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　　【摘要】： 隨著礦產資源的進一步開發,越來越多的露天礦更進一步向深部開采,形成了越來越多的人工高邊坡,隨之而來的滑坡風險和隱患也在增加,這種隱患嚴重威脅著礦山的安全生產及技術經濟效益的發揮,因此,加強對高陡邊坡的變形監測和穩定性分析就顯得非常重要。鑒于以前對于邊坡變形監測主要集中于點的變形監測的特點,本文采用多基線數字近景攝影測量的方法,實現了基于面的邊坡變形監測,編制了邊坡穩定性分析可視化程序,并將邊坡變形監測系統和穩定性分析程序應用于某露天礦的邊幫、排土場和尾礦壩的變形監測和穩定性分析中。本文的主要工作如下: 1分析了目前邊坡變形監測和穩定性分析的研究現狀,簡述了多基線數字近景攝影測量軟件的功能及其與以往的近景攝影測量軟件的異同。 2通過模擬試驗驗證了使用多基線數字近景攝影測量軟件進行邊坡變形監測的可行性,同時對其交會角和攝距對軟件精度的影響規律進行了試驗研究。試驗研究表明,本近景攝影測量系統的精度與相機的象素、鏡頭的焦距、攝影測量的距離、交會角、全站儀的精度及測量方式等因素有關。隨著交會角的增大,X、Y方向交會的精度越來越高,而Z方向一直具有較高的精度,交會角的變化對其影響不如對X、Y方向精度的影響明顯;隨著交會角的加大,平面和深度中誤差迅速減小。隨著攝影基線長度的增加,X、Y、Z3個方向的交會精度隨之提高,相對精度也逐漸提高。基線短,則交會精度和相對精度較低。軟件在處理過程中,其相對精度都可以達到很高的精度,其平面中誤差和深度中誤差總體上隨距離的增加而增大,但在一范圍內,采用不同的鏡頭,在較遠處可以比相對較近處獲得更高的精度。 3根據剛體極限平衡法的計算原理和巖石崩塌力學原理,編制了邊坡穩定性分析軟件,軟件包含了常用的一些極限平衡計算方法(如Fellenius法、Bishop法、Janbu法、Sarma法)及三維楔形體法、崩塌評價法。分析了各種計算方法適用的主要技術條件,并以某露天礦排土場的穩定性分析為例介紹了軟件的操作流程。通過與大型邊坡穩定性分析軟件Geo-studio的計算結果對比,驗證了程序的可靠性。 4將近景攝影測量監測系統和穩定性分析軟件應用于某露天礦的邊幫、排土場及尾礦壩的變形監測和穩定性分析中。對比了攝影測量監測軟件解算的不同時期不同邊坡的變形與全站儀的所測的變形,結果表明軟件解算的變形與全站儀所測的變形很一致;利用開發的邊坡穩定性分析軟件,根據不同的地質情況,分別對露天礦邊坡、排土場邊坡和尾礦壩進行了多工況的分析計算。 研究結果表明,基于多基線近景數字攝影測量技術的邊坡變形監測是科學可行的,可用于各種邊坡的監測,如露天礦邊坡、排土場、尾礦壩等,能實現邊坡點和面的變形監測。 本文所取得的研究成果可為礦山安全生產和邊坡治理設計提供科學的依據,具有一定的理論意義和現實意義。 【關鍵詞】：邊坡 多基線數字近景攝影測量 變形監測 穩定性分析
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TD804;TD17
【DOI】：CNKI:CDMD:1.2009.084816
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 前言12-13
• 1.2 國內外邊坡穩定性研究現狀13-24
• 1.2.1 國內外邊坡變形監測的現狀13-20
• 1.2.2 近景攝影測量技術在變形監測中的應用20-22
• 1.2.3 邊坡穩定性分析現狀22-24
• 1.3 本文研究的主要內容、目的和意義24-26
• 第二章 多基線數字近景攝影測量系統26-39
• 2.1 多基線數字近景攝影測量計算原理26-34
• 2.1.1 共線條件方程式的分析27-28
• 2.1.2 共線條件方程式像點坐標誤差方程式的一般式28-31
