位移测量反演理论的应用与发展

利用现场位移测量资料反演分析是进行洞室围岩分析和了解岩体介质中洞室的力学性状与设计参数的一种新的手段,它对解决实际工程总是及推进岩石力学及工程问题的研究都具有重要意义。本文研究了位移测量反演问题的解和性质,并就反演理论的原理,应用技术,成果检验以及工程等问题进行了论述,阐述了这类理论的进一步研究和工程应用的发展前景。     

双连拱隧道围岩位移数值分析研究

在隧道施工过程中,根据现场围岩变形的监测结果,可以及时分析与预测围岩稳定性。结合小金口连拱隧道监测数据,利用数值分析方法对Ⅲ类围岩水平位移监测数据进行处理与分析,计算得出:采用Boltzman函数拟合分析方法,能够较好反映连拱隧道施工过程中水平收敛位移的变化情况,从而得到连拱隧道水平位移的控制标准,对双连拱公路隧道设计和施工具有重要的指导意义。     

利用平滑先验信息方法分离高频GPS数据静态永久变形与地震波

震后高频GPS观测资料详细记录了地震引起的静态永久变形和地震波信息,如何实现二者的有效分离是准确反演地震参数的关键因素。本文引入平滑先验信息方法（SPM）对近几年3次地震的高频GPS数据进行处理和分析,尝试实现二者的有效分离。结果表明,SPM方法可以简单、快速、有效地分离高频GPS动态位移中的静态永久变形和地震波信息,数据处理结果完整、清晰地记录了由主震引起的静态永久变形、余震引起的静态永久变形和震后余滑位移以及地震波信息,可为准确反演震源参数、断层破裂过程提供重要的约束条件。     

连拱隧道拱顶沉降数值分析

在隧道施工过程中,根据现场围岩变形的监测结果,可以及时分析与预测围岩稳定性。结合小金口连拱隧道监测数据,利用数值分析方法对Ⅲ类围岩拱顶沉降位移监测数据进行处理与分析,计算得出：采用Boltzman函数拟合分析方法,能够较好地反映连拱隧道施工过程中拱顶的沉降变化情况,并得到连拱隧道拱顶沉降的控制标准。     

基于地壳分层的地震断层同震变形反演分析

顾及地球结构的非均匀性、分层和球体特性,发展了顾及地壳分层结构的地震断层同震位错模型的反演模式,建立了非线性反演方程,对主要的两类地震断层分别进行了模拟反演分析.反演结果显示,该反演模式可很好地将断层位错参数反演出来,利用该模式可较好地解决实际地震断层同震变形的反演问题.     

基于力学模式的大地测量反演理论及应用

本文的研究工作主要集中在大地测量反演的模型建立、求解方法及应用的相关问题的探讨.首先,在综合分析大地测量反演理论与应用现状的基础上,明确了大地测量反演的定义并对反演方法作了分类,提出了深化大地测量反演研究的若干观点. 根据有代表性的准则函数推演出大地测量反演参数可辨识条件,给出其适用范围;概括典型的大地测量力学模型,讨论了其反演参数可辨识性问题.尝试性地提出大地测量反演的模型辨识这样的一个新课题,并初步探讨了大地测量反演模型辨识的定义、原则和方法,基本描绘了现代大地测量反演研究的系统化、模型化和智能化的架构. 探讨了适合于大地测量反演区域变形的位移数据处理方案:①基于相似变换的"特定基准"确定;②基于一种线性模型的"异常位移"定位;③局部构造有限元的处理.方案体现了一种用"拟准检定法"进行"异常位移"定位的新思想.研究了正法反演结果的几种定性检验方案和统计假设检验定量检验方法,引入一种基于概率距离的定量评价新方法. 比较了约束和非约束的各种局部最优化方法(如单纯形法、模式搜索法、鲍威尔法、变量轮换法、混合罚函数法、复合形法等)和全局搜索算法(如蒙特卡罗、遗传算法),通过反演试验,探讨了不同最优化算法在大地测量反演中的有效性.探索了遗传算法在大地测量反演应用研究中的参数设置和算法的实施步骤,反演实例得到了较好的结果. 初步研究了利用包括大地测量位移在内的2种以上的观测物理量进行联合反演的模型和实施步骤,特别提出在联合反演中引入相对权比,并将它作为待反演参数,同其他反演参数一同反演求解的理论和方法.模拟算例结果显示出这种方法具有优越性和合理性. 在阐述了中国大陆及邻域板块边界构造作用力和构造应力场反演研究现状的基础上,本文利用自己开发编制的大地测量反演程序和中国地壳观测网络GPS观测资料和主应力方向数据进行了中国大陆及邻域边界力位移反演和川滇地区边界力的联合反演研究.反演结果表明:①形成现今中国大陆内部位移场和构造应力场的主要力源仍是来自印度板块和欧亚板块的陆-陆碰撞;②太平洋板块和菲律宾海板块作用力虽然比印度板块作用力小,但仍是影响中国大陆东部的重要因素;③日本海弧后盆地现在继续着引张活动,这可能与洋壳后撤所形成的对大陆的拖曳有关;④来自北部的力承载着中国大陆北向运动作用,表现出相当大的阻力;⑤嫩江断裂和西拉木伦河断裂等似有活动迹象,活动方式不能确定;⑥南北构造带在现今构造运动中起着明显的削减作用.     

