1根據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)聚類分析的邊坡危險(xiǎn)區(qū)域識(shí)別

1.1聚類分析原理，根據(jù)監(jiān)測(cè)在線各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形特征，可將監(jiān)測(cè)點(diǎn)分為危險(xiǎn)點(diǎn)和安全點(diǎn)。監(jiān)視點(diǎn)的分類原則是，如果該監(jiān)視點(diǎn)的變形序列為趨勢(shì)序列，則稱為危險(xiǎn)監(jiān)視點(diǎn)的監(jiān)視點(diǎn)的變形序列為穩(wěn)定序列，則稱為安全監(jiān)視點(diǎn)。因此，判斷監(jiān)視點(diǎn)的變形順序是否穩(wěn)定順序是監(jiān)視點(diǎn)分類的關(guān)鍵。文獻(xiàn)1~5平穩(wěn)的序列和趨勢(shì)序列的判斷一般采用以下兩種方法:(1)利用序列圖判斷獲得的樣品序列數(shù)據(jù)為序列圖，各觀測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)值不是水平直線的上下波動(dòng)，而是向上或向下的傾向(2)利用樣本從相關(guān)函數(shù)γ^k進(jìn)行穩(wěn)定性判斷，其計(jì)算式為:式中:xt為變形樣品序列k為延遲點(diǎn)。根據(jù)樣品序列資料計(jì)算樣品的相關(guān)函數(shù)γ^k，k增大時(shí)，γ^k迅速衰退時(shí)，認(rèn)為該邊坡變形序列平穩(wěn)的k增大時(shí)，γ^k衰退緩慢，該邊坡變形序列不平穩(wěn)。

1.2實(shí)例分析(1)礦區(qū)工程概況小龍?zhí)兜V務(wù)局是云南省重要能源基地，主要為滇南地區(qū)火電廠、化肥、水泥等企業(yè)和居民提供煤炭。小龍?zhí)兜V山是云南省發(fā)現(xiàn)開(kāi)發(fā)的最大褐煤礦區(qū)，礦區(qū)為南北長(zhǎng)7km，東西寬2~3km的橢圓盆地，面積約17km2，探索地質(zhì)儲(chǔ)藏量1099.59mt。其中布沼壩露天礦原產(chǎn)能4.8Mt/a，根據(jù)云南發(fā)展規(guī)劃要求其產(chǎn)能達(dá)到12Mt/a，因此需要加快礦山挖礦推廣速度，這也引發(fā)了邊坡的劇烈變形問(wèn)題。

