本發(fā)明涉及智能監(jiān)測領(lǐng)域，特別是涉及一種礦山排土場預(yù)警方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

我國礦山排土場數(shù)量眾多，其規(guī)模越來越大，每年因采礦而排放的巖土近6億噸。礦山排土場排放的是松散巖土，其強度及穩(wěn)定性都較低，礦山排土場存在址選擇不當(dāng)、地基處理不好或亂采亂挖坡腳等人為原因，或遇強風(fēng)、暴雨和降雪等自然天氣，可能會引發(fā)排土場滑坡或泥石流等災(zāi)害，造成大量人員傷亡和財產(chǎn)損失。目前，關(guān)于礦山排土場災(zāi)害預(yù)警方法的研究相對較少，在道路邊坡、露天礦山采場邊坡和尾礦庫壩體邊坡滑坡預(yù)警方面有一些研究，但不能應(yīng)用于排土場滑坡災(zāi)害。排土場滑坡事故的發(fā)生是一個漸變的過程，剛開始時變化比較緩慢。隨著時間的推移，邊坡變形逐漸加速，臨近滑坡事故時發(fā)展速度較快。而現(xiàn)有的預(yù)警方法在實現(xiàn)過程中存在及時性差和準(zhǔn)確度不高的缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種礦山排土場預(yù)警方法及系統(tǒng)，當(dāng)排土場邊坡變形比較快時，進行短期監(jiān)測預(yù)警，以便及時采取有效的事故預(yù)防措施或應(yīng)急措施。在排土場正常運行期間，進行中長期監(jiān)測預(yù)警，綜合各個預(yù)警指標(biāo)得到排土場滑坡預(yù)警等級。以解決現(xiàn)有預(yù)警方法及系統(tǒng)存在的及時性差和準(zhǔn)確度不高的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種礦山排土場預(yù)警方法，所述方法包括：

獲取評價指標(biāo)地表位移、內(nèi)部位移和降雨量；

根據(jù)評價指標(biāo)地表位移、內(nèi)部位移和降雨量，確定所述評價指標(biāo)地表位移的預(yù)警級別，所述預(yù)警級別包括Ⅰ級預(yù)警、Ⅱ級預(yù)警、Ⅲ級預(yù)警、Ⅳ級預(yù)警和無預(yù)警級別，所述預(yù)警級別的嚴(yán)重程度關(guān)系為：Ⅰ級預(yù)警>Ⅱ級預(yù)警>Ⅲ級預(yù)警>Ⅳ級預(yù)警>無預(yù)警級別，所述預(yù)警級別的每一級別包括所述評價指標(biāo)地表位移、內(nèi)部位移和降雨量的不同范圍值；

確定所述評價指標(biāo)內(nèi)部位移的預(yù)警級別；

確定所述評價指標(biāo)降雨量的預(yù)警級別；

將所述評價指標(biāo)地表位移的預(yù)警級別、所述評價指標(biāo)內(nèi)部位移的預(yù)警級別、所述評價指標(biāo)降雨量的預(yù)警級別中嚴(yán)重程度高的預(yù)警級別確定為最終預(yù)警級別；

輸出所述最終預(yù)警級別。

一種礦山排土場預(yù)警方法，所述方法包括：

獲取所述礦山排土場的評價指標(biāo)排土場特征量、邊坡變化量和外部影響量，所述評價指標(biāo)排土場特征量包括評價指標(biāo)物料粘聚力、物料內(nèi)摩擦角、臺階高度、平臺寬度，所述評價指標(biāo)邊坡變化量包括評價指標(biāo)地表位移、內(nèi)部位移、孔隙水壓力、巖土內(nèi)部應(yīng)力，所述評價指標(biāo)外部影響量包括評價指標(biāo)降雨量、地震烈度；

根據(jù)評價指標(biāo)排土場特征量、邊坡變化量和外部影響量，確定所述礦山排土場的預(yù)警級別，所述預(yù)警級別包括Ⅰ級預(yù)警、Ⅱ級預(yù)警、Ⅲ級預(yù)警、Ⅳ級預(yù)警和無預(yù)警級別，所述預(yù)警級別的嚴(yán)重程度關(guān)系為：Ⅰ級預(yù)警>Ⅱ級預(yù)警>Ⅲ級預(yù)警>Ⅳ級預(yù)警>無預(yù)警級別，所述預(yù)警級別的每一級別包括所述評價指標(biāo)排土場特征量、邊坡變化量和外部影響量的不同范圍值；

輸出所述礦山排土場的預(yù)警級別。

可選的，所述確定所述評價指標(biāo)地表位移的預(yù)警級別，之前還包括：

采用Flac3D數(shù)值模擬方法，確定所述預(yù)警級別的每一級別包括的所述評價指標(biāo)地表位移、內(nèi)部位移和降雨量的范圍值。

可選的，所述根據(jù)評價指標(biāo)排土場特征量、邊坡變化量和外部影響量，確定所述礦山排土場的預(yù)警級別，具體包括：

采用G1賦權(quán)法確定所述評價指標(biāo)物料粘聚力的權(quán)重ω₁、物料內(nèi)摩擦角的權(quán)重ω₂、臺階高度的權(quán)重ω₃、平臺寬度的權(quán)重ω₄、地表位移的權(quán)重ω₅、內(nèi)部位移的權(quán)重ω₆、孔隙水壓力的權(quán)重ω₇、巖土內(nèi)部應(yīng)力的權(quán)重ω₈、降雨量的權(quán)重ω₉、地震烈度的權(quán)重的權(quán)重ω₁₀；

采用可拓理論計算所述礦山排土場的預(yù)警級別。

可選的，所述采用G1賦權(quán)法確定所述評價指標(biāo)物料粘聚力的權(quán)重ω₁、物料內(nèi)摩擦角的權(quán)重ω₂、臺階高度的權(quán)重ω₃、平臺寬度的權(quán)重ω₄、地表位移的權(quán)重ω₅、內(nèi)部位移的權(quán)重ω₆、孔隙水壓力的權(quán)重ω₇、巖土內(nèi)部應(yīng)力的權(quán)重ω₈、降雨量的權(quán)重ω₉、地震烈度的權(quán)重的權(quán)重ω₁₀，具體包括：

按照礦山排土場災(zāi)害預(yù)警評價指標(biāo)的重要性由高到低排序，獲得評價指標(biāo)序關(guān)系為：地表位移>降雨量>內(nèi)部位移>孔隙水壓力>物料粘聚力>物料內(nèi)摩擦角>臺階高度>平臺寬度>巖土內(nèi)部應(yīng)力>地震烈度；

根據(jù)所述評價指標(biāo)序關(guān)系，獲得對評價指標(biāo)降雨量的重要性程度賦值r₂、內(nèi)部位移的重要性程度賦值r₃、孔隙水壓力的重要性程度賦值r₄、物料粘聚力的重要性程度賦值r₅、物料內(nèi)摩擦角的重要性程度賦值r₆、臺階高度的重要性程度賦值r₇、平臺寬度的重要性程度賦值r₈、巖土內(nèi)部應(yīng)力的重要性程度賦值r₉、地震烈度的重要性程度賦值r₁₀；

利用公式計算賦值r_m對應(yīng)的評價指標(biāo)權(quán)重ω_m，利用公式ω_k-1＝r_kω_k計算賦值r_m-1對應(yīng)的評價指標(biāo)權(quán)重ω_m-1，其中2≤m≤10,且m為整數(shù)，k＝m,m-1,......,3,2。

可選的，所述采用可拓理論計算所述礦山排土場的預(yù)警級別，具體包括：

(1)獲得邊坡穩(wěn)定性的經(jīng)典域物元R_j：

其中P_j表示所述預(yù)警級別j對應(yīng)的邊坡的穩(wěn)定性等級，j＝1,2,3,4,5；c_i表示影響邊坡穩(wěn)定性等級的評價指標(biāo)，i＝1,2,3,.......9,10；v_ji＝<a_ji，b_ji>是邊坡穩(wěn)定性等級P_j中c_i的取值范圍，即預(yù)警級別j中評價指標(biāo)c_i的取值范圍；

(2)根據(jù)評價指標(biāo)c_i在整個評價體系中的取值范圍建立節(jié)域R_p：

其中P表示邊坡穩(wěn)定性的所有等級；v_pi為評價指標(biāo)c_i在邊坡穩(wěn)定性的所有等級P條件下的取值范圍，即P的節(jié)域，且v_pi＝<a_pi，b_pi>，其中i為評價指標(biāo)數(shù)i＝1,2,3,......,9,10；

(3)根據(jù)10個評價指標(biāo)的具體量值建立待評邊坡物元R₀：

其中P₀表示所述礦山排土場，v_0i為獲得的所述礦山排土場的評價指標(biāo)c_i的數(shù)值；

(4)根據(jù)可拓學(xué)理論，獲得所述礦山排土場評價指標(biāo)c_i的簡單關(guān)聯(lián)函數(shù)K_j(v_0i)：

其中預(yù)警級別等級j中評價指標(biāo)c_i的取值范圍為<a_ji，b_ji>；

(5)確定初等關(guān)聯(lián)函數(shù)K_j(v_0i)：

其中ρ(v_0i，v_ji)表示v_0i與區(qū)間v_ji的距離，

評價指標(biāo)c_i在預(yù)警級別所有等級條件下的取值范圍為<a_pi，b_pi>，其中i為評價指標(biāo)數(shù)i＝1,2,3,......,9,10；

(6)獲得所述礦山排土場P₀關(guān)于預(yù)警級別中等級j的關(guān)聯(lián)度K_j(P₀)：其中n取值為10；

(7)利用公式將關(guān)聯(lián)度和權(quán)系數(shù)合成為綜合關(guān)聯(lián)度，其中P_i表示第i個評價指標(biāo)，w_i為第i個評價指標(biāo)的權(quán)重，n取值為10；

(8)利用公式K_k(P₀)＝maxk∈(1,2,…,m)K_j(p_i)，確定礦山排土場P₀的預(yù)警等級為k。

可選的，所述輸出所述礦山排土場的預(yù)警級別，之后還包括：

獲取評價指標(biāo)土壤含水量、下游人員數(shù)量及財產(chǎn)價值；

根據(jù)所述土壤含水量對所述評價指標(biāo)物料粘聚力和物料內(nèi)摩擦角進行一次修正；

重新確定所述礦山排土場的預(yù)警級別，得到一次修正后的預(yù)警級別；

根據(jù)所述下游人員數(shù)量及財產(chǎn)價值，利用公式Q＝kQ₀對所述一次修正后的預(yù)警級別Q₀進行二次修正，得到二次修正后的預(yù)警級別Q，其中k為下游人員即財產(chǎn)情況修正系統(tǒng)，根據(jù)下游人員數(shù)量及財產(chǎn)價值確定；

輸出所述二次修正后的預(yù)警級別。

可選的，所述輸出所述礦山排土場的預(yù)警級別，之后還包括：

建立排土場滑坡案例庫，所述案例庫包括N組排土場的案例數(shù)據(jù)，每一組案例數(shù)據(jù)都包括排土場的基本信息、特征信息、處置信息；所述基本信息包括10個評價指標(biāo)指標(biāo)、預(yù)警等級；所述特征信息包括滑坡發(fā)生時間、地點、滑坡原因，滑坡危害；所述處置信息包括處置方案、處置效果；

根據(jù)所述礦山排土場的相應(yīng)信息，檢索所述案例庫中與所述礦山排土場相應(yīng)信息最相似的案例；所述礦山排土場的相應(yīng)信息包括所述礦山排土場的預(yù)警級別及評價指標(biāo)信息；

輸出檢索后與所述礦山排土場相應(yīng)信息最相似的案例信息，以便監(jiān)測人員進行處理。

一種礦山排土場預(yù)警系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

評價指標(biāo)獲取模塊，用于獲取所述礦山排土場的評價指標(biāo)地表位移、內(nèi)部位移和降雨量；

地表位移預(yù)警級別確定模塊，用于根據(jù)評價指標(biāo)地表位移、內(nèi)部位移和降雨量，確定所述評價指標(biāo)地表位移的預(yù)警級別，所述警級別包括Ⅰ級預(yù)警、Ⅱ級預(yù)警、Ⅲ級預(yù)警、Ⅳ級預(yù)警和無預(yù)警級別，所述預(yù)警級別的嚴(yán)重程度關(guān)系為：Ⅰ級預(yù)警>Ⅱ級預(yù)警>Ⅲ級預(yù)警>Ⅳ級預(yù)警>無預(yù)警級別；

內(nèi)部位移預(yù)警級別確定模塊，用于確定所述評價指標(biāo)內(nèi)部位移的預(yù)警級別；

降雨量預(yù)警級別確定模塊，用于確定所述評價指標(biāo)降雨量的預(yù)警級別；

預(yù)警級別確定模塊，用于將所述評價指標(biāo)地表位移的預(yù)警級別、所述評價指標(biāo)內(nèi)部位移的預(yù)警級別、所述評價指標(biāo)降雨量的預(yù)警級別中嚴(yán)重程度高的預(yù)警級別確定為預(yù)警級別；

預(yù)警級別輸出模塊，用于輸出所述預(yù)警級別；

一種礦山排土場預(yù)警系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

評價指標(biāo)獲取模塊，用于獲取所述礦山排土場的評價指標(biāo)排土場特征量、邊坡變化量和外部影響量；

預(yù)警級別確定模塊，用于根據(jù)評價指標(biāo)排土場特征量、邊坡變化量和外部影響量，確定所述礦山排土場的預(yù)警級別，所述預(yù)警級別包括Ⅰ級預(yù)警、Ⅱ級預(yù)警、Ⅲ級預(yù)警、Ⅳ級預(yù)警和無預(yù)警級別，所述預(yù)警級別的嚴(yán)重程度關(guān)系為：Ⅰ級預(yù)警>Ⅱ級預(yù)警>Ⅲ級預(yù)警>Ⅳ級預(yù)警>無預(yù)警級別；

預(yù)警級別輸出模塊，用于輸出所述礦山排土場的預(yù)警級別。

根據(jù)本發(fā)明提供的具體實施例，本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：

將排土場滑坡預(yù)警指標(biāo)體系分為單一預(yù)警指標(biāo)和綜合預(yù)警指標(biāo)兩部分，分別對應(yīng)于短期預(yù)警和中長期預(yù)警。單一預(yù)警指標(biāo)與監(jiān)測系統(tǒng)密切配合，做到及時預(yù)警；綜合預(yù)警指標(biāo)全面考慮影響排土場穩(wěn)定的各項因素，能全面反映排土場的安全狀況。采用單一預(yù)警和綜合預(yù)警結(jié)合的方式進行排土場的監(jiān)測與預(yù)警，能有效反映礦山排土場的變化趨勢并及時預(yù)警，統(tǒng)一適用于排土場，并且具有自學(xué)習(xí)和智能化的特點，提高了預(yù)警系統(tǒng)的及時性與準(zhǔn)確度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明礦山排土場預(yù)警方法實施例1流程圖；

圖2為本發(fā)明礦山排土場預(yù)警方法實施例2流程圖；

圖3為本發(fā)明礦山排土場預(yù)警系統(tǒng)實施例1結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明礦山排土場預(yù)警系統(tǒng)實施例2結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本發(fā)明礦山排土場預(yù)警方法及系統(tǒng)中評價指標(biāo)示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

圖1為本發(fā)明礦山排土場預(yù)警方法實施例1流程圖。如圖1所示，所述方法包括：

步驟101：獲取各評價指標(biāo)的數(shù)據(jù)。本發(fā)明設(shè)置的評價指標(biāo)為地表位移、內(nèi)部位移和降雨量。

步驟102：確定地表位移的預(yù)警級別。

短期預(yù)警指標(biāo)需要快速獲得排土場的穩(wěn)定狀況，指標(biāo)值的變化對邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生重大影響。當(dāng)排土場邊坡變形比較快時，需要進行短期預(yù)警，以便及時采取有效的事故預(yù)防措施或應(yīng)急措施，預(yù)警即為短期預(yù)警，快速根據(jù)測得的數(shù)據(jù)分析事故情況。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研，初步選定地表位移、內(nèi)部位移、降雨量、孔隙水壓力、巖土內(nèi)部應(yīng)力等五個指標(biāo)作為短期預(yù)警指標(biāo)，采用專家評分法確定三個指標(biāo)作為短期預(yù)警指標(biāo)。選取至少15位專家，要求從五個指標(biāo)中選取三個指標(biāo)并排序，然后計算每個指標(biāo)的得分，得到排在前三位的作為最終的短期預(yù)警指標(biāo)。每個指標(biāo)的得分計算公式為：j＝1,2,3,4,5，其中s_j表示第j個指標(biāo)的總得分；Bi為排在第i位指標(biāo)的得分，排在、二、三位的得分分別為3,2,1；Ni表示將第j個指標(biāo)排在第i位的專家人數(shù)。根據(jù)計算結(jié)果，最終選取地表位移、內(nèi)部位移、降雨量三個指標(biāo)作為礦山排土場滑坡的短期預(yù)警指標(biāo)即預(yù)警指標(biāo)。

根據(jù)礦山排土場滑坡的危害程度、緊急程度和發(fā)展態(tài)勢以及影響范圍，將排土場滑坡事故的短期預(yù)警等級分為5級：Ⅰ級(預(yù)警信號為紅色)、Ⅱ級(預(yù)警信號為橙色)、Ⅲ級(預(yù)警信號為黃色)、Ⅳ級(預(yù)警信號為藍色)和無預(yù)警。其中，預(yù)警級別的嚴(yán)重程度為：Ⅰ級>Ⅱ級>Ⅲ級>Ⅳ級>無預(yù)警。根據(jù)不同的預(yù)警等級采取相應(yīng)的應(yīng)急措施，例如橙色預(yù)警表示滑坡發(fā)生可能性大，應(yīng)暫停排土場附近的戶外作業(yè)，轉(zhuǎn)移危險地帶居民，各級領(lǐng)導(dǎo)到崗準(zhǔn)備應(yīng)急措施。視企業(yè)情況，準(zhǔn)備搶險隊伍，密切注意雨情變化。

短期預(yù)警準(zhǔn)則需要通過排土場穩(wěn)定性分析計算和綜合預(yù)警計算確定。例如，針對某排土場的實際情況，可以采用極限平衡分析法得到排土場滑坡單一預(yù)警準(zhǔn)則如表1所示:

表1

預(yù)警的每一預(yù)警級別對應(yīng)各個評價指標(biāo)的不同取值范圍，根據(jù)評價指標(biāo)地表位移的具體數(shù)據(jù)對應(yīng)表1，確定評價指標(biāo)地表位移對應(yīng)的預(yù)警級別。

步驟103：確定內(nèi)部位移的預(yù)警級別，根據(jù)評價指標(biāo)內(nèi)部位移的具體數(shù)據(jù)對應(yīng)表1，確定評價指標(biāo)地表位移對應(yīng)的預(yù)警級別。

步驟104：確定降雨量的預(yù)警級別，根據(jù)評價指標(biāo)降雨量的具體數(shù)據(jù)對應(yīng)表1，確定評價指標(biāo)地表位移對應(yīng)的預(yù)警級別。

步驟105：確定最終預(yù)警級別。將評價指標(biāo)地表位移、內(nèi)部位移和降雨量分別對應(yīng)的預(yù)警級別中嚴(yán)重程度高的預(yù)警級別確定為最終預(yù)警級別。

步驟106：輸出最終預(yù)警級別，以便監(jiān)測人員及時處理。

本發(fā)明該方法主要針對短期預(yù)警，當(dāng)發(fā)生事故情況時，可以實時監(jiān)測當(dāng)前數(shù)據(jù)，并得到當(dāng)前預(yù)警情況，以便監(jiān)測人員及時處理。