两种优化算法在反演断层滑动速率中的对比研究

介绍了蒙特卡洛法和为求解复杂组合优化问题提出的蚁群算法,针对断层参数的特点,结合位错理论模型模拟的地面位移场数据对断层的三维滑动速率采用两种优化方法进行了反演计算,比较了两种优化算法的反演效果。结果表明:蚁群算法的可靠性和稳定性优于蒙特卡洛法。     

一种V/S和LSTM结合的滑坡变形分析方法

滑坡变形的产生是坡体自身地质条件和外部诱发条件共同作用的结果,滑坡变形定量预测是滑坡监测预警的关键。传统的基于滑坡累计位移-时间曲线分析滑坡变形的方法,忽略了滑坡变形演化的影响因素,难以对滑坡变形进行准确预测。三峡库区滑坡研究多集中在滑坡时空分布特征和滑坡整体稳定性分析方面,亟需开展单体滑坡综合变形分析。以三峡库区白水河滑坡为例,基于滑坡宏观变形和位移监测数据,利用重标方差（rescaled variance statistic,V/S）分析法对滑坡整体和局部变形趋势进行分析,进而构建考虑库水位波动和降雨滞后性影响因素的可有效利用长期依赖信息的长短记忆（long short-term memory,LSTM）神经网络模型,定量预测滑坡位移。研究结果表明,滑坡体属牵引式滑坡,北东部稳定性较差,西部和后缘相对稳定,预测值的均方根误差为8.95 mm,证明该模型是一种高性能的滑坡变形分析方法。     

表面位移规律的滑坡稳定性分析

针对目前滑坡稳定性评价研究的不足,该文采用卫星实时监测的方法,利用表面位移规律对滑坡体进行稳定性分析,此种方法具有监测方法稳定直观、分析结果实时可靠的优势。以四川省都江堰市塔子坪滑坡为研究对象,依据滑坡体表面位移-时间曲线的变形规律,结合实地监测数据对塔子坪滑坡的表面位移规律进行分析,从而划分滑坡体的各变形阶段;通过与滑坡体加固前的数据相对比,论证了滑坡体重力挡墙治理方法的可行性,并得出了治理后的滑坡体目前已趋于稳定状态的结论。     

改进布谷鸟算法优化支持向量机的隧道变形预测分析

传统支持向量机参数寻优时间较长,模型的稳定性也较差。为解决传统支持向量机预测模型在隧道围岩变形预测中精度较低的问题,引入布谷鸟算法,同时改进布谷鸟算法中的搜索公式,从而提出一种基于改进布谷鸟算法的支持向量机组合预测模型。将此模型运用到云南省昆明市阳宗隧道围岩位移预测中,并与标准布谷鸟算法的支持向量机组合模型以及单一的支持向量机模型比较,实验结果表明:基于改进布谷鸟算法的支持向量机模型精度更高,更具有优势。     

综合地表与深部位移监测数据的滑坡多目标加权位移反分析方法

针对滑坡参数反演存在的多目标优化问题,同时为弥补滑坡深部位移监测点位稀疏的不足,提出了一种综合地表与深部位移监测数据的滑坡多目标加权位移反分析方法。该方法利用地表与深部位移监测数据构建多目标位移反分析模型,采用抗差Helmert方差分量估计法计算各类位移观测量的抗差验后随机模型,优化反演模型的权参数。试验结果表明:深部位移信息量不足会导致位移反分析结果出现严重偏差,综合地表与深部位移信息的反演结果更为准确;基于抗差Helmert方差分量估计的多目标加权位移反分析方法不仅可以合理确定不同类型观测数据的权重,还能够有效抵制异常粗差对反演结果的影响,提高了反演计算精度。     

大地测量反演构造应力场若干问题的探讨

讨论了大地测量反演构造应力场的概念，分析了地表位移值作为构造应力场反演的约束条件的合理性，以及介质参数对构造应力场结果的影响。     

变形监测技术在库岸防治工程中的应用

针对库岸稳定性检测的需求,该文将现代变形监测技术应用于乌江彭水县水电站鹿角镇库岸防治工程,对地表进行抗滑桩顶和岸坡表层水平位移和垂直位移监测,地下进行岸坡深层水平位移监测。文章对边坡变形监测进行分析,主要包括岸坡表层变形情况、岸坡深层位移情况、重要建筑物基础不均匀沉降情况及抗滑桩顶变形初步分析。对库安防治工程进行预警分析,可保证彭水县水电站的安全。     

