1.一种基于自适应标距的边坡变形失稳监测方法,其特征在于:包括如下步骤:S1)在边坡表面放置全张量磁力梯度仪,在边坡内布置n个测点,每一个测点均埋设一个磁性传感元件,测点编号分别为s1,s2,L,si,L,sn,在埋设时采用全张量磁力梯度仪测量各测点的磁场梯度张量,通过磁场梯度张量计算并记录第i个测点si的初始三维位置,即第i个测点处的磁性传感元件相对于全张量磁力梯度仪的初始三维位置S2)在边坡未发生变形时,通过全张量磁力梯度仪测量各测点的磁场梯度张量,得到测点si与其他测点之间的初始距离分别为: (j=1,2,L,i-1,i+1,L,n,j≠i;如取j=i,则为对角元素),且初始距离的矩阵为矩阵L(0)为对称矩阵,且对角元素 取值为零;
其 中 , 和
分别为相对于全张量磁力梯度仪的测点si的初始三维位置和测点sj的初始三维位置;
S3)边坡发生变形时,第k次测量,得到测点si与其他测点之间的距离分别为(j=1,2,L,i-1,i+1,L,n,j≠i,如取j=i,则为对角元素),且得到距离矩阵L(k):(k)
矩阵L 为对称矩阵,且对角元素 取值为零;
在边坡变形失稳监测过程中,采
用全张量磁力梯度仪测量各测点的磁场梯度张量,通过磁场梯度张量得到第k次测量时相对于全张量磁力梯度仪的测点si的三维位置 和sj的三维位置然后得到测点si与测点sj之间的距离
S4)测点si与其他测点之间的相对位移分别为 (j=1,2,L,i-1,i+1,L,n,j≠i);式中, 则相对位移矩阵ΔL(k)为S5)判断测点si与潜在的滑动面的相对位置:测点s i 与其他 测点之 间的 相对 位移 的 均 值(i=1,2,L,n)
测点si与其他测点之间的相对位移 的标准差(i=1,2,L,n)
对于测点s1,如 (j=1,2,L,i-1,i+1,L,n,j≠i),则认为测点sj和s1均位于潜在的滑动面的同一侧;如 (j=1,2,L,i-1,i+1,L,n,j≠i),则认为测点sj和s1分别位于潜在的滑动面的两侧;如 (j=1,2,L,i-1,i+
1,L,n,j≠i),则对于测点sj留在后续进行判断,对于测点si,如 (j=i+1,L,n),则认为测点sj和si均位于潜在的滑动面的一侧,如 (j=i+1,L,n),则认为测点sj和si分别位于潜在的滑动面的两侧,从测点s1开始到测点sn-1,依次进行上述判断,将所有测点s1,s2,L,si,L,sn分为两类,分别位于潜在的滑动面的两侧,即 和S6)判断潜在滑动面的位置:
在潜在滑动面的两侧的测点中,即 和 任意选择2个测点(2个测点分别位于潜在的滑动面的两侧)进行配对,得到c对测点(c≤m,c≤n-m,c≤
0.5n),根据距离矩阵L(k),对上述的若干对测点的距离大小进行降序排列,得到(c≤m,c≤n-m,c≤0.5n),式中, 在潜在的滑动面的一侧,在潜在的滑动面的另一侧,根据前述的全张量磁力梯度仪的测量,相对于全张量磁力梯度仪, 的三维位置为 的三维位置为对于降序排列的配对测点分别取中间位置 其三维坐标为即
依次得到 则 组成的
曲面H(k)近似认为潜在的滑动面所在位置,将滑动面的位置发送给数据处理系统,工程人员得到滑动面的位置,即可对滑动面进行加固措施。
2.根据权利要求1所述的基于自适应标距的边坡变形失稳监测方法,其特征在于:还包括步骤S7)判断边坡变形的最佳测量标距:
根据配对测点 结合距离矩阵L
(k)和相对位移矩阵ΔL(k),分别得到 和 从而得到相应的相对位移序列测点 相对位移的变化率为 由
得到与第k-1次测量时的相对位移的平均变化率T(k-1)最接近的第k次相对位移 即第k次最优的配对测点 作为第k次和第k+1次的最佳监测标距 上式中,相对位移的平均变化率
3.根据权利要求2所述的基于自适应标距的边坡变形失稳监测方法,其特征在于:还包括步骤S8)针对第k次最优的配对测点 结合相对位移矩阵ΔL(k),提取所有的(i=1,2,L,k),得到 计算相对位移的变化速率的梯度 (i=3,L,k),如δ(k)gδ(k-1)<0,则测点 之间的相对位移发生剧烈地突变,即此时边坡处于危险状态,将发生失(k) (k-1)稳,数据控制系统发出“边坡危险”的预警信息;如δ gδ >0,则测点 之间的相对位移平缓,即此时边坡尚处于安全状态,数据控制系统发出“边坡安全”的预警信息。