一种基于数字化映射的边坡全生命周期安全管理方法技术

本发明专利技术涉及基于数字化映射的边坡全生命周期安全管理方法，包括如下步骤：基于地形、地质信息构建映射边坡；基于监测、检测和探测信息耦联互馈，对构建的映射边坡进行修正；基于方法库、知识库和评判模型信息，结合修正的模型，进行边坡全生命周期安全管理。本发明专利技术通过“数字化映射”技术打造一个全面实时在线感知、数据融合共享、快速分析诊断、智能运行决策的综合运行管理“映射边坡”数字模型，从而提高边坡安全智能化管控水平，指导边坡工程的施工和运行期应急处理，确保边坡的全生命周期安全，有利于促进边坡全生命周期的安全管理，促进行业技术的发展。

A whole life cycle safety management method of slope based on Digital Mapping

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字化映射的边坡全生命周期安全管理方法
本专利技术涉及一种边坡全生命周期安全管理方法，尤其是一种基于数字化映射的边坡全生命周期安全管理方法。
技术介绍
我国青藏高原地区将建设一批大型水电工程，由于复杂的板块构造与沉积作用、内外动力地质作用以及恶劣的自然条件，形成了大规模的堆积体滑坡群及广泛分布的碎裂松动岩体边坡。这些不良地质体在天然条件下处于临界稳定或基本稳定状态，但是在施工扰动或暴雨、地震、蓄水、水位交变等长期运行条件下，边坡稳定性演化规律复杂，采用传统的极限平衡与数值模拟稳定性分析及监测手段很难实时全面真实掌握其整体稳定性状况，是制约我国藏区水电工程安全建设与运行的重要因素。“数字化映射”是以数字化方式为物理对象创建的虚拟模型，来模拟其现实环境中的行为，从而反映相对应的实体的全生命周期过程。把“数字化映射”技术应用于水电工程边坡领域，定义采用“数字化映射”技术创建的数字边坡模型为“映射边坡”。“孪生”的两个模型一个是存在于现实中的实体工程边坡，一个则存在于数字虚拟世界之中，通过后者可以对真实边坡的运行状况进行实时监控，及时发现潜在的安全风险，从而做到及时处理响应，防患于未然。随着5G技术的发展，“数字化映射”技术应用于水电工程边坡安全管理成为可能。“数字化映射”不仅仅是复制，更重要的是最新电子信息、通讯等技术的应用。“孪生”过程需要借助全息数字模型建设的多种新技术手段，通过互联网、物联网、虚拟现实等各种数字化的手段，将边坡的各种指标数据映射到虚拟数字空间中，完成最终“复制”。“映射边坡”建成后，还需利用智能云平台全面展示边坡数据，实时反馈边坡安全形态，做到实时监控。以往需要采集的海量数据，通过“映射边坡”就能够轻松获取，并进行分析处理，彻底解决了缺乏统一数据平台、缺少数据分析、安全风险难以判断等难题，实现了对边坡的施工、运行全生命周期安全管理。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种基于数字化映射的边坡全生命周期安全管理方法，实现采用海量数据进行边坡施工、运行全生命周期安全管理。本专利技术针对水电工程边坡施工、运行全生命周期安全管理问题，充分利用现有的先进技术手段，对水电工程库岸边坡进行“数字化映射”，然后采用现有的先进技术手段实现数字模型与真实边坡实现同步生长，最后采用大数据、人工智能等先进方法对边坡的实时状态进行评判，实现对边坡进行全生命周期的安全管理。以上过程通过“映射边坡”实现了边坡全生命周期实时状态分析与安全管理，可指导边坡工程的施工和运行期应急处理，保障了边坡在自然状态、施工、暴雨、地震、长期运行等全天时全天候的安全。一种基于数字化映射的边坡全生命周期安全管理方法，包括如下步骤：步骤（1）、基于地形、地质信息构建映射边坡；步骤（2）、基于监测、检测和探测信息耦联互馈，对构建的映射边坡进行修正；步骤（3）、基于方法库、知识库和评判模型信息，结合步骤（2）的修正的模型，进行边坡全生命周期安全管理。进一步地，步骤（1）中，基于地形、地质信息构建映射边坡包括如下步骤：步骤1.1：利用地形测绘资料，结合边坡三维数字高程模型及三维影像图，建立边坡三维数字地形模型；根据边坡的开挖施工和地表变形情况不断修改和完善边坡三维数字地形模型；步骤1.2：在边坡三维数字地形模型的基础上，采用地质勘探资料，建立边坡内部三维数字地质模型，根据地质信息的更新对边坡三维数字地质模型进行不断的修正与完善；步骤1.3：根据边坡外部环境的变化，不断修正边坡三维数字地质模型外部地形、地貌、地物及地面建筑；步骤1.4：根据逐步揭露的地质信息，采集边坡三维数字地质模型的地层、岩性、地应力、地下水、断层、裂隙、节理、岩体力学参数信息；步骤1.5：根据边坡的治理措施和安全监测布置，采集边坡三维数字地质模型的治理措施分布及监测点布置信息；步骤1.6：不断更新三维数字地质模型数据，即得到数字化映射边坡。