22、可选地,所述预警模块还包括:
23、方案整改单元,用于根据所述边坡表面和内部位移变化以及崩解裂纹演化过程,通过有限元软件对下一阶段的滑坡施工方案进行模拟,从而整改下一阶段的滑坡施工方案。
24、本发明的有益效果为:
25、本发明通过获取软岩边坡滑坡试样,对软岩边坡滑坡试样进行水力耦合试验,构建软岩边坡滑坡在干湿循环条件下的崩解深度模型,描述干湿循环作用下软岩本构特性,当软岩边坡滑坡范围内出现强降雨后,采集软岩边坡滑坡范围内所出现的崩解裂纹,能够迅速获取各个崩解裂纹的崩解裂纹深度,实现强降雨条件下边坡失稳特性描述,揭示水力诱发软岩边坡灾变机理并确定终态破坏模式。
26、本发明通过构建含裂隙的软岩边坡滑坡物理模型,根据滑坡施工方案,对含裂隙的软岩边坡滑坡物理模型进行模拟,获取软岩边坡滑坡的边坡表面和内部位移变化以及崩解裂纹演化过程,整改下一阶段的滑坡施工方案,充分地发挥了监测仪器的作用,为边坡安全系数的计算提供重要依据,并可指导支护结构的设计以及维护工作。
1.一种软岩边坡滑坡智能监测预警系统,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的软岩边坡滑坡智能监测预警系统,其特征在于,构建所述软岩边坡滑坡在干湿循环条件下的崩解深度模型的方法为:
3.根据权利要求1所述的软岩边坡滑坡智能监测预警系统,其特征在于,所述裂纹深度获取模块包括:
4.根据权利要求1所述的软岩边坡滑坡智能监测预警系统,其特征在于,所述预警模块包括:
5.根据权利要求1所述的软岩边坡滑坡智能监测预警系统,其特征在于,所述预警模块还包括:
6.根据权利要求5所述的软岩边坡滑坡智能监测预警系统,其特征在于,所述监测位移点包括:深层土体位移监测点、坡顶位移监测点以及水准基点。
7.根据权利要求1所述的软岩边坡滑坡智能监测预警系统,其特征在于,所述预警模块还包括:
8.根据权利要求1所述的软岩边坡滑坡智能监测预警系统,其特征在于,所述预警模块还包括: