基于高分遥感影像匹配的露天矿滑坡形变场监测方法

针对利用SIFT(Scale-invariant feature transform)算法提取全色遥感影像特征点时存在数量少、分布不均、影响滑坡形变场监测效果等问题,提出了一种综合利用SIFT与CSIFT(Colored scale invariant feature transform)算法进行滑坡形变场标定的方法。该方法利用SIFT算法分别处理全色影像和多光谱融合影像,利用CSIFT算法处理多光谱融合影像,将3个过程提取的互不相同的特征点进行叠加,得到更多的特征点。以抚顺西露天煤矿南帮滑坡为例进行试验,结果表明:新方法能够充分利用3种不同影像匹配过程的特点,大大增加了特征点数量,使得生成的滑坡形变场更加精确,所圈定的滑坡范围更加准确,且该方法具有成本低、效率高等优点,非常适合于大型滑坡的大变形形变场监测。     

基于单像近景摄影测量的滑坡裂缝探测方法

滑坡监测能够为预测可能发生滑坡灾害的时间和范围、制定减灾方案提供可靠依据。针对目前基于近景摄影测量的滑坡监测需要建立立体模型、数据处理复杂、数据量大、难以实现实时监测预警的不足,设计了一种适合实时、远程传输的单像滑坡监测方案。该方案主要采用滑移前后相邻影像匹配的方式,用同名点的位移场计算滑移矢量场。在确定用于该方案的最佳影像匹配算法时,对比分析了SIFT、SURF和ASIFT 3种常用算法在旋转、缩放、光照变化和仿射变换4种情况下的匹配性能,并根据该监测方案需要确保滑坡区域匹配点的密度和滑坡发生初期仿射变换较小的特点,认为SIFT算法最适合于该监测方案。在此基础上,提出了基于SIFT特征点的二维场位移矢量模型和相邻影像对应像素灰度值跳跃检验模型2种滑坡范围圈定模型,根据2种模型圈定的滑坡范围在理论上的差异,将2种模型进行耦合,能够有效探测出滑坡裂缝,为滑坡预警提供可靠依据。     

远程位移实时监测技术在露天矿边坡预警中的应用

随着露天矿开采到界,裸露岩体长期受风化、雨水侵蚀影响,边坡岩体结构越来越弱,围岩的支承能力越来越小,加之弱层的存在,更加导致了露天矿边坡处于不稳定状态,随时具有发生大规模滑坡的危险。根据滑坡前边坡变形的外在反映,研究边坡远程位移实时监测预报系统,根据位移-时间曲线对滑坡进行预报,该系统实现了边坡位移全天24 h连续自动监测。并成功预报了平庄西露天矿2013年4月17日滑坡,对其他露天矿边坡监测具有重要现实指导意义。     

滑坡面位移特征及其应用

论述了滑坡坡面位移特征，提出了根据坡面位移矢量稳定滑坡滑动面、预报滑坡发生时间的原理和方法。     

平朔露天矿某黄土高边坡滑坡成因机理分析

从工程地质条件、水文地质条件及人类工程活动等方面入手,对山西平朔煤炭工业公司某露天矿黄土高边坡发生滑坡的成因机理进行分析。该滑坡表现出明显的牵引式破坏特征,其变形破坏过程可分为卸荷变形、蠕滑—拉裂、剧滑及趋稳等四个阶段。基于滑坡的成因机理,提出了相应的防治对策。     

露天矿不采区边坡位移监测及滑坡预报研究

对平朔煤炭工业公司露天矿不采区的表面位移监测资料进行了分析,结合位移速率与实际工程的变形破坏情况,能准确地判定边坡的变形阶段,评价和预测使用过程中边坡的稳定状况。     

南芬露天铁矿高陡边坡失稳全过程物理模型试验研究

利用自主研发的深部地质工程灾害模型试验系统进行试验,模拟滑坡大变形失稳破坏的全过程。在模型内部布设小型NPR锚索进行力学监测,同时采用数字散斑技术对边坡位移进行监测,从试验角度研究滑坡大变形破坏时的边坡内部应力变化规律及NPR锚索在大变形破坏条件下表现出的力学特性。试验结果表明:边坡破坏表现出明显的阶段性演化过程,大致可划分为四个阶段:软化压密阶段、裂纹产生阶段、裂纹扩展阶段、滑动面贯通阶段。边坡失稳破坏过程中,NPR锚索发生较大变形但未发生破断失效,表明锚索能够在滑坡全过程中对其进行持续监测和加固。NPR锚索在试验过程中的受力特征与现场滑坡牛顿力监测结果相吻合,证明NPR锚索在滑坡超前预警方面具有有效性及合理性。     

