CN103366512A - 一种基于等维新息外延模型的边坡失稳预报方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于等维新息外延模型的边坡失稳预报方法，其实施关键技术如下：(1)对潜在不稳定边坡区域进行工程地质勘察；(2)建立不稳定边坡变形体的地表和深部位移监测网；(3)根据变形监测数据，生成边坡变形体的累计位移s与时间t的序列数据点曲线；(4)依据累计位移与时间曲线，判别边坡变形体的蠕变阶段，建立等维新息模型；(5)将预报值作为新的信息，去掉等维新息模型中的旧新息，建立等维新息外延模型；（6）在等维新息外延模型的基础进行边坡失稳时间预报；（7）如果有新的监测数据，重复步骤（4）～（6）。本发明简便可靠，提高了精度，不仅能够准确监测滑坡变形的全过程，而且可以提前对边坡失稳做出准确预报。

Description

一种基于等维新息外延模型的边坡失稳预报方法

技术领域

本发明涉及水利水电工程边坡、露天矿山边坡、道路边坡及山体边坡等地质灾害预报领域，具体涉及一种基于等维新息外延模型的边坡失稳预报方法。

背景技术

边坡失稳定时预报，既是边坡失稳灾害防治决策的重要基础，又是边坡失稳灾害防治的组成部分。它是减轻边坡失稳灾害的关键，也是滑坡学研究的前沿课题。边坡失稳预报是判别将产生严重危害的边坡失稳的发生时间，也包括滑动速度和危害范围的预报，其基础是对边坡变形规律的认识。它是根据边坡演化过程中的各种信息和条件，或称之为预报参数，如边坡的水平、垂直位移、倾斜度、应力场、孔隙水压力、降雨和雪融化、温度及动物反应等，及时研究分析它们的变化，判定边坡失稳破坏的时间。

边坡失稳时间预报，若从1969年日本学者斋藤在第六届蒙特利尔国际土力学与基础工程会议发表论文算起，已有40多年的历史。近二十几年来，特别是开展环境保护和减轻自然灾害二十年活动以来，国内外许多学者已投入到这一研究领域，以期减轻和防治边坡失稳灾害。依据边坡失稳时间预报的研究历史、发展过程和研究深度，可将其分为4个阶段，即宏观现象预报阶段、经验型预报阶段，统计分析预报阶段和***综合分析预报阶段。

对边坡变形而言，如果排除某种突发因素的影响，其变形序列内部蕴含着变形量的变化趋势，即这些数据中存在某些动态记忆特征。后期观测数据与前期数据存在着密切关系，且距某观测时刻越近的前期观测数据，所包含的预测信息越多。利用已开挖边坡的监测成果来指导后续工程的施工方法已经成为一种新的“信息化施工”技术。但由于边坡监测数据本身所固有的离散性、非等间隔性以及已知信息的不完整性，使得常规的监测模型难以作出较为准确的预测。

 

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于等维新息外延模型的边坡失稳预报方法，该方法简便可靠，提高了精度，不仅能够准确监测滑坡变形的全过程，而且可以提前对边坡失稳做出准确预报。

本发明采用以下技术方案：

一种基于等维新息外延模型的边坡失稳预报方法，包括如下步骤：

(1)对潜在不稳定边坡区域进行工程地质勘察；

(2)建立不稳定边坡变形体的地表和深部位移监测网；

(3)根据变形监测数据，生成边坡变形体的累计位移s与时间t的序列数据点曲线；

(4)依据累计位移与时间曲线，判别边坡变形体的蠕变阶段，建立等维新息外延模型；

(5)将预报值作为新的信息，去掉等维新息外延模型中的旧新息，建立等维新息外延模型；

（6）根据等维新息外延模型进行边坡失稳预报；

（7）如果有新的监测数据，重复步骤（4）～（6）。

作为优选，所述等维新息外延模型的建立步骤为：

（1）利用全部数据建立的GM（1，1），称为全数据GM（1，1）模型；

（2）置入新信息，利用建立的模型为增息或新息GM（1，1）；

（3）置入新信息，减掉旧信息的第一组数据，利用建立的GM（1，1）称为等维新息外延GM（1，1）模型。

本发明的有益效果是：该方法根据边坡工程现场监测数据和边坡失稳的蠕变规律和机理，在灰色***理论基础上，提出了边坡失稳变形预测的等维新息外延模型，建立了基于变形信息的边坡失稳预报时间模型。该方法不仅能够准确监测滑坡变形的全过程，而且可以提前对边坡失稳做出准确预报。与其它现有方法比较，本发明可减少边坡失稳预报方法的工作量，同时提高了精度，简便可靠。  

