【摘要】： 近年来,国民经济的飞速发展,人类在诸如水电、露天采矿、能源及建筑等地质工程活动领域出现了越来越多的高陡边坡,而这些高陡边坡往往又成为制约经济发展与安全生产成败的重要因素。因此,对边坡失稳的研究具有极其重要的理论和实际意义。本文针对露天矿边坡的未来发展趋势进行监测、预测和滑坡预报研究。最后借助于协同—分岔理论对边坡的破坏时间进行预报。最终达到对边坡进行失稳预测的目的,更重要的是给广大的工程技术人员提供了一种研究、解决实际问题的新思路、新方法。 本论文首先综合现有的监测仪器和监测方法,提出合理的露天矿边坡监测方案。采取当今先进的GPS全球卫星定位技术在露天矿边坡周边布设5-7个控制点,鉴于GPS定位技术在高程数据上的精度缺陷和露天矿边坡周边的地形起伏较大,这里我们并没有采用高程拟合的原则,而是对控制点的高程数据采用三等水准联测的原则,最终在各控制点上利用精密全站仪对露天矿边坡进行位移数据的监测。在预测方面对以往的预测理论做出综合分析,然后从边坡作为一个非线性耗散动力系统这个角度来考虑边坡的稳定性。文中讨论了如何有效正确地运用重构相空间和灰色理论对边坡变形位移进行预测,进而求出系统的一些特征量如Lyapunov指数。利用该指数的不变性就可以建立位移预测模型,这样就可以对边坡未来的位移变化做出预测。文中通过大量算例对位移预测模型进行了检验,总结出重构相空间和灰色理论预测各自的预测规律,最终的运算证明预测结果是令人满意的。最后借助于协同——分岔模型和位移速度角趋势法来计算出边坡可能破坏的时间。 本论文通过用美国微软公司著名的应用程序开发工具—Visual C++ 6.0和SQL Server2000编制了运行在Windows 98/2000/XP等操作系统下的32位应用程序;特别是在数据管理方面采用高级语言对SQL2000数据库外部执行的方法,使现场软件操作人员不用了解数据库的知识便可以轻松进行数据的管理,增加了软件的可操作性;露天矿边坡的位移预测预报过程的计算全部由计算机自动完成,一般技术人员所要做的仅仅是输入测点的空间坐标数据和预测所需要的一些预测参数,通过选择菜单选项和单击按钮,就能实现对白云鄂博铁矿东矿边坡失稳的预测,从而使广大技术人员从复杂的计算中解放出来,把精力放在具体的理论研究中。 【关键词】：时间序列 相空间重构 灰色理论 预测 边坡 监测
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TD861.1
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2008.198730
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 东矿边坡概述12
• 1.1 地质背景12
• 1.2 基本概况12
• 2 白云铁矿东矿边坡监测方案12-27
• 2.1 白云东矿边坡监测任务12-13
• 2.2 白云东矿边坡监测的内容13
• 2.3 调查区内已有地形图资料13
• 2.3.1 平面控制资料13
• 2.3.2 地形图资料13
• 2.3.3 环境资料13
• 2.4 作业依据13-14
• 2.5 基本控制测量概述14
• 2.6 数学基础和坐标精度14-15
• 2.6.1 坐标系统14
• 2.6.2 精度指标14
• 2.6.3 高程控制测量14-15
• 2.7 基本控制网的选点埋石、作业方法及精度15-24
• 2.7.1 控制网的选点埋石原则15-17
• 2.7.2 GPS 控制点的编号17
• 2.7.3 GPS 控制网的技术要求17-21
• 2.7.4 外业观测工作21-24
• 2.7.5 野外返工的说明24
• 2.8 高程控制测量概述24-26
• 2.8.1 基本概述24
• 2.8.2 指标及作业方法24-26
• 2.9 边坡细部测量与数据质量验收26-27
• 2.9.1 细部测量的具体实施26-27
• 2.9.2 外业数据的质量验收27
• 3 白云东矿边坡失稳预测预报的概述27-30
• 3.1 边坡失稳预测预报概念27-28
• 3.2 露天矿边坡失稳预测预报研究意义28-29
• 3.3 东矿边坡预测预报研究概述29-30
• 4 边坡失稳区域的分布30-31
• 4.1 分布的不均衡性30-31
• 4.2 形成机制的地域差异性31
• 4.3 人类活动对滑坡的发展趋势的影响日趋严重31
• 5 工程地质测绘与监测数据管理31-35
• 5.1 工程地质测绘的概念31-32
• 5.2 工程地质测绘的内容32-35
• 5.2.1 边坡的地质环境32-35
• 5.2.2 边坡的动力条件35
• 6 观测数据的检验和预处理35-40
• 6.1 监测数据的性质36
• 6.2 监测数据的预处理36-37
• 6.3 数据库的建立37-40
• 7 预测模型的建立40-57
• 7.1 预测模型的选择40
• 7.2 灰色理论模型预测40-49
• 7.2.1 GM(1,N)模型机理40-41
• 7.2.2 GM(1,1)模型41-44
• 7.2.3 优化GM(1,1)模型44-46
• 7.2.4 GM(1,1)模型精度检验46-49
• 7.3 基于相空间重构理论预测模型建立49-57
• 7.3.1 嵌入维数m 及时滞系数τ的确定50-54
• 7.3.2 Lyapunov 指数的提取54-56
• 7.3.3 预报模式的建立56-57
• 7.3.4 预测时间尺度的定义57
• 8 预报分析57-62
• 8.1 滑坡的预报理论57-58
• 8.2 协同——分岔理论58
• 8.3 单状态变量摩擦定律58-61
• 8.3.1 边坡演化的分岔模型59-60
• 8.3.2 协同—分岔模型的建立60-61
• 8.4 位移速度角趋势预报方法61-62
• 9 预报分析模型算例分析62-79
• 9.1 滑坡预报的实施步骤62
• 9.2 实例分析62-79
• 9.2.1 新滩算例63-66
• 9.2.2 卧龙室新滩滑坡算例66-70
• 9.2.3 基坑变形算例70-79
• 10 白云东矿边坡算例79-89
• 10.1 确定边坡最可能发生破坏的位置79
• 10.2 位移数据的观测79-80
• 10.3 确定相关系数80-84
• 10.4 位移数据预测84-86
• 10.5 滑坡时间的预报86-87
• 10.6 新滩滑坡预报87-89
• 11 论文总结89-91
• 参考文献91-94
• 在学研究成果94-95
• 致谢95