專利名稱：一種邊坡變形監測布置方法
技術領域：
本發明涉及水電工程領域，尤其涉及一種邊坡變形監測布置方法。
背景技術：
邊坡安全問題在我國西南水電能源開發中顯得尤為突出。邊坡安全控制技術已經 成為制約水電工程建設的關鍵技術問題之一，也是保障重大水電工程安全的核心舉措。復 雜條件下的邊坡安全控制技術貫穿于包括勘測、設計、施工和運行等多個環節，其中安全監 測則是邊坡施工及運行期安全的重要指示器，對于保障工程安全起著至關重大作用。邊坡 安全監控系統往往會耗費大量的人力物力，不合理的安全監控布置不僅浪費人力物力，而 且對于邊坡安全狀況起不到應有的指示作用。變形監測是邊坡安全監測中最主要也是最可 靠的監測方式，地表變形監測由于能捕捉到邊坡空間三個方面的變形信息，而且布置難度 小，實際中被廣泛采用。從安全可靠、技術可行、經濟合理的理念出發，提出合理合適的邊坡 變形監測布置網顯得尤為重要，一方面它可為邊坡安全起到重要指示作用，另一方面合適 的監測布置網可避免不合理的監測設備，從而達到節省人力財力的目的。
發明內容
發明目的為了克服現有技術中存在的不足，本發明圍繞邊坡安全監測的測點布 置，結合邊坡不良地質結構，確定不良地質邊界，基于voronoi多邊形生成技術，利用其等 面積的區域劃分方法，對邊坡表面進行劃分，然后以重點分區加密監測的思想，提出一種新 的邊坡變形監測布置方法，得到經濟、合理的邊坡變形監測點布置。技術方案為實現上述目的，本發明采用的技術方案為一種邊坡變形監測布置方法，包括如下步驟(1)概化邊坡地質條件及相關建筑物或構筑物位置信息，提取出控制邊坡變形的 重要控制節點及控制面，得到邊坡概化圖；(2)根據邊坡的重要性等級及其賦存環境等信息，初步確定監測區域監測點平均 布置密度，即確定每個測點控制的監測范圍；(3)以邊坡巖體類別及抗壓強度參數為依據，將監測區域劃分為不同的重要性等 級，并確定不同重要性等級監測區域的監測密度削減系數，即加密系數；(4)以步驟(1)中提取出的控制節點和控制面為voronoi多邊形的控制點，以步 驟(2)中確定的平均布置密度得到voronoi多邊形的幾何參數，并將該幾何參數乘以步驟 (3)中的加密系數，得到不同重要性等級監測區域的voronoi多邊形布置半徑或邊長，并以 此生成基于voronoi多邊形的邊坡變形監測布置網；(5)根據步驟(4)中的voronoi多邊形的邊坡變形監測布置網，依據邊坡變形監測 項目，布置相應監測設備，以監測邊坡變形情況。所述步驟(1)中，將邊坡地質概況及相關控制節點和控制面信息概化成一幅邊坡 概況圖，并對各個控制節點和控制面進行編號，對控制邊界進行劃分。
所述步驟(2)中，以邊坡重要性等級及賦存環境等信息確定初始監測密度，確定 每個測點所控制監測范圍，即確定每個測點監測區域的面積。所述步驟(3)中，將邊坡監測部位以巖體類型及抗壓強度等為依據，確定不同區 域的重要性等級，例如，可將邊坡監測部位按照重要性等級分為一級、二級、三級、四級和五 級共五個級別，其中一級最需要加密，五級相對最不需要加密，每個級別的加密系數可相應 依次可取為0. 6,0. 7,0. 8,0. 9,1. 0 ；得到加密系數后，可以得到加密后的監測布置網。所述步驟(4)中，將voronoi多邊形的幾何參數乘以步驟(3)中得到的加密系數， 可以修正不同部位的監測密度。采用本發明提供的方法，邊坡變形監測布置方法有理論可依，并將明晰的幾何方 法付諸于實際，得到可行的、經濟合理的監測布置方案；本發明方法，對監測控制網進行了 全面優化，能夠得到最好的變形點布置，一方面避免了不必要監測項目，同時也為邊坡任意 點變形估計提供了最好的數據支持。有益效果本發明提供的一種邊坡變形監測布置方法，利用voronoi多邊形生成 技術可近似等面積劃分邊坡變形監測區域，使得每個監測點控制的監測區域大致相等，在 有限監測點控制下使得邊坡任意點的變形估計精度最高；同時，本方法還引入了監測密度 因子，使得監測點的布置可視地質條件、重要性調整，克服了剖面控制法過于主觀的缺點； 本發明還采用了等面積監測布置與重點監測相結合，可實現最優的邊坡表觀變形控制網， 節省開支。
圖1為實例中的邊坡結構示意圖；圖2為邊坡概化圖；圖3為基于voronoi多邊形的初始布置網；圖4為監測區域按重要等級劃分后示意圖。圖5為基于voronoi多邊形的邊坡變形監測布置網；圖6為邊坡表面監測布置結構示意圖；圖7為無重要等級劃分的邊坡表面監測布置結構示意圖。
