[發明專利]一種基于小孔成像的滑坡滑動位移和滑動速度的監測方法

在審

• 申請號: 202111126446.5
• 申請日: 2021-09-23
• 公開（公告）號: CN113847955A
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 賈艷昌;姜彤;劉漢東;宋紅克;方東敏
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01B11/02;G01P3/36
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 王曉麗

1.一種基于小孔成像的滑坡滑動位移和滑動速度的監測方法，其特征在于，包括以下方法：

a.安裝監測設備：在邊坡上布設三角形光源，在三角形光源和滑坡體之間的邊坡上布設中間帶小孔的不透光板，在滑坡體上布設光屏；

b.調整光源、不透光板及光屏的相對位置：調節光源、不透光板及光屏的相對位置，使三角形光源的中心、不透光板的小孔中心和光屏在一條直線上，在光屏上清晰的觀察到倒置的三角形的像；

c.在光屏上沿坡向向下為負，沿坡向向上為正，向光源方向為正，反光源方向為負；

d.滑坡體向下滑動時，光屏跟著滑坡體向下/上滑動，光屏上的三角形像的三個頂點的坐標反向向上/下運動；當滑坡體背離三角形光源水平向滑動時，光屏跟著滑坡體背離三角形光源水平向滑動，光屏上的三角形像變大；當滑坡體向正三角形光源水平向滑動時，光屏跟著滑坡體向正三角形光源水平向滑動，光屏上的三角形像變小；讀取光屏上三角形像兩個頂點的坐標，根據三角形像頂點坐標的變化計算坡向滑動位移和坡向滑動速度，根據三角形像邊長的變化計算水平向滑動位移和水平向滑動速度。

2.根據權利要求1所述的基于小孔成像的滑坡滑動位移和滑動速度的監測方法，其特征在于，所述光屏為黑色光屏。

3.根據權利要求1所述的基于小孔成像的滑坡滑動位移和滑動速度的監測方法，其特征在于，在光屏上設置刻度，能夠直觀的讀取光屏上三角形像三個頂點的坐標。

4.根據權利要求1-3中任一項所述的基于小孔成像的滑坡滑動位移和滑動速度的監測方法，其特征在于，所述步驟b.調整光源、不透光板及光屏的相對位置：調節光源、不透光板及光屏的相對位置，使三角形光源的中心、不透光板的小孔中心和光屏在一條直線上，且該直線垂直滑坡滑動方向，在光屏上清晰的觀察到倒置的三角形的像，保持三角形像位于光屏中心。

5.根據權利要求4所述的基于小孔成像的滑坡滑動位移和滑動速度的監測方法，其特征在于，所述步驟d中根據正三角形像頂點坐標的變化計算坡向滑動位移和坡向滑動速度，根據正三角形像邊長的變化計算水平向滑動位移和水平向滑動速度的計算公式如下：

設t₀時刻讀取光屏上正三角形像2個頂點坐標，第一個頂點坐標(x₁₀，y₁₀)，第二個頂點坐標(x₂₀，y₂₀)，不透光板到光屏垂直距離為K₀；t_i時刻讀取光屏上正三角形像2個頂點坐標，第一個頂點坐標(x_1i，y_1i)，第二個頂點坐標(x_2i，y_2i)。根據光沿直線傳播和相似三角形原理計算t_i(i＝1,2,3…n)時刻滑坡滑動位移和滑坡滑動速度；

t_i時刻正三角形坡向滑動位移為：

t_i時刻正三角形坡向滑動位移方向：若x_1i-x₁₀0則，滑動方向沿坡向向下；若x_1i-x₁₀0則，滑動方向沿坡向向上；

t_i-1至t_i沿坡向滑動速度：

t_i-1至t_i沿坡向滑動速度方向：若x_1i-x_1(i-1)0則，滑動速度方向沿坡向向下；若x_1i-x_1(i-1)0則，滑動速度方向沿坡向向上；

t₀時刻正三角形像邊長為：

t_i時刻正三角形像邊長為：

t_i時刻垂直坡向滑動位移：

t_i時刻垂直坡向滑動位移方向為：若L_i-L_(i-1)0則，背離光源方向滑動；若L_i-L_(i-1)0則，向光源方向滑動；

根據相似三角形原理，t_i-1至t_i垂直坡向滑動速度：

t_i-1至t_i沿坡向滑動速度方向：若L_i-L_(i-1)0則，滑動速度方向背離光源方向；若L_i-L_(i-1)0則，滑動速度方向向光源方向。