黄土滑坡高精度变形监测及预测方法研究 ——以陕西泾阳庙店滑坡为例

论文摘要

我国黄土地区滑坡灾害频发,严重损害当地人民的生命财产安全,影响生产、生活及社会稳定,给生态环境和自然资源等造成不可挽回的破坏。为了减少黄土滑坡灾害带来的损失,非常有必要对滑坡体的安全性和稳定性状况进行监测分析和预测预警。由于单一的监测手段难以提供连续稳定的变形数据,且对黄土滑坡变形的预测模型及其适用性也亟待开展深入研究。因此,本文在深入学习黄土滑坡监测和预测理论方法的基础上,以陕西泾阳庙店黄土滑坡为例,将多种高精度变形监测技术和相关数据处理方法应用于黄土滑坡的变形监测,同时还分析评估了多种滑坡变形预测模型的适用性。本文主要研究内容及成果如下:(1)将GNSS、测量机器人和无线传感器监测三种高精度地表变形监测技术应用于黄土滑坡变形监测,设计了相应的监测技术方案,获取了陕西泾阳庙店黄土滑坡的变形监测数据。(2)对GNSS、测量机器人和无线传感器监测技术应用于黄土滑坡变形监测的精度及可靠性问题进行了研究,并通过实测数据进行了分析对比。结果表明,测量机器人的平均平面点位和高程中误差分别为±4.0mm和±2.4mm,BDS与GPS短基线静态相对定位结果互差在±1.6mm内,GNSS实时动态监测结果N,E,U三个方向与测量机器人的平均较差分别为±2.5,±2.0,±2.8(mm),位移计的监测精度在毫米级,三种技术手段的监测结果在量级和变形趋势上基本一致。(3)研究了温度、气压等气象因素对测量机器人定位精度的影响。试验结果表明,气象因素对测距精度的影响达到厘米级,与边长成正比;经差分改正气象误差后,两个测站点测距平均精度分别提高了52.6%和78.2%,验证了差分改正气象误差方法的有效性;大气温度对测距结果影响最为显著,气压次之,相对湿度影响最弱。(4)研究了黄土滑坡变形预测模型的适用性问题。引入多种常见的滑坡变形预测模型,结合经典权和最优权方法建立了组合预测模型并进行了相关变形预测试验。结果表明,指数平滑模型对庙店滑坡变形序列预测的适用性较差,无偏灰色Verhulst模型和灰色BP模型更适用于短期预测,组合预测模型的预测精度远高于单一预测模型,适用性较好。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景与意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 滑坡高精度变形监测技术的发展及现状
•     1.2.2 滑坡变形预测方法与模型研究现状
•   1.3 本文主要研究内容和组织结构
• 第二章 基于GNSS技术的黄土滑坡变形监测
•   2.1 GNSS系统及其定位原理
•     2.1.1 GNSS系统简介
•     2.1.2 GNSS单点定位原理与特点
•     2.1.3 GNSS差分定位原理与特点
•   2.2 庙店滑坡GNSS监测方案设计
•   2.3 GNSS滑坡监测结果分析
•     2.3.1 GNSS静态相对定位监测
•     2.3.2 GNSS实时动态监测
•   2.4 本章小结
• 第三章 无线传感器滑坡监测技术方法
•   3.1 无线传感器滑坡监测技术
•     3.1.1 监测原理简介
•     3.1.2 数据传输方式
•   3.2 无线传感器监测点位布设
•     3.2.1 拉线式位移计现场安装
•     3.2.2 庙店滑坡位移计点位布设
•   3.3 无线传感器监测结果分析
•     3.3.1 各裂缝监测点位移计监测结果
•     3.3.2 雨量计监测结果分析
•     3.3.3 九寨沟地震对裂缝位移计影响
•   3.4 本章小结
• 第四章 基于测量机器人的黄土滑坡变形监测及结果分析
•   4.1 测量机器人滑坡监测方法及方案设计
•   4.2 泾阳庙店黄土滑坡变形监测结果分析
•     4.2.1 测量机器人定位精度分析
•     4.2.2 变形监测结果分析
•   4.3 测量机器人气象误差的差分改正方法研究
•     4.3.1 测量机器人精度影响因素及误差改正
•     4.3.2 气象条件对测量机器人监测结果的影响分析
•     4.3.3 差分改正方法算例结果分析
•   4.4 本章小结
• 第五章 黄土滑坡变形预测方法及模型研究
•   5.1 常用滑坡变形预测模型
•     5.1.1 灰色GM（1,1）模型
•     5.1.2 指数平滑模型
•     5.1.3 灰色Verhulst模型
•     5.1.4 无偏灰色Verhulst模型
•     5.1.5 灰色BP网络模型
•   5.2 预测模型算例结果分析
•     5.2.1 数据源与预测精度评判标准
•     5.2.2 算例结果分析
•   5.3 组合预测模型研究
•     5.3.1 经典权方法
•     5.3.2 最优权方法
•     5.3.3 算例结果分析
•   5.4 本章小结
• 总结与展望
•   总结
•   展望
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张伟琪

导师: 王利

关键词: 黄土滑坡,变形监测,测量机器人,无线传感器,预测

来源: 长安大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,地质学,工业通用技术及设备

单位: 长安大学

分类号: P642.22

总页数: 76

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