大地测量反演构造应力场若干问题的探讨

讨论了大地测量反演构造应力场的概念，分析了地表位移值作为构造应力场反演的约束条件的合理性，以及介质参数对构造应力场结果的影响。     

断层参数反演的动态惯性因子的粒子群算法

采用大地测量观测数据进行地震断层参数反演是大地测量反演的研究热点,也是研究地震发生机制的重点。针对目前在断层参数反演中所用粒子群算法反演精度较低的问题,分析了地震断层参数反演的非线性特点和基本粒子群算法的特征。考虑到基本粒子群算法在处理高度非线性问题时易陷入局部最优解,且求解过程中局部最优解与全局最优解之间会相互影响,通过分段调整影响粒子速度的惯性因子和影响全局最优解与局部最优解的加速因子,得到了一种适用于地震断层参数反演的分段动态调整参数的粒子群算法,应用于模拟地震与拉奎拉真实地震的断层参数反演。模拟地震实验结果表明,所提算法具有稳定性,且求得的断层倾角、滑动角较多峰值粒子群算法更接近真值。在2009年拉奎拉地震实例中,所提算法求得的断层参数正演后所得形变量与地表观测值的均方根误差为5.2 mm,优于多峰值粒子群算法的6.7 mm。以上结果表明,所提算法获得的断层模型更符合真实的断裂条件,具有一定的实际应用价值。     

长江新生洲洲头坝体变形监测与分析

本文主要介绍了长江新生洲洲头坝体利用全球导航卫星系统(GNSS)变形监测方法。通过对坝体的变形观测网多次资料的平差计算,对坝体的稳定性进行稳定性分析。监测测量结果分析说明：坝体在水平方向位移相对稳定,垂直位移是因现场施工造成沉降引起的。提出了新生洲洲头坝体安全运营建议。     

大坝工作基点实测数据结构分析及变形监测点的建立

大坝位移监测是水电行业的一个重要领域,它关系到大坝安全和生产。笔者通过对赣南某水利枢纽工程大坝位移工作基点和水准基点的实测数据结构分析及变形监测点的建立;提出了大坝位移工作基点使用TCA1800全站仪进行监测的方法;并对"观测方法改变后,采用TCA1800全站仪测量的数据与之前采用T3经纬仪测量数据基本一致,但经过平差处理后,所得最终成果相差较大"现象进行研究;达到了全站仪进行监测的效果;解决了大坝位移监测工作基点和水准基点的实测数据结构分析及变形监测点建立的相关问题。     

基于高原盐湖光谱特性下的溶解氧反演应用与探讨

因地理条件限制,盐湖高光谱反演研究目前尚少,文章以盐湖溶解氧的反演为例,探讨盐湖水质参数的反演思路与方法。通过对青海察尔汗盐湖水体高光谱数据的信息分析,在高光谱水质参数反演技术基础上利用盐湖水体的独特光谱信息,采用波段组合的方式确定了盐湖高光谱溶解氧反演模型。研究结果表明:(1)原始光谱曲线各个波段与溶解氧含量相关性不足0.3,基于盐湖水体的独特光谱信息下的波段组合数据与溶解氧含量的相关系数达到0.75以上;(2)建立的波段比值模型与实测值进行模型精度验证,发现溶解氧含量反演与实测结果基本一致;(3)盐湖水体较为稳定的特性使其在经历时间变化时水质参数含量不会发生较大变化,利用2019年11月份实测数据进行的精度验证也可说明以盐湖光谱特性建立的波段比值模型具有较高精度,并且能够有一定的模型长效性。因此,利用盐湖光谱特性建立高光谱反演模型可满足对该湖区进行溶解氧监测的精度需求,实现对其的大面积监测,也同时提出一种新的针对高原盐湖反演模型建立的思路,为后续高原湖泊的监测体系建立奠定基础。     

建筑工程平面监测网基准点稳定性分析

在建筑工程水平位移变形监测中,基准点受周围环境的影响常发生水平位移,需要对其构建平面监测网并定期进行平面位置测量,进而判定基准点平面位置的稳定性,确定变形监测模型。本文主要研究了应用平均间隙法及其t分布单点检验法进行平面监测网基准点稳定性检验,首先对平面基准网两期观测数据分别进行秩亏自由网平差,然后对平差结果应用平均间隙法进行整体稳定性检验,若检验不通过,再运用单点检验法逐点检验,找出不稳定的基准点。本文以某平面监测基准网的稳定性分析为实例,验证了该方法对平面监测网基准点稳定性检验行之有效,且结果可靠,对平面监测网基准点稳定性分析有重要的参考价值。     

Landsat影像的地表温度反演及其强度变化分析

针对不同城市地表类型,如何获取其地温反演所需各项参数已成为目前研究的重点问题。该文以Landsat影像为数据源,采用单窗算法对成都市进行地温反演,同时利用ENVI5.3 Landsat 8 LST模块对其结果进行验证,得到研究区地温反演所需参数地表比辐射率ε和大气透射率τ的取值。结果表明,该研究所得参数误差小,精度高,与研究区情况吻合。从而进一步分析研究区2009—2018年地温情况,表明成都市地表温度呈上升趋势,年均增长0.51℃。利用均值-标准差法对成都市进行地温等级划分,并计算其强度指数,得出研究区地温强度呈下降-上升趋势。