进一步地，步骤（2）中，边坡在天然工况、施工工况、地震工况、暴雨工况、蓄水工况、水位交变工况、长期运行工况或多种工况耦合作用下，获取边坡变形、应力、声波、固有振动频率、地下水、地质信息，对映射边坡数字模型进行实时更新。进一步地，步骤（2）中，对映射边坡数字模型进行实时更新包括如下步骤：步骤2.1：根据边坡施工开挖情况，采用倾斜摄影测量及三维激光扫描对边坡开挖后的外部形态进行建模，及时更新映射边坡的三维数字地形模型；步骤2.2：通过边坡内外部布设的表观变形监测、深部变形监测、地下水监测、应力监测、微震动监测、光纤监测、物探法观测获取的变形、应力、声波、固有振动频率、地下水、地下物质组成信息，实时同步传输到数字化映射边坡数字模型上，对映射边坡进行实时更新；步骤2.3：通过星载合成孔径雷达干涉测量的大范围变形监测、星载光学遥感变形监测，船/车/机载合成孔径雷达或三维激光扫描变形监测，地基合成孔径雷达或三维激光扫描变形监测，激光测振获取的边坡变形信息，实时同步传输到数字化映射边坡数字模型上，对映射边坡进行实时更新；步骤2.4：通过地质勘探及检测，结合岩体室内外试验、模型试验、现场试验、工程经验类比、施工开挖信息及反分析，确定岩体力学参数及地应力条件，及时传输到数字化映射边坡数字模型上，对映射边坡进行实时更新；步骤2.5：通过实时的边坡地质模型、岩体力学参数及地应力条件，进行映射边坡稳定性及应力位移数值模拟分析，通过与监测信息的实时互馈，不断修正岩体力学参数，对映射边坡的状态进行不断的修正，并同步得出最逼近真实边坡状态的映射边坡状态信息，进而实现从现实边坡变形及稳定性演化到数字边坡变形及稳定性演化的同步生长过程。进一步地，步骤2.2中，表观变形监测包括全站仪观测、GNSS测点、测缝计；深部变形监测包括多点位移计、测斜仪、阵列式位移计SAA；应力监测包括锚索测力计、锚杆应力计；微震动监测包括地声监测仪、次声监测仪、微震监测仪和固有振动频率监测仪。进一步地，步骤（3）中，边坡全生命周期实时状态分析与安全管理包括如下步骤：步骤3.1：通过映射边坡较接近真实边坡的地质结构和地层岩性、岩体力学参数信息，进行数值模拟仿真，得出边坡的变形和应力以及稳定性状态，给出边坡安全性状态的初步判断；步骤3.2：建立方法库、知识库，基于边坡安全监测设计、施工及治理设计资料、运行期监测检测资料信息，采用机器学习、深度学习、模式识别、智能计算、自动推理构建面向边坡施工期、运行期全生命周期安全监测的主题要素知识图谱，建立适用于边坡全生命周期安全综合评估的模型，实时评估边坡性态，结合数值模拟计算成果综合评估边坡施工期或运行期实时安全性状态；步骤3.3：对边坡全生命周期资料进行综合分析，对边坡当前的安全性状态进行实时分析，对异常部位和异常情况进行实时预警；并将异常信息及对应响应处理措施推送给相应层级的人员；并对边坡期施工方案的调整或运行期的应急加固处理进度进行实时提醒，以保证安全隐患问题能尽早本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于数字化映射的边坡全生命周期安全管理方法，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤（1）、基于地形、地质信息构建映射边坡；/n步骤（2）、基于监测、检测和探测信息耦联互馈，对构建的映射边坡进行修正；/n步骤（3）、基于方法库、知识库和评判模型信息，结合步骤（2）的修正的模型，进行边坡全生命周期安全管理。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于数字化映射的边坡全生命周期安全管理方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤（1）、基于地形、地质信息构建映射边坡；
步骤（2）、基于监测、检测和探测信息耦联互馈，对构建的映射边坡进行修正；
步骤（3）、基于方法库、知识库和评判模型信息，结合步骤（2）的修正的模型，进行边坡全生命周期安全管理。


