基于电测量的边坡损伤现场测试方法、设备、存储介质

专利2025-10-31  5


本发明涉及岩土工程领域,尤其是涉及一种基于电测量的边坡损伤现场测试方法、设备、存储介质。


背景技术:

1、长期演化发展过程中,边坡可能受到地震、降雨等环境荷载的影响发生失稳破坏,并且在破坏后可能发生二次失稳。针对边坡复杂的演化发展特征,一般使用现场监测为边坡安全性评价和滑坡预警提供参考。

2、中国专利申请公开号cn110940794a公开了一种测试边坡稳定特性的综合试验方法,通过该原位试验、模型试验、和室内试验结合的方法,对边坡岩土体的物理性质、力学性质以及水理性质等进行精确测试,其结果能够更加真实的反应边坡岩土体承受荷载的历程,但是该技术还是使用物理性质等表象来进行试验,且需要进行多个复杂试验进行综合判断,工程适用性较弱,成本较高。

3、另外,中国专利申请公开号cn113484138a公开的一种基于电测量的边坡损伤现场测试方法,通过对土体进行室内三轴压缩试验、模型试验或现场试验,将岩土体损伤定义为割线模量的衰减,建立岩土体损伤与电阻率变化率的关系,来评估岩质边坡损伤累积。评估边坡稳定特性的试验方法已经取得一定的研究成果,但都需要进行复杂的系列试验,处理方法复杂、耗时。

4、综上,电测量法作为一种直观、快捷且无损的边坡测试技术,在岩土工程领域得到了应用,但电阻率与损伤变量关系不明确,仍然缺乏通过现场测试直接评估一般性边坡损伤的方法。


技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于电测量的边坡损伤现场测试方法、设备、存储介质,以解决或部分解决缺乏通过现场测试直接评估一般性边坡损伤的方法的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:

3、本发明的一个方面,提供了一种基于电测量的边坡损伤现场测试方法,包括如下步骤:

4、步骤s1,获取现场电法测量得到的边坡在不同时期的电参数数据和含水率数据;

5、步骤s2,获取边坡的正射影像,构建数字地形模型,通过网格化处理得到测线高程数据;

6、步骤s3,基于所述电参数数据和所述测线高程数据,通过平滑约束最小二乘优化,反演得到边坡电阻率剖面的电阻率数据;

7、步骤s4,获取土体损伤变量与含水率和土体电阻率之间的关系;

8、步骤s5,针对不同时期的边坡电阻率剖面进行网格化处理,基于所述电阻率数据和含水率数据计算土体损伤数值;

9、步骤s6,将土体损伤数值输入所述数字地形模型中,构建损伤变量剖面,实现边坡损伤现场测试。

10、作为优选的技术方案,所述的步骤s1中,利用预先布设在固定位置的测线和测点,通过对边坡进行多次现场电法测量,得到边坡在不同时期的电参数数据和含水率数据。

11、作为优选的技术方案,所述的步骤s2包括如下子步骤:

12、步骤s201,利用无人机获取边坡的正射影像;

13、步骤s202,基于所述正射影像,构建数字地形模型;

14、步骤s203,将所述数字地形模型进行网格化处理,提取测线所在位置的测线高程数据。

15、作为优选的技术方案,所述的步骤s3包括如下子步骤:

16、步骤s301,基于所述电参数数据和所述测线高程数据,利用平滑约束最小二乘优化方法对电参数数据进行反演分析与处理,获得电阻率数据;

17、步骤s302,针对所述电阻率数据进行网格化处理,构建剖面电阻率模型。

18、作为优选的技术方案,所述的步骤s4中,土体损伤变量与含水率和土体电阻率之间的关系建模为:

19、

20、其中,d为土体损伤变量,f'为非饱和土结构因子,ri为不同土体电阻率,wi为质量含水率,i=2,3,4,…为坡体演化过程中不同状态的序号。

21、作为优选的技术方案,所述的步骤s5包括如下子步骤:

22、步骤s501,基于针对不同时期的边坡电阻率剖面进行网格化处理,获取所述电阻率数据中电阻率剖面的交集部分的不同时期下土体的电阻率;

23、步骤s502,基于所述不同时期下土体的电阻率和含水率数据计算土体损伤数值。

24、作为优选的技术方案,所述的步骤s6包括如下步骤:

