【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于地质灾害预警，具体涉及一种基于相关性理论的矿山边坡风险的监测方法和系统。
技术介绍
1、矿山边坡垮塌是矿山安全生产中的重要风险之一，其发生往往伴随着复杂的地质过程和多种影响因素。在矿山边坡垮塌风险的监测中，横向位移和垂直沉降是两个关键参数，它们能够反映边坡岩体的变形和稳定性状况。在矿山边坡垮塌风险的监测中，横向位移和垂直沉降之间存在着密切的关联性。这两个过程是相互作用的，垂直沉降可能导致边坡岩体的应力重新分布，进而引发横向位移；而横向位移也可能对垂直沉降产生影响，例如通过改变岩体的支撑条件和应力状态。一方面，横向位移和垂直沉降都是边坡岩体变形的表现，它们的发生和发展往往相互影响、相互制约。另一方面，横向位移和垂直沉降的变化趋势和速率可以反映边坡岩体的应力状态和变形特征，从而为预测边坡垮塌风险提供重要依据。
2、矿山边坡垮塌风险的监测中，横向位移和垂直沉降之间的关联性至关重要。
3、然而，现有的监测方法往往将这两个参数视为独立的变量，忽略了它们之间的相互关联和影响，这在一定程度上限制了监测的准确性和有效性。传统的横向位移监测方法，如大地测量法、雷达干涉测量法等，主要关注水平方向上的移动距离，而忽略了与垂直沉降之间的相互影响。同样，垂直沉降的监测方法，如水准测量、倾斜测量等，也主要关注垂直方向上的变形量，缺乏对横向位移的考虑。这种分离式的监测方法无法全面反映边坡岩体的变形特征和稳定性状况，监测结果可能存在一定的误差和不准确性，进而导致预警信息可能出现延后。
4、为了解决这一问题，需要
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于相关性理论的矿山边坡风险的监测方法和系统，具体技术方案如下：
2、第一方面，本专利技术提供一种基于相关性理论的矿山边坡风险的监测方法，所述方法包括：
3、步骤s1，监测目标边坡的横向位移量，根据基于时间序列的横向位移计算所述目标边坡的第一风险因子。
4、进一步的，基于时间序列的横向位移用序列表示为，式中，为第个时间窗口的内的横向位移量；则第个时间窗口的横向位移速度，其中，t为时间窗口长度。
5、根据边坡稳定性理论计算边坡发生滑坡时的初始滑移速度：
6、；
7、式中，为初始滑移速度，单位m/s；g为重力加速度；m为单位长度边坡的质量，单位kg/m；h为边坡的重心落差高度，单位m；l为边坡长度，单位m；为发生滑坡时的内摩擦角；为滑坡体与水平面夹角；为滑坡体粘聚力常数；其中，和均小于90°，，为常数取1.1。
8、根据初始滑移速度v计算边坡的水平位移速度预警阈值，；则第一风险因子00%。
9、步骤s2，通过卫星insar数据得到所述目标边坡基于时间序列的垂直沉降量，并计算所述目标边坡的第二风险因子。
10、进一步的，通过卫星insar数据得到的基于时间序列的垂直沉降量用序列表示为，式中，为第个时间窗口的内的垂直沉降量,则第个时间窗口的垂直沉降速度。
11、根据初始滑移速度v计算边坡的垂直沉降速度预警阈值，。
12、则第一风险因子00%。
13、进一步的，所述时间窗口t取12~48小时。
14、步骤s3，基于相关性理论计算横向位移与垂直沉降量之间的相关系数，根据第一风险因子、第二风险因子和所述相关系数得到所述目标边坡的风险值。
15、进一步的，所述基于相关性理论计算横向位移与垂直沉降量之间的相关系数，具体计算方法包括：
16、将序列x、y分别从小到大顺序编秩，若观察值相同取平均秩次，则两个序列之间的相关系数r表示为：
17、。
18、式中，为的秩，为的秩；和分别表示和的平均秩；秩次差表示为，则和的秩次差：。
19、此时，相关系数r表示为：。
20、进一步的，所述根据第一风险因子、第二风险因子和所述相关系数得到所述目标边坡的风险值，具体为：
21、当时，此时认为第一风险因子和第二风险因子弱相关，所述目标边坡的风险值取第一风险因子和第二风险因子的最大值：。
22、当时，此时认为第一风险因子和第二风险因子强相关，所述目标边坡的风险值的计算方法为：。
23、步骤s4，当所述风险值大于设定的风险阈值时，向所述边坡周围的作业车辆和人员发出预警。
24、进一步的，所述设定的风险阈值为.6或.6或；当风险值、第一风险因子和第二风险因子中的一个满足所述设定的风险阈值时，向所述边坡周围的作业车辆和人员发出预警。
25、进一步的，所述边坡周围的作业车辆和人员均安装有gps定位器，当所述风险值大于设定的风险阈值时，通过gps信号确定预警信息发送的范围，并向所述范围内的作业车辆和人员发送预警信息。
26、第二方面，本专利技术提供一种根据第一方面所述的基于相关性理论的矿山边坡风险的监测方法的系统，所述系统包括：横向位移监测模块，垂直沉降监测模块，风险值运算模块以及预警模块。
27、进一步的，所述横向位移监测模块和垂直沉降监测模块分别与所述风险值运算模块连接，所述风险值运算模块与所述预警模块链接。
28、进一步的，所述横向位移监测模块用于监测目标边坡的横向位移量，并根据基于时间序列的横向位移计算所述目标边坡的第一风险因子。
29、进一步的，所述垂直沉降监测模块用于通过卫星insar数据得到所述目标边坡基于时间序列的垂直沉降量，并计算所述目标边坡的第二风险因子。