附图说明

图1是本发明实施例1沉降量迭代GM（1，1）优化模型预测图；

图2是本发明实施例1水平位移迭代GM（1，1）优化模型预测图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步描述：

本发明包括如下步骤：

(1)对潜在不稳定边坡区域进行工程地质勘察；

(2)建立不稳定边坡变形体的地表和深部位移监测网；

(3)根据变形监测数据，生成边坡变形体的累计位移s与时间t的序列数据点曲线；

(4)依据累计位移与时间曲线，判别边坡变形体的蠕变阶段，建立等维新息外延模型；

(5)将预报值作为新的信息，去掉等维新息模型中的旧新息，建立等维新息外延模型；

（6）根据等维新息外延模型进行边坡失稳时间预报；

（7）如果有新的监测数据，重复步骤（4）～（6）。

大量的建模预测证明，等维新息外延模型的精度比全息模型和新息模型预测精度要高，随着时间的推移，未来的一些扰动因素将不断进入***而对***施加影响，只有最近的数据有实际意义且精度高。在灰色***理论中，若给定原始数列GM（1，1）模型在建模过程中，在等时距、相邻、没有跳跃的条件下，建模数据作不同取舍。

把取得数据设置为原始数据序列：

（1） 利用全部数据建立的GM（1，1），称为全数据GM（1，1）模型；

（2） 置入新信息，利用建立的模型为增息或新息GM（1，1）；

（3） 置入新信息，减掉旧信息的第一组数据，利用建立的GM（1，1）称为等维新息外延GM（1，1）模型。

实施例1：

郑州太阳城紫金山花园位于郑州市紫荆山路与商城后街交叉口东北角，西临紫荆山路，南临商城北街，东部约10m为金紫伊苑住宅区，楼高7层，北临高16层的惠民大厦。该工程基坑开挖深度为8.5m，周围环境对基坑开挖影响较大，因此必须对基坑边坡以及周围建筑物实施变形监测，并进一步对下一阶段施工时的变形进行预测，以实现信息化施工。以基坑周围地表变形点P19在2003年4月13日~4月19日一周内（间隔为1天）的7个沉降数据和2003年4月10日~4月22日（间隔为2天）的7个水平位移数据为例，分别采用传统GM（1，1）模型和迭代法GM（1，1）模型进行变形的模拟与预测，且这两种模型都使用等维新息外延模型。即不断舍弃老数据、补充新数据逐步建立迭代优化模型。数据的计算、分析由Matlab编程实现。计算结果如图1、图2所示。

根据预测结果分析，随着***的发展，旧数据的意义将逐步降低，在不断补充新信息的同时，及时地减掉旧信息，建立更符合工程实际的等维新息外延模型是合理有效的。

本发明可用于水利水电工程边坡、露天矿山边坡、道路边坡及山体边坡等地质灾害预报，不仅能够准确监测滑坡变形的全过程，而且可以提前对边坡失稳做出准确预报，可减少边坡失稳预报方法的工作量，同时提高了精度，简便可靠。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种基于等维新息外延模型的边坡失稳预报方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)对潜在不稳定边坡区域进行工程地质勘察；

(2)建立不稳定边坡变形体的地表和深部位移监测网；

(3)根据变形监测数据，生成边坡变形体的累计位移s与时间t的序列数据点曲线；

(4)依据累计位移与时间曲线，判别边坡变形体的蠕变阶段，建立等维新息外延模型；

(5)将预报值作为新的信息，去掉等维新息外延模型中的旧新息，建立等维新息外延模型；

（6）根据等维新息外延模型进行边坡失稳预报；

（7）如果有新的监测数据，重复步骤（4）～（6）。

2.根据权利要求1所述的一种基于等维新息外延模型的边坡失稳预报方法，其特征在于：所述等维新息外延模型的建立步骤为：

（1）利用全部数据建立的GM（1，1），称为全数据GM（1，1）模型；

（2）置入新信息，利用建立的模型为增息或新息GM（1，1）；

（3）置入新信息，减掉旧信息的第一组数据，利用建立的GM（1，1）称为等维新息外延GM（1，1）模型。

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