南芬露天铁矿边坡开挖稳定性实验研究

以南芬露天铁矿“298~370滑坡”为例, 基于相似理论构建地质力学模型实验和FLAC^3D数值模拟, 研究不同开挖阶段边坡滑体和锚索的变化特征, 对比分析不同开挖方式对边坡稳定性的影响。地质力学模型实验结果表明, 开挖过程中锚索发生变形弯曲, 滑体破坏前与水平岩体有明显位移差。数值模拟结果表明, 露天矿开采后, X方向产生最大位移17.06 cm, Y方向产生最大沉降10.31 cm, 锚索明显约束滑体竖向位移; 锚索处发生应力集中和位移突变, 与地质力学模型实验结果一致。在实际工程中, 位移突变可作为边坡失稳的监测依据; 分台阶开挖时, 位移和应力变化均小于无台阶开挖, 边坡稳定性更好。     

基于GPS大地高的抚顺西露天矿南帮滑坡垂直位移监测分析

抚顺西露天矿南帮滑坡危险区面积达3.68 km~2,处于持续变形滑移阶段,直接威胁周边居民的生命及生产安全,及时准确地掌握地质灾害变化趋势显得尤为重要,主要手段就是对其形变进行长期跟踪监测。为此,文章介绍了GPS大地高用于垂直位移监测的理论方法,通过对影响基线解算质量因素的分析,得出采用适当的基准网及解算软件,可求得监测点的大地高,且高程中误差精度能达到5 mm的结论。实践证明,该方法可替代精密水准测量进行滑坡垂直位移监测。     

基于VBA的GPS在露天铀矿边坡监测中的应用

边坡变形是最突出、最直接产生滑坡地质灾害的原因。如果能比较准确地预测滑坡的发生, 就可以最大限度地减小灾害损失。结合某大型露天铀矿边坡的实际情况,对GPS在露天矿山边坡监测中的应用进行了详细的探讨,并运用AutoCAD的内嵌编程语言VBA开发边坡安全位移监测曲线自动绘制系统,实现边坡位移监测曲线的自动绘制,取得提高露天矿边坡安全的效果。     

一种分布式滑坡体深部位移实时监测方法

针对传统的滑坡体深部位移监测中存在人工测量成本高、监测频率低、实时性不高等问题,设计了一种多点分布式深部位移实时监测方法。该方法利用低功耗微处理器、加速度传感器实现测量单元的模块化,并任意组合为测量传感器组,施工时将该传感器组垂直放入滑坡体钻孔中,实时测量滑坡体深部各单元倾斜角参数,进而利用相邻2个单元之间的倾角值计算出滑坡体内部形变值,以及确定出滑动面位置。整个测量方法具有实时性高、无人值守、可任意扩展裁剪等特点,同时能有效降低人工测量成本,实际现场应用进一步证明了该方法的有效性。     

基于煤位检测的多尺度特征匹配算法

针对煤矿企业煤仓内煤位的检测,运用计算机视觉检测识别技术,提出了一种基于双目视觉W-SIFT图像特征匹配算法的非接触式煤仓煤位深度测量方法,将小波压缩编码和尺度不变特征变换算法相结合,去除双目图像中的冗余信息后,通过基于尺度因子变化的模版进行自适应调节,并对双目视图配准的煤位图片进行处理,构建多尺度空间从而提取煤位图片的特征点,然后对比左右煤位视图,运用双目视图双向配准的策略,进行深度匹配。最后依据W-SIFT匹配算法预先标定的左右图像得出视觉传感器的内外参数,代入坐标转换公式,准确确定煤仓煤位的真实深度值。实验结果表明将这一新算法应用到煤位检测中,与传统SIFT算法相比具有较明显的优势,实时性、稳定性好,取得了满意的效果。     

基于改进SIFT算法的矿山井筒视频图像实时配准

针对尺度不变特征转换（SIFT）算法在矿山井筒视频图像匹配时不满足实时性要求,提出了改进的SIFT算法。在保证配准精度的情况下,通过减少尺度变换,构造简单的特征描述子并将Bray Curtis距离作为相似性度量,可以大幅缩短算法执行时间,提高配准精度。实验结果表明,改进的SIFT算法对图像旋转、尺度及亮度的线性变化具有不变特性,运算速度比改进前至少提高4倍,对矿山井筒视频图像具有较好的实时匹配效果。     