30、进一步的，所述风险值运算模块接收所述横向位移监测模块和垂直沉降监测模块的风险因子计算结果，并基于相关性理论计算横向位移与垂直沉降量之间的相关系数，根据第一风险因子、第二风险因子和所述相关系数得到所述目标边坡的风险值。
31、进一步的，所述预警模块接收所述风险值并与设定的风险阈值比较，当风险值大于设定的风险阈值时，向所述边坡周围的作业车辆和人员发出预警。
32、进一步的，所述预警模块还接受所述横向位移监测模块的第一风险因子计算结果和所述垂直沉降监测模块的第二风险因子计算结果，并与设定的风险阈值比较，当风险值大于设定的风险阈值时，向所述边坡周围的作业车辆和人员发出预警。
33、本专利技术与现有技术相比，其有益效果是：
34、本专利技术能够提高监测精度，增强预警能力；将横向位移和垂直沉降视为相互关联的参数，而不是独立的变量，可以使监测结果更加准确；这种综合性的监测方法能够更全面地反映边坡岩体的变形特征和稳定性状况，减少误差和不确定性；进而可以更准确地预测边坡垮塌的风险，为预警和应对措施提供更早、更准确的信号。
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1.一种基于相关性理论的矿山边坡风险的监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于相关性理论的矿山边坡风险的监测方法，其特征在于，所述步骤S1中，基于时间序列的横向位移用序列表示为，式中，为第个时间窗口的内的横向位移量；则第个时间窗口的横向位移速度，其中，t为时间窗口长度；根据边坡稳定性理论计算边坡发生滑坡时的初始滑移速度：
3.根据权利要求2所述的基于相关性理论的矿山边坡风险的监测方法，其特征在于，所述步骤S2中，通过卫星InSAR数据得到的基于时间序列的垂直沉降量用序列表示为，式中，为第个时间窗口的内的垂直沉降量,则第个时间窗口的垂直沉降速度；
4.根据权利要求1或2所述的基于相关性理论的矿山边坡风险的监测方法，其特征在于，所述时间窗口t长度取12~48小时。
5.根据权利要求1所述的基于相关性理论的矿山边坡风险的监测方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述基于相关性理论计算横向位移与垂直沉降量之间的相关系数，具体计算方法包括：
6.根据权利要求5所述的基于相关性理论的矿山边坡风险的监测方
7.根据权利要求6所述的基于相关性理论的矿山边坡风险的监测方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述设定的风险阈值为.6或.6或；当风险值、第一风险因子和第二风险因子中的一个满足所述设定的风险阈值时，向所述边坡周围的作业车辆和人员发出预警。
8.根据权利要求7所述的基于相关性理论的矿山边坡风险的监测方法，其特征在于，所述边坡周围的作业车辆和人员均安装有GPS定位器，当所述风险值大于设定的风险阈值时，通过GPS信号确定预警信息发送的范围，并向所述范围内的作业车辆和人员发送预警信息。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的基于相关性理论的矿山边坡风险的监测方法的系统，其特征在于，所述系统包括：横向位移监测模块，垂直沉降监测模块，风险值运算模块以及预警模块；所述横向位移监测模块和垂直沉降监测模块分别与所述风险值运算模块连接，所述风险值运算模块与所述预警模块链接；
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述预警模块还接受所述横向位移监测模块的第一风险因子计算结果和所述垂直沉降监测模块的第二风险因子计算结果，并与设定的风险阈值比较，当风险值大于设定的风险阈值时，向所述边坡周围的作业车辆和人员发出预警。
...【技术特征摘要】
1.一种基于相关性理论的矿山边坡风险的监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于相关性理论的矿山边坡风险的监测方法，其特征在于，所述步骤s1中，基于时间序列的横向位移用序列表示为，式中，为第个时间窗口的内的横向位移量；则第个时间窗口的横向位移速度，其中，t为时间窗口长度；根据边坡稳定性理论计算边坡发生滑坡时的初始滑移速度：
3.根据权利要求2所述的基于相关性理论的矿山边坡风险的监测方法，其特征在于，所述步骤s2中，通过卫星insar数据得到的基于时间序列的垂直沉降量用序列表示为，式中，为第个时间窗口的内的垂直沉降量,则第个时间窗口的垂直沉降速度；
4.根据权利要求1或2所述的基于相关性理论的矿山边坡风险的监测方法，其特征在于，所述时间窗口t长度取12~48小时。
5.根据权利要求1所述的基于相关性理论的矿山边坡风险的监测方法，其特征在于，所述步骤s3中，所述基于相关性理论计算横向位移与垂直沉降量之间的相关系数，具体计算方法包括：
6.根据权利要求5所述的基于相关性理论的矿山边坡风险的监测方法，其特征在于，所述根据第一风险因子、第二风险因子和所述相关系数得到所述目标边坡的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李强，姜文亮，罗毅，李永生，焦其松，
申请(专利权)人：应急管理部国家自然灾害防治研究院，
类型：发明
国别省市：
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