具體實施例方式下面結合具體實例對本發明作更進一步的說明。某邊坡存在一巨大變形區，該變形區對工程成敗影響重大，需要開展邊坡表面變 形監測，用以饋控邊坡的變形與穩定狀態。根據巖性及邊坡重要性程度，將邊坡劃分為I、II 兩個分區，分界線為一沖溝，二者變形方向和變形破壞機理均不同。邊坡沿河流方向長度為 1263m，沿高程方向長度為1700m，區域面積大約130萬m2。根據描述，可將該邊坡描繪成如 圖1所示結構。采用本發明提供的邊坡變形監測布置方法進行邊坡監測點的布置，具體步驟如 下(1)根據邊坡的實際地形情況以及開挖邊界，勾畫出邊坡的邊界及地質分界線，概 化后得到如圖2所示的邊坡概化(2)根據該邊坡高度及工程的重要性等級，確定該邊坡初始監測密度為每隔IOOm 布置一個測點，由此可得到如圖3所示的基于voronoi多邊形的初始布置網；(3)根據不同部位邊坡所處位置對整體建筑物影響程度以及組成邊坡巖體類型等 差異性，將邊坡劃分為I和II兩個區域，并確定其邊界，得到如圖4所示的重要等級劃分； 其中I和II分別表示不同重要性等級的兩個區域。根據地質資料，I區巖體較為破碎，抗 壓強度為11. 8MPa, II區巖體抗壓強度為14. 5MPa，而且I區下方有樞紐建筑物，因而其對 整個樞紐建筑物影響重大，綜合考慮，確定I區需要加密監測，設定其加密系數為0. 8，II區 不需要加密，設定其加密系數取1. 0 ；(4)根據步驟(2)中初始監測密度和步驟(3)中加密系數，可得到I區監測密度為 每隔80m布置一個測點，II區每隔IOOm布置一個測點，以此為修正條件可得到如圖5所示 的基于voronoi多邊形的邊坡變形監測布置網；(5)將平面上的voronoi多邊形監測布置網，通過地形插值技術可將平面劃分對 應到實際邊坡表面，可得到邊坡表面監測布置，結果如圖6所示。在布置網中voronoi多邊 形形心處布置相應的監測項目，即可實施對邊坡表面變形的觀測，以完成邊坡變形監測布 置方案。若邊坡無重要性等級劃分，在步驟(3)中不進行監測密度分區，可以得到均勻布置 的邊坡監測布置方案，結果見圖7所示。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出對于本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應 視為本發明的保護范圍。
權利要求
1. 一種邊坡變形監測布置方法，其特征在于所述方法包括如下步驟(1)概化邊坡地質條件及相關建筑物或構筑物位置信息，提取出控制邊坡變形的控制 節點及控制面，得到邊坡概化圖；(2)根據邊坡的重要性等級及其賦存環境等信息，初步確定監測區域監測點平均布置 密度，即確定每個測點控制的監測范圍；(3)以邊坡巖體類別及抗壓強度參數為依據，將監測區域劃分為不同的重要性等級，并 確定不同重要性等級監測區域的監測密度削減系數，即加密系數；(4)以步驟(1)中提取出的控制節點和控制面為voronoi多邊形的控制點，以步驟(2) 中確定的平均布置密度得到voronoi多邊形的幾何參數，并將該幾何參數乘以步驟(3)中 的加密系數，得到不同重要性等級監測區域的voronoi多邊形布置半徑或邊長，并以此生 成基于voronoi多邊形的邊坡變形監測布置網；(5)根據步驟(4)中的voronoi多邊形的邊坡變形監測布置網，依據邊坡變形監測項 目，布置相應監測設備，以監測邊坡變形情況。
全文摘要
本發明公開了一種邊坡變形監測布置方法，包括如下步驟(1)制取邊坡概化圖；(2)確定監測區域監測點平均布置密度；(3)確定監測區域的重要性等級及其加密系數；(4)制取voronoi多邊形的邊坡變形監測布置網；(5)監測邊坡變形情況。本發明提供的方法，利用voronoi多邊形生成技術可近似等面積劃分邊坡變形監測區域，使得每個監測點控制的監測區域大致相等，在有限監測點控制下使得邊坡任意點的變形估計精度最高；同時，本方法還引入了監測密度因子，使得監測點的布置可視地質條件、重要性調整，克服了剖面控制法過于主觀的缺點；等面積監測布置與重點監測相結合，可實現最優的邊坡表觀變形控制網，節省開支。
文檔編號E02D17/20GK102002955SQ20101053820
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月9日 優先權日2010年11月9日
發明者劉造保, 徐衛亞, 王林偉, 石崇, 陳鴻杰 申請人:河海大學