2.根据权利要求1所述的基于数字化映射的边坡全生命周期安全管理方法，其特征在于：步骤（1）中，基于地形、地质信息构建映射边坡包括如下步骤：
步骤1.1：利用地形测绘资料，结合边坡三维数字高程模型及三维影像图，建立边坡三维数字地形模型；根据边坡的开挖施工和地表变形情况不断修改和完善边坡三维数字地形模型；
步骤1.2：在边坡三维数字地形模型的基础上，采用地质勘探资料，建立边坡内部三维数字地质模型，根据地质信息的更新对边坡三维数字地质模型进行不断的修正与完善；
步骤1.3：根据边坡外部环境的变化，不断修正边坡三维数字地质模型外部地形、地貌、地物及地面建筑；
步骤1.4：根据逐步揭露的地质信息，采集边坡三维数字地质模型的地层、岩性、地应力、地下水、断层、裂隙、节理、岩体力学参数信息；
步骤1.5：根据边坡的治理措施和安全监测布置，采集边坡三维数字地质模型的治理措施分布及监测点布置信息；
步骤1.6：不断更新三维数字地质模型数据，即得到数字化映射边坡。


3.根据权利要求1所述的基于数字化映射的边坡全生命周期安全管理方法，其特征在于：步骤（2）中，边坡在天然工况、施工工况、地震工况、暴雨工况、蓄水工况、水位交变工况、长期运行工况或多种工况耦合作用下，获取边坡变形、应力、声波、固有振动频率、地下水、地质信息，对映射边坡数字模型进行实时更新。


4.根据权利要求3所述的基于数字化映射的边坡全生命周期安全管理方法，其特征在于：步骤（2）中，对映射边坡数字模型进行实时更新包括如下步骤：
步骤2.1：根据边坡施工开挖情况，采用倾斜摄影测量及三维激光扫描对边坡开挖后的外部形态进行建模，及时更新映射边坡的三维数字地形模型；
步骤2.2：通过边坡内外部布设的表观变形监测、深部变形监测、地下水监测、应力监测、微震动监测、光纤监测、物探法观测获取的变形、应力、声波、固有振动频率、地下水、地下物质组成信息，实时同步传输到数字化映射边坡数字模型上，对映射边坡进行实时更新；
步骤2.3：通过星载合成孔径雷达干涉测量的大范围变形监测、星载光学遥感变形监测，船/车/机载合成孔径雷达或...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖海斌，陈鸿杰，迟福东，
申请(专利权)人：华能澜沧江水电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53