现代监测手段在黑岱沟边坡中的应用_孙振敏

滑坡的发生。

3雷达监测的原理和方法

3.1边坡稳定性雷达SSR简介

为了避免片帮事故给该矿安全生产带来的不利影响,需对该矿抛掷爆破高台阶的整个片帮过程进行实时监测,做出及时的风险预报避免事故发生。该矿引进的SSR边坡稳定性雷达系统不仅可以针对岩石坡面的移动变化情况进行亚毫米精度的监测,而且可以24h不间断。不仅能够测量出高台阶的位移情况,还可以显示高台阶的速度情况。SSR边坡稳定雷达系统在不与抛掷爆破高台阶坡面发生任何接触的情况下,能在几吨甚至数百吨的岩体发生断裂之前发出警告。

边坡一旦发生坍塌,往往会摧毁现场安设的设备,如测量棱镜、光纤位移器等。应用边坡稳定性雷达监测系统的优点在于边坡发生塌方之后,可以对崩塌事故进行全程的连续监测。这样,边坡崩塌几分钟之后,就可以对事故地段是否会继续变形、崩塌做出判断,并对灾后恢复和所需实施的救灾措施进行评估。利用边坡稳定性雷达监测系统对近前开阔地带进行实时监测,增强了现场工作人员应对边坡坍塌事故的信心,这对于实现现场快速撤离并最大限度减少生产损失具有重要意义。

3.2技术原理

雷达边坡监测技术重点利用了三种重要的原理:干涉测量技术、步进频率连续波技术、合成孔径雷达技术。

干涉测量技术目前是一项非常成熟的测量技术,通过该项技术主要保证对目标物的位移变化情况进行精确测量,是通过雷达反射波的相位差异而进行的。干涉测量技术原理示意图见图2,经过雷达的第一次发射和接收雷达波,确定了目标物所在的位置和相位信息。再经过一次发射和接收雷达波,确定第二个位置的相位信息,通过其相位差确定精确的位移变化。理论上最小可识别的位移变化为0.000154mm (如图2公式所示),这个精度完全能够满足在山体滑坡、边坡工程建筑行业的需求。

通过该项技术能够得到目标物径向上的位移,通过处理软件可以得到其他方向上的位移投影。通过这种方式用户可以自由进行设置,从而完成对整个区域的位移测量

现代监测手段在黑岱沟边坡中的应用_孙振敏

d—测量出的位移λ—电磁波的波长φ

2

-φ

1

—相位差

图2干涉测量技术原理示意图

步进频率连续波技术是系统以不同的频率在一个最小扫描时间内发射出一组电磁波,通过这项技术来保证电磁波的长距离传输。步进频率连续波技术还为雷达提供了很高的距离向分辨率。雷达能够提供的频率带宽最大为3ˑ108,则通过△r=C/2B得到的距离向分辨率△r为0.5m。这就意味着在雷达的监测区域内,延径向每0.5m被分割成一个单元,其技术原理见图3

现代监测手段在黑岱沟边坡中的应用_孙振敏

图3步进频率连续波技术原理示意图

合成孔径雷达技术最早由NASA应用于对火星、月球表面的观测,是近年来迅速发展起来的一项新的空间对地观测技术,它是利用合成孔径雷达的相位信息提取地表的三维和高程变化信息。该技术可以获取大范围、高精度、高可靠性(全天候、全天时)的地表变化信息。利用SAR技术,在天线沿轨道线性扫描时,相当于增大了天线孔径,为系统提供较高的角度向分辨率。

边坡稳定性雷达监测技术是对露天矿边坡和无植被边坡面进行位移监测的最新技术利器。该技术达到近毫米级精度,是不受阴雨、尘雾和烟霾干扰,进行露天矿大面积边坡监测的唯一的技术手段。对岩石边坡面位移状况的实时监测实现了对露天矿边坡不稳定这一重大风险的连续管理。边坡稳定性雷达监测技术使露天矿生产活动中的风险管理发生了质的变革。正因如此,世界上有60多个大型露天矿采用了这一技术。同时,由于边坡稳定性雷达监测技术可以提供精确、可靠的边坡变形数据,该技术将在矿山安全和矿山设计方面产生巨大的作用。这些数据

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2013年第7期孙振敏等:现代监测手段在黑岱沟边坡中的应用

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