(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111559862.4 (22)申请日 2021.12.20 (71)申请人 苏州理工雷 科传感技 术有限公司 地址 215011 江苏省苏州市苏州高新区科 技城科灵路78号9号楼 (72)发明人 戴颖超　张志家　金阳　刘文轩　 王越　 (74)专利代理 机构 北京理工大 学专利中心 11120 专利代理师 高燕燕 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 一种基于切线角与多种滑坡模型的智能滑 坡预测方法 (57)摘要 本发明提供一种基于切线角与多种滑坡模 型的智能滑坡 预测方法， 仅需输入对滑坡监测结 果的位移 ‑时间数据， 即可自动判断出档期滑坡 的危险程度， 并能够综合各种滑坡 预测模型对滑 坡发生的时间做出预测。 包括： 对滑坡位移与时 间结果进行卡尔曼滤波， 并将滤波后的位移和时 间曲线中位移做变换， 除以匀速变形阶段的速 度， 获得变换后与时间量纲相同的纵坐标值； 根 据所述纵坐标值获取当前监测时段内曲线切线 角， 并根据所述曲线切线角判断当前滑坡所处发 展阶段； 并根据所述滤波后的位移和时间曲线， 通过滑坡预测模型计算预测滑坡发生时间。 权利要求书3页 说明书4页 附图3页 CN 114444258 A 2022.05.06 CN 114444258 A 1.一种基于切线角与多种滑坡 模型的智能滑坡预测方法， 其特 征在于， 包括： 对滑坡位移与时间结果进行卡尔曼滤波， 并将滤波后的位移和时间曲线中位移做变 换， 除以匀速变形阶段的速度， 获得变换后与时间量纲相同的纵坐标值； 根据所述纵坐标值获取当前监测时段内曲线切线角， 并根据所述曲线切线角判断当前 滑坡所处发展阶段； 并根据所述滤波后的位移和时间曲线， 通过滑坡预测模型计算预测滑 坡发生时间。 2.如权利要求1所述的一种基于切线角与多种滑坡模型的智能滑坡预测方法， 其特征 在于， 所述曲线切线角为： 其中， ti为监测时刻， Δt为ΔS对应的单位时间段， ΔT为单位时间段内T(i)的变化 量。 3.如权利要求2所述的一种基于切线角与多种滑坡模型的智能滑坡预测方法， 其特征 在于， 根据所述曲线切线角判断当前滑坡所处发展阶段， 具体为： 当αi＜45°时， 滑坡处于初始变形阶段斜坡稳定； 当αi≈45°时， 滑坡处于等速变形阶段为中长期预警阶段； 当45°＜αi时， 滑坡处于加速变形阶段为短期临滑预警阶段。 4.如权利要求3所述的一种基于切线角与多种滑坡模型的智能滑坡预测方法， 其特征 在于， 当处于中长期预警阶段时， 所述滑坡预测模 型采用黄金分割法、 多项式回归分析法或 修复正态函数法进行计算。 5.如权利要求4所述的一种基于切线角与多种滑坡模型的智能滑坡预测方法， 其特征 在于， 所述 修复正态函数法计算滑坡发生时间采用以下公式： 其中， t'0为岩土体开始蠕变的时间， σ 为决定形变曲线几何形状的系数， t'0和σ 根据位 移S与时间t采用最小二乘得到 。 6.如权利要求4所述的一种基于切线角与多种滑坡模型的智能滑坡预测方法， 其特征 在于， 所述黄金分割法计算滑坡发生时间， 具体为： tr＝0.618T+t0， 其中， tr为滑坡发生时 刻， t0为匀速变形 结束时刻， T为匀速变形阶段总时长 。 7.如权利要求4所述的一种基于切线角与多种滑坡模型的智能滑坡预测方法， 其特征 在于， 所述多 项式回归分析法计算滑坡发生时间采用以下公式： tr＝‑d2/3d3+t0 假设滑坡位移S对应时间t曲线满足下式 y＝d0+d1t+d2t2+d3t3 d2 d3为线性回归系 数， y为位移， t为时间， d0、 d1、 d2、 d3， 均为回归系数， 令X1＝t、 X2＝t2、 X3 ＝t3、 y＝Y， 应用多元线性回归和最小二乘原理求得d0、 d1、 d2、 d3， 令(d0,d1,d2,d3)T＝(XTX)‑ 1XTY；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114444258 A 2其中， Y＝(y1,y2,...,yn)， 由于位移曲线方程的拐点即为边坡失稳 的 临界位移值则令y＝d0+d1t+d2t2+d3t3的二阶导数为0即可获得滑坡发生时间表达式tr＝t0‑ d2/3d3。 8.如权利要求3所述的一种基于切线角与多种滑坡模型的智能滑坡预测方法， 其特征 在于， 当处于 短期临滑预警阶段时， 所述滑坡预测模型采用斋藤法、 速度倒数法和灰色理论 Verhulst法进行计算。 9.如权利要求8所述的一种基于切线角与多种滑坡模型的智能滑坡预测方法， 其特征 在于， 所述斋 藤法计算滑坡发生时间采用以下公式： 其中， t0＝t3， t1、 t2、 t3为加速形变阶段任意三个时间点， 并使得三个时间之间的时间间 隔内的形变相等。 10.如权利要求8所述的一种基于切线角与多种滑坡模型的智能滑坡预测方法， 其特征 在于， 所述速度倒数法计算滑坡发生时间tr满足下述关系式： 1/ ν ＝[A(a ‑1)(tr‑t)]1/(a‑1) 其中， ν 为 位移S对应时间t的速度， tv为滑坡时间， A和a为材 料蠕变加速相关 常数。 11.如权利要求8所述的一种基于切线角与多种滑坡模型的智能滑坡预测方法， 其特征 在于， 所述灰色理论Verhulst法计算滑坡发生的时间tr采用以下公式： 其中， x1为初始位移值， Δt为等时间间距， t0为岩土体开始蠕变的时间， a、 b为待求解系 数， 采用灰色系统模型进行求 解， 具体过程如下： 滑坡位移监测数据为： x(0) 1、 x(0) 2、 x(0) 3…x(0) n， 对滑坡位移监测数据进行累加生成 处理， 得到累加生成数列:x(1) 1、 x(1) 2、 x(1) 3...x(1) n,根据原始观测数据和累加生成数列建立矩阵 A、 B和Yn： 则， 12.如权利要求4或8所述的一种基于切线角与多种滑坡模型的智能滑坡预测方法， 其权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114444258 A 3