一种倾倒型崩塌灾害的监测与分级预警方法

摘要

本发明公开了一种倾倒型崩塌灾害的监测与分级预警方法，属地质灾害监测预警领域。监测预警方法包括以下步骤：步骤1，搭建监测预警系统；步骤2，输入实际状态下危岩体的尺寸和倾角，计算获得崩塌发生时的临界位移值；步骤3，根据临界位移值与实际情况设定报警规则与相应阈值；步骤4，在危岩体表面布置若干位移监测装置，测量危岩体变形的位移数据；步骤5，处理所测位移数据，获得危岩体变形位移数据；步骤6，根据危岩体变形位移实际数据与临界位移值，数据处理中心判断并分级输出预警信号。该方法确定了倾倒式崩塌的危岩体位移判据，更为准确合理的实现了倾倒型崩塌灾害的预测预警，对缩短预警时间、减少人员伤亡和财产损失有重要作用。

说明书

技术领域

本发明涉及地质灾害监测预警技术领域，具体是一种用于倾倒型崩塌灾害的监测与分级预警方法。

背景技术

崩塌是指边坡岩石块体因某种原因从地质体表面失稳后经过下落、回弹、跳跃、滚动或滑动等运动方式沿着坡面向下快速运动，最后在较平缓的地带或障碍物附近静止下来的一个动力演化过程，是一个多因素作用的复杂过程。崩塌灾害在山区较为常见，在山区道路旁往往呈带状分布，其突发性强、预测困难，发生时可能会使公路和铁路被掩埋，给运输带来重大的安全隐患和损失，给人民生命财产造成极大威胁。据国土部门统计，我国每年发生崩塌落石灾害次数在8000次以上，全国70座城市崩塌地质灾害严重。

目前，国内外崩塌灾害监测技术和方法经过多年的发展，由过去的人工量测、观察等简易监测，到使用仪器仪表人工监测，逐步发展到自动化、高精度监测，并在崩塌监测中取得了一定效果。目前，国内外对崩塌灾害研究处于初步阶段，研究主要集中在致灾机理、监测方法及防治技术等方面。但由于崩塌灾害其自身的复杂性、随机性、影响因素多样性等特点，上述研究多存在一定问题，不够成熟，无法明确判断危岩体是否会发生崩塌破坏，何时进行报警。

综上所述，目前需要一种使用成本低，实时监测崩塌灾害，在灾害发生前为现场提供报警信息的监测预警方法，同时能够针对落石灾害进行及时、可靠的分级预警。专利号为201811568859.7的文献公开了一种基于倾角判据的倾倒型崩塌灾害的监测方法，仅采用倾角判断灾害发生，误判情况时有发生，准确率有待提高。

发明内容

针对现有技术的研究不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于位移判据的倾倒型崩塌灾害监测与分级预警方法。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种用于倾倒型崩塌灾害的位移监测与分级预警方法，其特征在于该方法的具体步骤为：

A：搭建崩塌监测系统：监测系统包括监测传感器、数据处理与能级判别中心、控制中心和预警装置。

作为优选，所述监测传感器为位移传感器，用于崩塌灾害发生时感知危岩体位移变化，传递数值至数据处理与能级判别中心；岩体上布有主动防护网的，监测传感器可置于防护网上。

作为优选，所述数据处理与能级判别中心，根据对输入的数据信号进行计算处理并发送信号至控制中心。所述数据处理与能级判别中心与监测传感器连接。

作为优选，控制中心控制接收信号打开预警装置中的不同类型的警报装置。所述控制中心与监测传感器、数据与能级判别中心以及预警装置连接。

作为优选，所述预警装置包括各色闪烁光、蜂鸣器、信息板警报器。

B：根据现场实际情况，采集边坡岩体尺寸、倾角等实际数据，输入至数据处理与能级判别中心，通过临界位移判据计算变形临界位移值L

C：在危岩体裂缝处表面布设位移传感器，测定危岩体倾斜后发生的位移数据；将多组数据传输至数据处理与能级判别中心，计算获得危岩体变形位移值L。

D：能级判别中心将步骤C中数据与步骤B中得到的临界位移值进行比较，当L＜L

从上述描述可知，本发明提供了一种基于位移判据的倾倒型崩塌灾害监测与分级预警方法。与现有技术相比，本发明有益效果在于：

(1)该方法引入了崩塌灾害的位移监测与分级预警方法，给出了危岩体变形的位移判据，可以通过对现场情况的简单测量判断即可实现崩塌落石灾害的提前预警，保证了人民群众的生命财产安全。

(2)本发明结构简单，测量数据准确，实现了对倾倒型崩塌灾害的监测、预警一体化。另外，该方法警报发布机制可靠，可在一定程度上避免或减小崩塌灾害所带来的危害。

附图说明

图1是本发明的具体实施方式的监测系统示意图。

图2是现有技术中自然状态下的危岩体模型图。

图3是现有技术中已发生变形(后缘裂隙加宽)的危岩体模型图。

具体实施方式

下面将参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，该实施例仅用于进一步解释本发明的技术原理，并非旨在限制本申请权利的保护范围。

本发明提供了一种用于倾倒型崩塌灾害的位移监测与分级预警方法，其特征在于所述监测方法用于判断倾倒型崩塌灾害是否发生，其具体步骤为：

A：搭建崩塌监测系统(参见附图1)：监测系统包括监测传感器1、数据处理与能级判别中心2、控制中心3和预警装置4。所述监测传感器1与数据处理与能级判别中心2连接；所述控制中心3分别与监测传感器1、数据处理与能级判别中心2和预警装置4连接；

B：根据现场实际情况，采集边坡岩体尺寸、倾角等实际数据，输入至数据处理与能级判别中心2，通过临界位移判据可计算变形临界位移值L

B1：通过测量危险边坡岩体实际尺寸以及其与水平面的夹角，计算可得其重心位置；

危岩体重心横坐标为

其中，l为危岩体与底部基岩连接处长度，h为岩体高度，α为危岩体与水平面的夹角。

B2：假设崩塌警报触发装置测量倾斜引起的位移变化为L，简略计算可知倾斜后重心位置横坐标发生改变约为x

此时倾覆点横坐标计算可得为

B3：比较危岩体块重心位置与倾覆点之间的关系，即可计算得到临界位移L

当危岩体重心横坐标与倾覆点横坐标重合时，即x

计算可得临界位移L

其中，L、L

根据临界位移值与危岩体尺寸、危害程度等制定分级报警规则与报警阈值。

C：通过监测传感器1测定岩块倾斜后导致危岩体发生的位移数据；将多组数据传输至数据处理与能级判别中心2，采用统计学方法进行数学计算，获得危岩体变形位移值L。

D：能级判别中心2将步骤C中数据与步骤B中得到的临界位移值进行比较，当L＜L

所述监测传感器1采用位移传感器。

所述预警装置4采用声光信息报警器，主要包括各色闪烁光、蜂鸣器、信息板警报板，可通过声音、灯光、指示牌发出警示，通知相关人员撤离。

步骤B、D中分级预警的具体方法为：

计算L

当L≤L

当L

当L

当L

当L

其中L

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将任何参考符号构造成对权利要求的限制。本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方法。在不偏离本发明的原理的前提下，本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例的权利要求范围之内。