圖2為本發(fā)明礦山排土場預(yù)警方法實施例2流程圖。如圖2所示，所述方法包括：

步驟201：獲取各評價指標(biāo)的數(shù)據(jù)。本發(fā)明設(shè)置的評價指標(biāo)為10個，參見圖4，評價指標(biāo)3個一級指標(biāo)401和10個二級指標(biāo)402，一級指標(biāo)401包括：排土場特征量、邊坡變化量和外部影響量，其中一級指標(biāo)排土場特征包括物料粘聚力、物料內(nèi)摩擦角、臺階高度、平臺寬度四個二級指標(biāo)；一級指標(biāo)邊坡變化包括地表位移、內(nèi)部位移、孔隙水壓力、巖土內(nèi)部應(yīng)力四個二級指標(biāo)；一級指標(biāo)外部影響包括降雨量、地震烈度兩個二級指標(biāo)。

步驟202：確定預(yù)警級別。根據(jù)評價指標(biāo)排土場特征量、邊坡變化量和外部影響量，確定所述礦山排土場的預(yù)警級別。預(yù)警即綜合預(yù)警，適用于中長期監(jiān)測預(yù)警，能掌握礦山排土場的變化趨勢，及時防范。

根據(jù)規(guī)定，各類突發(fā)公共事件按照其性質(zhì)、嚴(yán)重程度、可控性和影響范圍等因素，一般分為5級：Ⅰ級(特別重大)、Ⅱ級(重大)、Ⅲ級(較大)、Ⅳ級(一般)和無預(yù)警級別。本申請對各預(yù)警指標(biāo)對應(yīng)于5個預(yù)警等級的取值范圍界定主要是結(jié)合現(xiàn)場實際調(diào)研、征求專家意見，借鑒相關(guān)文獻等方法綜合確定，例如，預(yù)警準(zhǔn)則可以為表2所示：

表2

具體確定預(yù)警級別的過程為：

(1)采用G1賦權(quán)法確定所述評價指標(biāo)的權(quán)重：

按照礦山排土場災(zāi)害預(yù)警評價指標(biāo)的重要性由高到低排序，獲得評價指標(biāo)序關(guān)系為：地表位移>降雨量>內(nèi)部位移>孔隙水壓力>物料粘聚力>物料內(nèi)摩擦角>臺階高度>平臺寬度>巖土內(nèi)部應(yīng)力>地震烈度；

根據(jù)所述評價指標(biāo)序關(guān)系，獲得對評價指標(biāo)降雨量的重要性程度賦值r₂、內(nèi)部位移的重要性程度賦值r₃、孔隙水壓力的重要性程度賦值r₄、物料粘聚力的重要性程度賦值r₅、物料內(nèi)摩擦角的重要性程度賦值r₆、臺階高度的重要性程度賦值r₇、平臺寬度的重要性程度賦值r₈、巖土內(nèi)部應(yīng)力的重要性程度賦值r₉、地震烈度的重要性程度賦值r₁₀；

利用公式計算賦值r_m對應(yīng)的評價指標(biāo)權(quán)重ω_m，利用公式ω_k-1＝r_kω_k計算賦值r_m-1對應(yīng)的評價指標(biāo)權(quán)重ω_m-1，其中2≤m≤10,且m為整數(shù)，k＝m,m-1,......,3,2。

(2)采用可拓理論計算所述礦山排土場的預(yù)警級別：

A、根據(jù)所述預(yù)警級別的分類，獲得邊坡穩(wěn)定性的經(jīng)典域物元R_j：

其中P_j表示所述預(yù)警級別j對應(yīng)的邊坡的穩(wěn)定性等級，j＝1,2,3,4,5；c_i表示影響邊坡穩(wěn)定性等級的評價指標(biāo)，i＝1,2,3,.......9,10；v_ji＝<a_ji，b_ji>是邊坡穩(wěn)定性等級P_j中c_i的取值范圍，即預(yù)警級別j中評價指標(biāo)c_i的取值范圍；

B、根據(jù)評價指標(biāo)c_i在整個評價體系中的取值范圍建立節(jié)域R_p：

其中P表示邊坡穩(wěn)定性的所有等級；v_pi為評價指標(biāo)c_i在邊坡穩(wěn)定性的所有等級P條件下的取值范圍，即P的節(jié)域，且v_pi＝<a_pi，b_pi>，其中i為評價指標(biāo)數(shù)i＝1,2,3,......,9,10；

C、根據(jù)10個評價指標(biāo)的具體量值建立待評邊坡物元R₀：

其中P₀表示所述礦山排土場，v_0i為獲得的所述礦山排土場的評價指標(biāo)c_i的數(shù)值；

D、根據(jù)可拓學(xué)理論，獲得所述礦山排土場評價指標(biāo)c_i的簡單關(guān)聯(lián)函數(shù)K_j(v_0i)：

其中預(yù)警級別等級j中評價指標(biāo)c_i的取值范圍為<a_ji，b_ji>；

E、確定初等關(guān)聯(lián)函數(shù)K_j(v_0i)：

其中ρ(v_0i，v_ji)表示v_0i與區(qū)間v_ji的距離，

評價指標(biāo)c_i在預(yù)警級別所有等級條件下的取值范圍為<a_pi，b_pi>，其中i為評價指標(biāo)數(shù)i＝1,2,3,......,9,10；

F、獲得所述礦山排土場P₀關(guān)于預(yù)警級別中等級j的關(guān)聯(lián)度K_j(P₀)：其中n取值為10；

G、利用公式將關(guān)聯(lián)度和權(quán)系數(shù)合成為綜合關(guān)聯(lián)度，其中P_i表示第i個評價指標(biāo)，w_i為第i個評價指標(biāo)的權(quán)重，n取值為10；

H、利用公式K_k(P₀)＝max_{k∈(1,2,...,m)}K_j(p_i)，確定礦山排土場P₀的預(yù)警等級為k。

步驟203：輸出預(yù)警級別，以便監(jiān)測人員進行分析。

除此之外，本發(fā)明還設(shè)立了修正指標(biāo)，主要包括土壤含水量、下游人員及財產(chǎn)情況，針對不同排土場的實際情況還可以增加相應(yīng)指標(biāo)，如地表裂縫量、應(yīng)變量等。修正指標(biāo)對綜合預(yù)警值即預(yù)警值進行修正。

土壤含水量對物料粘聚力和內(nèi)摩察角會產(chǎn)生一定影響，通過土壤含水計的測定值對物料粘聚力和物料內(nèi)摩擦角進行修正，得到修正后的預(yù)警值。

排土場的下游人員及財產(chǎn)情況會影響排土場滑坡預(yù)警的等級，根據(jù)下游人員及財產(chǎn)情況利用公式Q＝kQ₀對綜合預(yù)警值進行修正，其中Q為排土場滑坡綜合預(yù)警(預(yù)警)實際值，也可以為土壤含水量修正后的預(yù)警值；k為下游人員及財產(chǎn)情況修正系數(shù)，根據(jù)下游人員數(shù)量及財產(chǎn)價值確定，與其成正比；Q₀為修正后的綜合預(yù)警值。

根據(jù)預(yù)警和預(yù)警的結(jié)果，可以采用案例推理的方式進行分析，案例推理方法不需要理論和數(shù)學(xué)模型，是通過檢索已經(jīng)發(fā)生過的事故案例，找出新問題與已經(jīng)發(fā)生案例的相同點和不同點，根據(jù)已經(jīng)發(fā)生過的案例的解決方案來解決現(xiàn)有的新問題。具體步驟為：

(1)建立排土場滑坡案例庫，所述案例庫包括N組排土場的案例數(shù)據(jù)，每一組案例數(shù)據(jù)都包括排土場的基本信息、特征信息、處置信息?；拘畔òɑ掳l(fā)生時間、地點、滑坡原因，滑坡危害等，有了事故的基本信息，便可以宏觀的掌握事故的概括。特征信息主要是指影響排土場滑坡災(zāi)害的10個評價指標(biāo)，特征信息是事故案例推理的重要基礎(chǔ)，因此所抽取的事故特征要素需涵蓋了排土場滑坡事故所涉及的各種關(guān)鍵因素。處置信息包括處置方案、處置效果，每起事故發(fā)生后必定會采取一些救援措施或應(yīng)對方案，對救援方案實施效果的評價有助于了解此種救援方案的可行性，為以后可能遇到的事故提供參考，給出問題解決的方案的依據(jù)。

(2)案例檢索，由于案例檢索是在相似比較的基礎(chǔ)上進行的，因此，案例相似度的定義和計算方法尤為重要。只研究數(shù)值屬性的相似度，對于數(shù)值屬性的相似度一般是和距離聯(lián)系在一起的，通常是根據(jù)距離的大小來定義案例的相似度，距離越小，相似度越大，通常把案例的相似度計算結(jié)果規(guī)定在[0，1]區(qū)間的范圍內(nèi)。

在案例檢索方法中，傳統(tǒng)的、目前用得最多的相似度計算方法是采用歐式距離，通過歐式距離計算目標(biāo)案例與排土場源案例間的相似程度。歐式距離的計算公式為:

其中，d_iT為排土場的目標(biāo)案例T與排土場的源案例h庫中第i個案例之間的歐式距離，d_iT越小，說明它們之間越相似；V_i(h)表示排土場的源案例庫中第i個案例的第h個屬性的值；n為屬性總數(shù)；V_T(h)為目標(biāo)案例T的第h個屬性的值；W_h為屬性h的權(quán)重。

為使源案例與目標(biāo)案例相似取值范圍限制在0-1之間，可將基于歐式距離的檢索算法的相似度定義為

一個滑坡案例是數(shù)據(jù)庫中的一條記錄，案例相似檢索只取案例庫中案例的特征信息，以N＝100為例，只取案例庫中描述排土場滑坡的10個預(yù)警指標(biāo)的分值作為檢索條件和相似度計算的屬性項。其中，前90組案例作為源案例；后10組案例作為目標(biāo)案例。通過計算目標(biāo)案例的預(yù)警指標(biāo)與源范例的預(yù)警指標(biāo)之間的相似性，來判斷目標(biāo)案例的預(yù)警等級。

(3)輸出檢索結(jié)果，輸出檢索后與所述礦山排土場相應(yīng)信息最相似的案例信息，以便監(jiān)測人員進行處理。

本發(fā)明該方法主要應(yīng)用于中長期預(yù)警，根據(jù)實時監(jiān)測情況及預(yù)警情況，綜合分析一段時間內(nèi)的礦山排土場綜合變化情況，分析礦山排土場的變化趨勢，對未來礦山排土場的安全情況做預(yù)測。

