[發明專利]基于變形速率概率標準化轉換的滑坡穩定性預警方法

在審

• 申請號: 202310273837.2
• 申請日: 2023-03-20
• 公開（公告）號: CN116311803A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 張俊榮;唐輝明;龔松林;范志強;張永權;林成遠;夏丁
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G08B21/10
• 分類號: G08B21/10;G01B21/32;G06F17/18
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 魏波

1.一種基于變形速率概率標準化轉換的滑坡穩定性預警方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1，數據預處理：滑坡變形監測并收集滑坡體坡表關鍵位置的累計位移時間序列數據：S_(m)＝{s₁，s₂，…s_m}；

S2，正態性檢驗：計算連續的兩個監測數據的累積位移差與時間差獲得滑坡變形速度時間序列為V_(m)＝{v₁，v₂，…v_m}，計算滑坡變形速度頻率分布后，采用Liffiefors檢驗初步驗證當前滑坡變形速度頻率分布是否滿足正態分布，是則為安全狀態，不預警，否則，進入下一步驟；

S3，概率密度函數擬合：將獲得所述滑坡變形速度的數值為附零后重新計算滑坡變形速度頻率分布，通過Gamma函數擬合大于零的位移速度概率分布得到其概率密度函數；

S4，滑坡變形速度V_(m)累積概率密度函數：分別計算對速度為0和大于0兩種情況下的滑坡變形速度累積概率密度函數；

S5，標準正態化轉換：通過累積概率函數的等概率變換，建立Gamma分布與標準正態分布之間的轉換關系，確定滑坡變形速度與變形指數DI之間的關系；

S6，預警等級劃分及輸出：依據最后監測點的變形指數數值及其危險區間所屬，輸出預警等級。

2.如權利要求1所述的基于變形速率概率標準化轉換的滑坡穩定性預警方法，其特征在于，步驟S3中，所述概率密度函數f_(v)為：

其中，α和β為形狀參數與尺度參數，通過極大似然法估計獲得：

其中，m為觀測數據數量，為當前所有變形速度的平均值。

3.如權利要求2所述的基于變形速率概率標準化轉換的滑坡穩定性預警方法，其特征在于，步驟S4中，當滑坡變形速度大于0時，對式(1)的概率密度函數積分得到其累積概率函數F_(v)為：

當滑坡變形速度等于0時，則其累積概率由下式估計：

其中，n是速度為0的監測數據數量；

此時，滑坡變形速度V_(m)的累積概率函數G_(v)為：

G(v)＝P+(1-P)F(v)??????(7)。

4.如權利要求1所述的基于變形速率概率標準化轉換的滑坡穩定性預警方法，其特征在于，步驟S5中，所述標準正態化轉換為對于任意一個數據樣本點的滑坡變形速度v_i，求得其累積概率值后，標準正態分布累積概率函數對應累積概率值下的x值即為變形速度v_i的變形指數DI值。

5.如權利要求4所述的基于變形速率概率標準化轉換的滑坡穩定性預警方法，其特征在于，滑坡變形速度V_(m)的累積概率函數G_(v)標準正態化轉換公式為：

求解后可得：

其中，c₀，c₁，c₂，d₁，d₂，d₃均為換算系數，分別為2.515517、0.802853、0.010328、1.432788、0.189269、0.001308。

6.如權利要求1所述的基于變形速率概率標準化轉換的滑坡穩定性預警方法，其特征在于，步驟S6中，所述變形指數的危險區間劃分依據為標準正態函數的概率分布特性。

7.如權利要求6所述的基于變形速率概率標準化轉換的滑坡穩定性預警方法，其特征在于，步驟S6中，所述預警等級劃分為：-2到-1為強安全；-1到0為弱安全；0到1為弱危險；1到2為強危險；2以上為極其危險。