25、步骤s601,将所述土体损伤数值投射到所述数字地形模型中,利用平滑插值方法获得不同剖面、不同网格点之间的损伤变量,构建损伤变量模型;

26、步骤s602,以损伤变量云图的形式可视化展示边坡的损伤状态。

27、作为优选的技术方案,所述的边坡的损伤状态为电阻率剖面的空间交集部分。

28、本发明的另一个方面,提供了一种电子设备,包括:一个或多个处理器以及存储器,所述存储器内储存有一个或多个程序,所述一个或多个程序包括用于执行前述基于电测量的边坡损伤现场测试方法的指令。

29、本发明的另一个方面,提供了一种计算机可读存储介质,包括供电子设备的一个或多个处理器执行的一个或多个程序,所述一个或多个程序包括用于执行前述基于电测量的边坡损伤现场测试方法的指令。

30、与现有技术相比,本发明至少具有以下有益效果之一:

31、(1)实现边坡损伤现场测试:本发明首先测量得到电参数数据和含水率数据,构建数字地形模型并得到测线高程数据,然后通过反演得到电阻率数据并计算土体损伤数值,最后在数字地形模型中,构建损伤变量剖面,实现边坡损伤现场测试,本方法在实际应用中仅需完成简单的电测量操作,即可高效率采集到大量原始数据,具有观测精度高、数据采集量大、地质信息丰富、生产效率高等特点。

32、(2)边坡损伤直观展示:本方法通过较易测得的电参数变化来快速作出边坡损伤变量云图,利于研究人员直观地判断边坡损伤状态。

33、(3)应用前景广泛:适用于各类软弱土层边坡,监测、评估边坡损伤状态和演化过程,了解边坡的破坏特征和动态失稳模式,对促进边坡相关工程安全施工、安全运营和实时监测具有十分重要的意义。



技术特征:

1.一种基于电测量的边坡损伤现场测试方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种基于电测量的边坡损伤现场测试方法,其特征在于,所述的步骤s1中,利用预先布设在固定位置的测线和测点,通过对边坡进行多次现场电法测量,得到边坡在不同时期的电参数数据和含水率数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于电测量的边坡损伤现场测试方法,其特征在于,所述的步骤s2包括如下子步骤:

4.根据权利要求1所述的一种基于电测量的边坡损伤现场测试方法,其特征在于,所述的步骤s3包括如下子步骤:

5.根据权利要求1所述的一种基于电测量的边坡损伤现场测试方法,其特征在于,所述的步骤s4中,土体损伤变量与含水率和土体电阻率之间的关系建模为:

6.根据权利要求1所述的一种基于电测量的边坡损伤现场测试方法,其特征在于,所述的步骤s5包括如下子步骤:

7.根据权利要求1所述的一种基于电测量的边坡损伤现场测试方法,其特征在于,所述的步骤s6包括如下步骤:

8.根据权利要求7所述的一种基于电测量的边坡损伤现场测试方法,其特征在于,所述的边坡的损伤状态为电阻率剖面的空间交集部分。

9.一种电子设备,其特征在于,包括:一个或多个处理器以及存储器,所述存储器内储存有一个或多个程序,所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1-8任一所述基于电测量的边坡损伤现场测试方法的指令。

10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,包括供电子设备的一个或多个处理器执行的一个或多个程序,所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1-8任一所述基于电测量的边坡损伤现场测试方法的指令。


技术总结
本发明涉及一种基于电测量的边坡损伤现场测试方法、设备、存储介质,方法包括如下步骤:获取现场电法测量得到的边坡在不同时期的电参数数据和含水率数据;获取边坡的正射影像,构建数字地形模型,通过网格化处理得到测线高程数据;基于电参数数据和测线高程数据,通过平滑约束最小二乘优化,反演得到边坡电阻率剖面的电阻率数据;获取土体损伤变量与含水率和土体电阻率之间的关系;针对不同时期的边坡电阻率剖面进行网格化处理,基于电阻率数据和含水率数据计算土体损伤数值;将土体损伤数值输入数字地形模型中,构建损伤变量剖面,实现边坡损伤现场测试。与现有技术相比,本发明具有观测精度高、数据采集量大、地质信息丰富、生产效率高等优点。

技术研发人员:车爱兰,王宇航,周晗旭,袁刚烈
受保护的技术使用者:上海交通大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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