圖3為本發(fā)明礦山排土場預(yù)警系統(tǒng)實施例1結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示，所述結(jié)構(gòu)包括：

評價指標(biāo)獲取模塊301，用于獲取各評價指標(biāo)的數(shù)據(jù)。本發(fā)明設(shè)置的評價指標(biāo)為地表位移、內(nèi)部位移、降雨量。

地表位移預(yù)警級別確定模塊302，用于根據(jù)評價指標(biāo)地表位移的具體數(shù)據(jù)，確定評價指標(biāo)地表位移對應(yīng)的預(yù)警預(yù)警級別，每一預(yù)警級別對應(yīng)各個評價指標(biāo)的不用取值范圍，具體參見表1，其中，預(yù)警級別的嚴(yán)重程度為：Ⅰ級>Ⅱ級>Ⅲ級>Ⅳ級>無預(yù)警。

內(nèi)部位移預(yù)警級別確定模塊303，用于根據(jù)評價指標(biāo)內(nèi)部位移的具體數(shù)據(jù)，確定評價指標(biāo)內(nèi)部位移對應(yīng)的預(yù)警預(yù)警級別。

降雨量預(yù)警級別確定模塊304，用于根據(jù)評價指標(biāo)降雨量的具體數(shù)據(jù)，確定評價指標(biāo)降雨量對應(yīng)的預(yù)警預(yù)警級別。

最終預(yù)警級別確定模塊305，用于將評價指標(biāo)地表位移、內(nèi)部位移和降雨量分別對應(yīng)的預(yù)警級別中嚴(yán)重程度高的預(yù)警級別確定為最終預(yù)警級別，利用預(yù)警級別輸出模塊306輸出最終預(yù)警級別。

圖4為本發(fā)明礦山排土場預(yù)警系統(tǒng)實施例2結(jié)構(gòu)圖。如圖4所示，所述結(jié)構(gòu)包括：

評價指標(biāo)獲取模塊401，用于獲取各評價指標(biāo)的數(shù)據(jù)。本發(fā)明設(shè)置的評價指標(biāo)為10個，參見圖5，評價指標(biāo)3個一級指標(biāo)501和10個二級指標(biāo)502，一級指標(biāo)501包括：排土場特征量、邊坡變化量和外部影響量，其中一級指標(biāo)排土場特征包括物料粘聚力、物料內(nèi)摩擦角、臺階高度、平臺寬度四個二級指標(biāo)；一級指標(biāo)邊坡變化包括地表位移、內(nèi)部位移、孔隙水壓力、巖土內(nèi)部應(yīng)力四個二級指標(biāo)；一級指標(biāo)外部影響包括降雨量、地震烈度兩個二級指標(biāo)。

預(yù)警級別確定模塊402，用于根據(jù)評價指標(biāo)排土場特征量、邊坡變化量和外部影響量，確定所述礦山排土場的預(yù)警級別，即綜合預(yù)警，適用于中長期監(jiān)測預(yù)警，能掌握礦山排土場的變化趨勢，及時防范。具體確定過程參見步驟104。

預(yù)警級別輸出模塊403，用于輸出所述礦山排土場的預(yù)警級別，以便監(jiān)測人員進行分析。

圖5為本發(fā)明礦山排土場預(yù)警方法及系統(tǒng)中評價指標(biāo)示意圖。如圖5所示，包括包括一級指標(biāo)501和二級指標(biāo)502。一級指標(biāo)501包括：排土場特征量、邊坡變化量和外部影響量，其中一級指標(biāo)排土場特征包括物料粘聚力、物料內(nèi)摩擦角、臺階高度、平臺寬度四個二級指標(biāo)；一級指標(biāo)邊坡變化包括地表位移、內(nèi)部位移、孔隙水壓力、巖土內(nèi)部應(yīng)力四個二級指標(biāo)；一級指標(biāo)外部影響包括降雨量、地震烈度兩個二級指標(biāo)。

1)排土場特性：

排土場特性反映排土場穩(wěn)定的內(nèi)在性質(zhì)，包括物料粘聚力、物料內(nèi)摩擦角、臺階高度和平臺寬度。內(nèi)摩擦角與粘聚力反映巖土的抗剪強度，通過現(xiàn)場取樣在實驗室進行測定。粘聚力是巖土內(nèi)部相鄰各部分之間的相互吸引力，內(nèi)摩擦角大小取決于巖土粒間的摩阻力和連鎖作用，反映了巖土的摩阻性質(zhì)。排土場的穩(wěn)定性與每個臺階的高度和平臺寬度有直接的聯(lián)系，臺階高度和平臺寬度通過現(xiàn)場實測得到。

A、物料粘聚力和內(nèi)摩擦角

土的抗剪強度由滑動面上土的粘聚力(阻擋剪切)和土的內(nèi)摩阻力兩部分組成。內(nèi)摩擦角大小取決于土粒間的摩阻力和連鎖作用內(nèi)摩擦角反映了土的摩阻性質(zhì)。因而內(nèi)摩擦角與粘聚力是土抗剪強度的兩個力學(xué)指標(biāo)。土的抗剪強度指土對剪切破壞的極限抵抗能力，土體的強度問題實質(zhì)是土的抗剪能力問題。