平庄西露天煤矿断层滑坡监测预警研究

平庄西露天煤矿工作帮反倾逆层边坡岩层断层构造作用明显,滑坡灾害危险程度高。为了实时掌握滑坡体变化状态,基于下滑力大于抗滑力这一滑坡发生的充分必要条件,采用具有滑坡灾害加固-监测-预警一体化功能的滑动力远程监测预警系统装备,实现了滑动力感知、传输、分析和监测预警的全过程。在该滑坡区域布设滑动力监测站点和位移监测站点,近3个月的监测结果表明：滑动力远程监测预警系统运行效果良好,实现了对“07-0118滑坡”各阶段的监测预警,且滑动力监测效果优于位移监测,验证了该系统的先进性和实用性。该系统的成功应用为其他类似边坡的监测预警提供了技术方法和实践依据。     

露天采场高陡边坡监测技术研究现状与发展趋势

通过收集国内外边坡监测技术的相关资料,介绍了露天采场高陡边坡稳定性监测的现有技术手段,总结了包括表面位移监测、深部位移监测和深部滑动力监测等各类技术的主要特点和存在问题。进一步对金属非金属露天矿山采场边坡监测技术的规范要求进行了简要论述。综合分析后提出,未来应基于区域形变和深部滑动力监测技术,以滑坡地质灾害远程实时监测预报技术及装备体系为研究方向。通过采用多源信息融合技术,以滑动力监测和边坡表面位移监测为主导,辅以其他监测方法,构成一个深部和浅部联合监测的立体网络系统。采用模块化设计方案,根据现场环境灵活增减监测子系统,可提高露天采场边坡稳定性监测预警的准确性与时效性。     

基于地面三维激光扫描的露天矿采剥工程量计算方法

目前露天矿山采场验收测量主要采用全站仪等点式测量方法,存在采样密度低、体积计算误差大、测量周期长等不足,使用三维激光仪进行露天矿山采场验收测量已经成为一种发展趋势,然而现有的点云配准算法存在配准效率低、精度不高等问题。针对迭代最近点法(Iterative closest point,ICP)点云精配准对初始输入点云要求较高,以及原有SIFT-ICP算法需要使用影像数据作为SIFT算法粗配准数据源的问题,将原有SIFT-ICP算法进行了改进,提出了一种新SIFT-ICP算法。新算法仅使用点云一种数据源,并将SIFT算法快速识别特征点与ICP精确配准相结合,改善了精配准过程中的初始点云输入,从而实现了电云快速精确配准。辽宁省鞍山市鞍千矿现场试验表明:基于地面三维激光扫描和新SIFT-ICP算法能够快速完成点云配准,计算得到的采剥工作量相对误差仅为0.72%,可以替代目前广泛使用的全站仪等点式测量方法,并可大大提高露天矿山验收测量效率。     

南芬露天铁矿滑坡远程监测预警系统的应用

南芬露天铁矿目前正在进行三期扩帮四期开采工程,矿区工程地质条件较复杂,岩石以绿泥岩为主,遇水强度急剧降低,加之频繁生产爆破振动,致使边帮岩体多处出现张裂、滑塌、滚石等灾害。本研究以“滑动力大于抗滑强度是滑坡产生的充要条件”作为滑坡体滑动的主要判据,并应用“滑坡远程监测预警系统”在南芬露天矿滑坡体上构建了系统的“滑坡体远程监测网”。通过近10个月的现场试验,获得大量宝贵数据,为矿山安全可持续开采提供了安全保障。     

南芬露天矿滑坡机理及其动态过程

南芬露天矿面临频繁的滑坡、泥石流、崩塌、沉降等地质灾害问题。为了揭示露天矿滑坡机理,并充分理解其动力学过程,以2019年1月4日发生在南芬露天矿下盘394～502m台阶中部老滑坡体区域的滑坡为例进行研究。该工作结合现场勘查、地质资料和数值模拟等手段,对露天矿滑坡进行分析。研究结果表明,开挖扰动、冻融循环,爆破振动是诱发露天矿滑坡的主要原因。另外,滑坡区域位于老滑坡体区域内,滑坡源属于松散堆积物,老滑坡体自身的低稳定性是发生滑坡的另一个重要因素。采用光滑粒子流体动力学方法(SPH)结合弹塑性Mohr-Coulomb理论对露天矿滑坡的动态全过程进行了数值模拟。数值结果表明,露天矿滑坡堆积体分布在垂直落差约120m高的台阶上,滑坡形态呈现倒V字形,滑坡体下缘宽度约240m。露天矿滑坡形态、滑动距离、范围等与现场调查结果吻合较好。SPH方法可以很好地再现露天矿滑坡的动态过程。数值结果可以为划定露天矿危险区域,制定防灾减灾措施提供依据。