小龍?zhí)睹禾锸怯尚碌谌�紀(jì)小龍?zhí)睹合档貙咏M成的一北東向山間傾斜盆地。斜長(zhǎng)軸方向?yàn)楸睎|西南，全長(zhǎng)約5km的短軸方向?yàn)楸蔽髂蠔|，寬約2.43km，受斜結(jié)構(gòu)的影響，西幫斜坡巖層反轉(zhuǎn)，下部為粘土巖，上部為破裂灰?guī)r體，對(duì)斜坡穩(wěn)定產(chǎn)生了非常不利的影響。區(qū)內(nèi)有三條較大的斷層F2、F3、F4，形成了煤田的東、西、南邊的自然界限。(2)門(mén)檻確定本文設(shè)置邊坡水平位移累計(jì)值不超過(guò)30mm的變形序列為穩(wěn)定序列。以布沼壩露天礦山邊坡水平位移分析為例，邊坡地表位移從2005年3月開(kāi)始進(jìn)行變形觀測(cè)，每月觀測(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)一次，到2008年7月為止獲得了40期觀測(cè)數(shù)據(jù)。如果邊坡的水平位移累計(jì)值不超過(guò)30毫米，則說(shuō)明監(jiān)控點(diǎn)邊坡的位置相對(duì)穩(wěn)定。(3)邊坡地表監(jiān)測(cè)點(diǎn)分類實(shí)例預(yù)測(cè)分析布沼壩露天礦西幫邊坡共布置13條監(jiān)測(cè)線、51個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，按上述方法分類分析。圖1是jn2-1監(jiān)視點(diǎn)的水平位移序列及其自關(guān)函數(shù)，從水平位移圖來(lái)看，該序列是趨勢(shì)序列，即位移曲線隨時(shí)呈增加趨勢(shì)，從相關(guān)函數(shù)圖來(lái)看，該點(diǎn)邊坡的水平位移序列也是趨勢(shì)序列。圖2是jw350-2監(jiān)視點(diǎn)的水平位移序列及其自關(guān)函數(shù)，從水平位移圖來(lái)看，該點(diǎn)邊坡的水平位移序列是穩(wěn)定的序列，即位移曲線在某個(gè)水平線上下振動(dòng)的相關(guān)函數(shù)圖來(lái)看，該點(diǎn)的水平位移序列也是穩(wěn)定的序列。應(yīng)用同樣的方法，分析了邊坡51個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水平位移變形序列的變形特性，得出了集中結(jié)果:jn2-1、jn2-2、…、jn7-3、jw342-2、jw342-3、…、jw350-1共33個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水平位移序列是趨勢(shì)序列，這些序列對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)是危險(xiǎn)點(diǎn)，該區(qū)域的邊坡變形比較大，屬于危險(xiǎn)變形區(qū)域的其馀8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水平位移序列是平穩(wěn)定序列，對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)是安全點(diǎn)，表明該區(qū)域的邊坡變形比較小，屬于相對(duì)安全區(qū)域。

從邊坡變形危險(xiǎn)點(diǎn)的空間分布位置來(lái)看6~9，這些點(diǎn)相鄰，構(gòu)成完整的邊坡危險(xiǎn)變形區(qū)域，基本上位于該邊坡西北角區(qū)域的地形分布來(lái)看，該危險(xiǎn)變形區(qū)域位于兩個(gè)山脊之間的溝谷區(qū)域，雨季匯率大，上部防洪系統(tǒng)差，雨水浸入下部巖體，該區(qū)域的下部巖體為粘土巖體，雨水浸入強(qiáng)度大根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的聚類分析結(jié)果和對(duì)地層分布和地形地勢(shì)分布特征的綜合分析，可以判斷該地區(qū)是滑坡體的潛在危險(xiǎn)范圍，稱為滑坡危險(xiǎn)地區(qū)，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)該地區(qū)的滑坡，預(yù)防滑坡的發(fā)生。

通過(guò)劃分，本工程西幫邊坡的危險(xiǎn)區(qū)分布如圖3所示，圖中實(shí)線周圍的邊坡區(qū)是根據(jù)變形序列趨勢(shì)特性確定的危險(xiǎn)區(qū)范圍。根據(jù)上述方法，可以確定潛在危險(xiǎn)區(qū)和相對(duì)安全區(qū)，為邊坡重點(diǎn)監(jiān)測(cè)和防滑提供科學(xué)依據(jù)。

2結(jié)論

依據(jù)聚類分析方法，通過(guò)對(duì)布沼壩露天邊坡地表監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形分析，可以得出如下結(jié)論。(1)隨著坡角的增大，邊坡危險(xiǎn)區(qū)域位移量伴隨著影響因素強(qiáng)度的增大而增大。如雨季，邊坡變形急劇加速，邊坡巖體變形與降雨強(qiáng)度直接相關(guān)。(2)通過(guò)聚類分析，結(jié)合邊坡工程地質(zhì)特點(diǎn)，確定本邊坡的西北角是個(gè)潛在滑坡體，這與實(shí)際變形狀況基本一致。(3)由累計(jì)水平位移矢量圖和變形等值線顯示，危險(xiǎn)區(qū)域的水平變形值較大，靠近西北角區(qū)域下部邊坡變形值最大。說(shuō)明影響邊坡變形的主要因素與邊坡弱層和含水量直接相關(guān)，符合露天礦開(kāi)采引起的巖體移動(dòng)的一般規(guī)律。