土體的粘聚力和內(nèi)摩擦角與土的性質(zhì)有關(guān)，還與實驗方法、實驗條件有關(guān)。因此，談及強度指標(biāo)時，應(yīng)注明它的試驗條件(直剪實驗、單軸壓縮、三軸壓縮試驗等)。

B、臺階高度和平臺寬度

排土場邊坡屬于礦山剝離的散體物料堆積而成的邊坡，邊坡體為礦山剝離的巖土塊、水分和孔隙三元介質(zhì)體。其邊坡的形式由排土工藝確定，按排土堆置順序，排土場分為單臺階式、多臺階覆蓋式、多臺階壓坡腳式3種形式。多臺階覆蓋式排土場是按一定臺階高度的水平分層由下而上逐層堆置。排土場邊坡臺階邊坡角為散體物料的自然安息角。排土場的穩(wěn)定性不僅和單臺階的高度有關(guān)，還和平臺的寬度有著直接的聯(lián)系；選擇合理的平臺寬度既可以滿足排土場整體穩(wěn)定的需要，同時也能為礦山取得好的經(jīng)濟效益創(chuàng)造有利條件。

2)排土場邊坡變化

排土場邊坡變化包括地表位移、內(nèi)部位移、孔隙水壓力和內(nèi)部應(yīng)力，地表位移、內(nèi)部位移也是邊坡滑坡的單一預(yù)警指標(biāo)。

孔隙水壓力是指巖土中地下水的壓力，該壓力作用于微粒或孔隙之間，是導(dǎo)致滑坡的推動力?？紫端畨毫Φ谋O(jiān)測設(shè)備為孔隙水壓力計，通過測量結(jié)果可以推算巖土體中的有效應(yīng)力。邊坡巖土內(nèi)部應(yīng)力可以通過土壓力盒測定，反映了邊坡局部區(qū)域的巖土應(yīng)力變化。

A、地表位移

地表位移是最直觀、最能反映排土場邊坡變化趨勢的觀測指標(biāo)，根據(jù)滑坡體的實際情況，地表位移主要監(jiān)測指標(biāo)為水平位移、垂直位移變化。地表位移測點布設(shè)于邊坡地形地貌特征點或者構(gòu)造物上，布設(shè)原則宜覆蓋危險部位。地表位移測點應(yīng)組成縱橫網(wǎng)絡(luò)，以便于綜合反映邊坡的地表變形。

B、內(nèi)部位移

邊坡內(nèi)部位移監(jiān)測能直接反映邊坡多層變形特征和滑動的位置，是邊坡監(jiān)測的必備內(nèi)容。主要包括深部裂縫、滑動帶等點與點之間的絕對位移量和相對位移量,包括張開、閉合、錯動、抬升、下沉等。

C、孔隙水壓力

孔隙水壓力是指土壤或巖石中地下水的壓力，該壓力作用于微?；蚩紫吨g。其分為靜孔隙水壓力和超靜孔隙水壓力。對于無水流條件下的高滲透性土，孔隙水壓力約等于沒有水流作用下的靜水壓力。對于有水流條件下的高滲透性土，其孔隙水壓力計算比較復(fù)雜。孔隙水壓力是由作用在土體單元上的總應(yīng)力發(fā)生變化導(dǎo)致的。監(jiān)測孔隙水壓力測量結(jié)果可以推算土體中有效應(yīng)力。

D、內(nèi)部應(yīng)力

土壓力盒由于能直接反映土壓力變化而在巖土工程測試中得到了廣泛的應(yīng)用。實測過程中，顆粒特性不同，對應(yīng)的監(jiān)測值也會不同。因此，為了更好地運用土壓力盒進行現(xiàn)場壓力的準(zhǔn)確測試對不同實際工程進行測試時，對巖土體力學(xué)參數(shù)進行實地勘測并進行理論分析，然后選擇合適的土壓力盒，以此指導(dǎo)實際工程設(shè)計和施工。

4)外部影響

排土場邊坡穩(wěn)定的外部影響因素是降雨量和地震烈度。降雨量也是邊坡滑坡的單一預(yù)警指標(biāo)。地震烈度主要說明已發(fā)生地震的影響程度，對邊坡穩(wěn)定有重要影響。

A、降雨量

據(jù)文獻顯示，對我國邊坡災(zāi)害的統(tǒng)計,降雨誘發(fā)的邊坡災(zāi)害約占災(zāi)害總數(shù)的65％以上，降雨與邊坡滑坡的關(guān)系在國內(nèi)外大量滑坡研究中得到重視。降雨量的監(jiān)測有時成為預(yù)警的直接指標(biāo)。

B、地震烈度

地震烈度是指地震時某一地區(qū)的地面和各類建筑物遭受到一次地震影響的強弱程度。一次地震發(fā)生后，根據(jù)建筑物破壞的程度和地表面變化的狀況，評定距震中不同地區(qū)的地震烈度，繪出等烈度線，作為對該次地震破壞程度的描述。因此，地震烈度主要是說明已經(jīng)發(fā)生的地震影響的程度。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。

本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。