• 2.1.3 像點坐標誤差方程式一般式各偏導數的嚴格關系式31-34
• 2.2 多基線數字近景攝影測量系統技術特點及功能34-39
• 2.2.1 系統技術特點34-35
• 2.2.2 系統組成及功能35-36
• 2.2.3 系統的處理流程36-37
• 2.2.4 基于多基線數字近景攝影測量系統的邊坡變形監測37
• 2.2.5 多基線數字近景攝影測量系統與數字攝影測量工作站(DPW)中近景模塊的區別37-39
• 第三章 基于近景攝影測量的邊坡變形監測模擬試驗及精度檢驗39-57
• 3.1 試驗概況39-41
• 3.2 前處理的主要過程及結果41-47
• 3.2.1 航帶間匹配42
• 3.2.2 平差精度分析42-43
• 3.2.3 加密匹配43-44
• 3.2.4 立體編輯44-46
• 3.2.5 等高線和DEM的生成46-47
• 3.3 變形監測47-51
• 3.3.1 通過增加同名點的方式47-49
• 3.3.2 通過DEM比較的方式49-51
• 3.4 精度分析51-56
• 3.4.1 交會角對精度的影響51-54
• 3.4.2 不同攝影距離的精度分析54-56
• 3.5 本章小結56-57
• 第四章 邊坡變形近景攝影監測系統在露天礦山的應用57-78
• 4.1 現場精度檢驗57-61
• 4.1.1 外業工作58-59
• 4.1.2 軟件精度驗證59-61
• 4.2 露天礦北幫邊坡變形監測61-67
• 4.2.1 控制點坐標測量61-63
• 4.2.2 現場照片拍攝63
• 4.2.3 北幫邊坡數據處理63-66
• 4.2.4 北幫變形監測66-67
• 4.3 排土場邊坡變形監測67-72
• 4.3.1 控制點坐標測量68-69
• 4.3.2 現場照片拍攝69
• 4.3.3 排土場數據處理69-71
• 4.3.4 排土場變形監測71-72
• 4.4 尾礦壩變形監測72-77
• 4.4.1 控制點坐標測量73-74
• 4.4.2 現場照片拍攝74
• 4.4.3 尾礦壩數據處理74-75
• 4.4.4 尾礦壩變形監測75-77
• 4.5 本章小結77-78
• 第五章 邊坡穩定性分析方法及其在露天礦山的應用78-116
• 5.1 邊坡穩定性分析方法78-79
• 5.2 計算原理79-92
• 5.2.1 Fellenius法的計算原理80
• 5.2.2 Bishop法計算原理80-82
• 5.2.3 Janbu法計算原理82-84
• 5.2.4 傳遞系數法計算原理84-86
• 5.2.5 Sarma法計算原理86-87
• 5.2.6 三維楔形法計算原理87-89
• 5.2.7 崩塌評價法計算原理89-92
• 5.3 分析方法適用的條件92
• 5.4 軟件開發的功能需求92-95
• 5.4.1 邊坡穩定性分析程序簡介92-93
• 5.4.2 系統運行環境要求93-94
• 5.4.3 系統特點94
• 5.4.4 軟件的結構94-95
• 5.5 軟件操作過程95-99
• 5.6 邊坡穩定性分析試驗研究99-110
• 5.6.1 排土場穩定性分析99-101
• 5.6.2 尾礦壩穩定性計算101-107
• 5.6.3 北幫邊坡穩定性分析107-110
• 5.7 邊坡穩定性分析軟件計算結果與同類軟件的比較110-111
• 5.8 邊坡失穩預測預報111-115
• 5.8.1 邊坡失穩預測預報模型111-113
• 5.8.2 邊坡失穩預測預報判據113-114
• 5.8.3 露天礦山邊坡失穩預測預報114-115
• 5.9 本章小結115-116
• 第六章 結論與展望116-119
• 6.1 本文主要結論116-117
• 6.2 本文主要創新點117-118
• 6.3 下一步工作展望118-119
• 參考文獻119-125
• 攻讀博士學位期間發表的學術論文125-126
• 致謝126