一种滑坡体地表位移测量方法

摘要

一种滑坡体地表位移测量方法，通过一个永磁体和两个或多个探测点组成一个局部节点监测系统，再通过在滑坡体分布多个这样的节点构成一个整体滑坡监测网络，在局部节点监测系统中，将永磁体埋设于滑坡体地表滑动层，在滑坡体外设置两个或多个固定探测点，用磁探测器探测磁信号，通过磁定位算法计算出此时永磁体的空间位置，当滑坡发生时，永磁体的空间位置将发生变化，用相同的算法确定滑坡后永磁体的空间位置，即可计算出该局部节点的地表位移。本发明利用磁定位方法进行滑坡体地表位移监测，变化量永久存在，抗干扰能力强，并且磁测方法数据采样频率高，信号稳定，精度高，可用于实时和流动监测，能够有效克服目前采用的监测手段的缺点。

主权项

1.一种滑坡体地表位移测量方法，其特征在于：它包括如下步骤：通过一个永磁体和两个或多个探测点组成一个局部节点监测系统，再通过在滑坡体分布多个这样的节点构成一个整体的滑坡监测网络，在局部节点监测系统中，将永磁体埋设于滑坡体地表滑动层，在滑坡体外设置两个或多个固定探测点，用磁探测器探测磁信号，通过磁定位算法计算出此时永磁体的空间位置，当滑坡发生时，永磁体的空间位置将发生变化，用相同的算法确定滑坡后永磁体的空间位置，即可计算出该局部节点的地表位移；永磁体空间位置的定位方法为：将磁探测器对应的坐标系设为空间全局坐标系，此坐标系在探测时始终保持不变，两个探测点的空间坐标分别为(x₁,y₁,z₁)和(x₂,y₂,z₂)，由于探测点位置固定，两个探测点的空间坐标是已知的，探测点的磁感应强度分量分别为B_1x、B_1y、B_1z和B_2x、B_2y、B_2z，永磁体中心空间坐标设为(x₀,y₀,z₀)，两个探测点相对于永磁体中心的空间距离分别为r₁和r₂，永磁体的等效磁矩为在坐标系下的方位角和仰角分别为α和β，根据探测点磁场分量求解公式有：$B_{1x}=\frac{{\mu }_0{P}_m}{{{4\mathrm{\pi r}}_1}^5}[(2{(x_1-x_0)}^2-{(y_1-y_0)}^2-{(z_1-z_0)}^2)\sin \alpha \cos \beta +3(x_1-x_0)(y_1-y_0)\sin \alpha \sin \beta +3(x_1-x_0)(z_1-z_0)\cos \alpha ]$$B_{1y}=\frac{{\mu }_0{P}_m}{{{4\mathrm{\pi r}}_1}^5}[(2{(y_1-y_0)}^2-{(x_1-x_0)}^2-{(z_1-z_0)}^2)\sin \alpha \sin \beta +3(x_1-x_0)(y_1-y_0)\sin \alpha \cos \beta +3(y_1-y_0)(z_1-z_0)\cos \alpha ]$$B_{1z}=\frac{{\mu }_0{P}_m}{{{4\mathrm{\pi r}}_1}^5}[(2{(z_1-z_0)}^2-{(x_1-x_0)}^2-{(y_1-y_0)}^2)\cos \alpha +3(x_1-x_0)(z_1-z_0)\sin \alpha \cos \beta +3(y_1-y_0)(z_1-z_0)\sin \alpha \sin \beta ]$$B_{2x}=\frac{{\mu }_0{P}_m}{{{4\mathrm{\pi r}}_2}^5}[(2{(x_2-x_0)}^2-{(y_2-y_0)}^2-{(z_2-z_0)}^2)\sin \alpha \cos \beta +3(x_2-x_0)(y_2-y_0)\sin \alpha \sin \beta +3(x_2-x_0)(z_2-z_0)\cos \mathrm{\alpha \beta }]$$B_{2y}=\frac{{\mu }_0{P}_m}{{{4\mathrm{\pi r}}_2}^5}[(2{(y_2-y_0)}^2-{(x_2-x_0)}^2-{(z_2-z_0)}^2)\sin \alpha \sin \beta +3(x_2-x_0)(y_2-y_0)\sin \alpha \cos \beta +3(y_2-y_0)(z_2-z_0)\cos \alpha ]$$B_{2z}=\frac{{\mu }_0{P}_m}{{{4\mathrm{\pi r}}_2}^5}[(2{(z_2-z_0)}^2-{(x_2-x_0)}^2-{(y_2-y_0)}^2)\cos \alpha +3(x_2-x_0)(z_2-z_0)\sin \alpha \cos \beta +3(y_2-y_0)(z_z-z_0)\sin \alpha \sin \beta ]$式中$r_1=\sqrt{{(x_1-x_0)}^2+{(y_1-y_0)}^2+{(z_1-z_0)}^2},r_2=\sqrt{{(x_2-x_0)}^2+{(y_2-y_0)}^2+{(z_2-z_0)}^2},$可任意选择其中的五个方程，联立后通过计算机程序设计即可求得x₀，y₀，z₀，α和β五个未知量，这样也就确定了永磁体的空间位置和方位；滑坡地表位移的测量的具体方法为：当出现滑坡情况时，永磁体的空间位置和空间方位将发生改变，通过滑坡后探测点磁场的变化，用相同的算法可以得到滑坡后永磁体的空间位置坐标x'₀，y'₀，z'₀和方位角α'，β'，即可确定永磁体的位移量即滑坡地表位移L，$L=\sqrt{{(x_0^{\prime }-x_0)}^2+{(y_0^{\prime }-y_0)}^2+{(z_0^{\prime }-z_0)}^2}.$