一种露天矿边坡稳定性多剖面自动交互计算方法

本发明涉及露天矿边坡稳定系数计算，尤其涉及一种露天矿边坡稳定性多剖面自动交互计算方法。

背景技术：

1、边坡稳定性问题是关系露天矿安全生产和经济效益的重要问题，滑坡是露天煤矿开采过程中的重大安全隐患之一。在露天矿设计和实际生产中，通常使用边坡剖面图计算边坡稳定系数来分析评价边坡的稳定性。常用的边坡稳定系数计算软件都是单个剖面图分别计算边坡稳定系数，计算结果需要人工记录。然而，露天矿需要进行边坡稳定性系数计算的边坡众多，往往需要对很多剖面计算边坡稳定性系数，如何将所有参与露天矿边坡稳定性计算剖面图(简称剖面图)统一组织，实现多剖面自动计算边坡稳定性系数，并将计算结果统一管理和应用，提高效率和边坡稳定性系数计算结果的综合应用，是一个急需研究和解决的问题。

2、目前普遍采用的边坡稳定系数计算的方法中，主要是使用单一剖面图进行边坡稳定系数计算，并人工记录和统计计算结果。这一方法，对于边坡较少的露天矿还没有太大的影响，但是对于边坡较多，需要进行边坡稳定性分析的位置较多的露天矿就会产生这三方面的影响：(1)单个剖面分别计算边坡稳定系数，效率低；(2)由于单一计算效率低，所以设置剖面的密度必然会下降，会影响边坡稳定性分析的可靠性；(3)由于计算结果没有统一管理和剖面密度低，将影响对计算结果的区域性分析。对于多剖面交互计算稳定性系数的方法，目前还未查找到相关专利和文献。

3、发明方法

4、本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种露天矿边坡稳定多剖面自动交互计算方法，计算露天矿边坡稳定系数，管理计算结果，提高边坡稳定系数计算效率和应用水平。

5、为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种露天矿边坡稳定多剖面自动交互计算方法，包括以下步骤：

6、步骤1：在进行露天矿边坡稳定性系数多剖面自动计算之前，为了使平面图上的剖面线与剖面图是一一对应，对平面图中的剖面线及其对应的剖面图进行设置，具体方法为：

7、步骤1.1：剖面线设置。在平面图中，每条剖面线有唯一的一个剖面名，并将剖面名分别设置为各剖面线的扩展数据；

8、步骤1.2：计算剖面图除了剖面名设置以外，为了使边坡台阶线绘制到计算剖面图上，还需要设置剖面图与平面图相关联的坐标位置，具体方法为：

9、步骤1.2.1：在剖面图中，对所有岩层多边形、采场台阶、水平定位线、高程定位线及标注各种类型的图形对象均设置对应的剖面名为扩展数据；

10、步骤1.2.2：剖面图定位坐标设置。剖面图与平面图关联的坐标分为水平定位坐标和高程定位坐标，这两类定位坐标分别设置在剖面图不同类型的图形对象上，具体方法为：

11、步骤1.2.2.1：剖面图水平定位坐标设置。设平面图一条剖面线p0p1的两个端点p0和p1的水平坐标分别为p0(xp0,yp0)和p1(x1,y1)，其中p0为剖面线p0p1的首点，p1为剖面线p0p1的末点；在剖面线p0p1对应的剖面图上有两条水平定位线，这两条水平定位线均为竖直线，设左侧的水平定位线为l0，右侧的水平定位线为l1，将剖面线p0p1的首点p0的坐标(x0,y0)设置为左侧水平定位线l0的链接数据，作为其中一个水平定位坐标，同样，将剖面线p0p1的末点p1的坐标(x1,y1)设置为右侧水平定位线l1的链接数据，作为另一个水平定位坐标；

12、步骤1.2.2.2：剖面图高程定位坐标设置。因为剖面图的图形高程坐标不是实际高程值，在剖面图中需要使用高程定位线来进行高程定位，高程定位线是多条水平直线，每条高程定位线代表一个实际高程值，将实际高程值设置为每条高程定位线的链接数据，作为高程定位坐标。

13、步骤2：在剖面图上生成边坡台阶线。在生成剖面线与露天矿采场三角面网格交线的基础上，根据剖面线与剖面图的对应关系，将边坡台阶线加入到剖面图中，具体方法为：

14、步骤2.1：生成剖面线与采场三角面网格的交线；

15、剖面线与采场三角面网格求交线本质是剖面线所在的竖直面与三角面网格求交线，剖面线所在的竖直面可以表示为两个三角面，所以将剖面线与采场三角面网格求交转化为三角面与三角面之间求交线，最后将这些交线按顺序连接起来就是剖面线与采场三角面网格的交线，设得到交线的顶点集为r＝{r1,r2,…,ri,…,rn}，其中，ri为交线的第i顶点，顶点的坐标为ri(xi,yi,zi)，i∈[1,n]，n为交线的顶点总数；

16、步骤2.2：边坡台阶交线转换到剖面图。交线顶点的坐标由平面直角坐标转换为到剖面线首点水平距离的相对坐标，再经过剖面图上的水平定位坐标和高程定位坐标计算后，转换为剖面图上的坐标，实现边坡台阶交线转换到剖面图，具体方法为：

17、步骤2.2.1：交线顶点坐标转换为相对坐标。设转换后的顶点集为r′＝{r′1,r′2,…,r′i,…,r′n}，其中，r′i为交线的第i顶点，顶点的坐标为r′i(x′i,y′i)，i∈[1,n]，n为交线的顶点总数，坐标转换如下公式所示：

18、

19、其中，公式(1)中的xi,yi,zi为交线的第i顶点ri的原坐标，xp0,yp0为剖面线剖面线p0p1的首点p0的坐标。

20、步骤2.2.2：交线顶点坐标转换为剖面图坐标。设转换后的顶点集为r″＝{r″1,r″2,…,r″i,…,r″n}，其中，r″i为交线的第i顶点，顶点的坐标为(x″i,y″i)，i∈[1,n]，n为交线的顶点总数，坐标转换如下公式所示：

21、

22、其中，公式(2)中的x′i,y′i为交线的第i顶点r′i的原坐标，xc为相应剖面图上的左侧水平定位线的x坐标，yc为相应剖面图上的任意一条高程定位线的y坐标，zc为该高程定位线的实际高程值。

23、步骤2.2.3：将边坡台阶线绘制到剖面图。按转换后的边坡台阶线顶点集r″＝{r″1,r″2,…,r″i,…,r″n}中的坐标，将这些顶点绘制成边坡台阶线，并将测绘边坡台阶日期设置为剖面图中边坡台阶线的扩展数据。

24、步骤3：边坡稳定系数多剖面自动交互计算。根据剖面线自动获取对应的剖面图，在此基础上自动计算边坡稳定系数，具体方法为：

25、步骤3.1：自动获得剖面线对应的计算剖面图；

26、在平面图上选择参与边坡稳定系数计算的剖面线，得到每条剖面线上的剖面名扩展数据，所得到的剖面名集为s＝{s1,s2,…,sj,…,sm}，其中，sj为第j条剖面线的剖面名，j∈[1,m]，m为剖面名总数；根据剖面名，遍历所有岩层多边形、采场台阶、水平定位线、高程定位线及标注等类型的图形对象，如果图形对象的扩展数据与剖面名相同，这些图形对象组成剖面线对应的计算剖面图。

27、步骤3.2：自动获得剖面边坡台阶线的坡顶和坡底位置。从平面图上获得剖面线与边坡坡顶位置线和坡底位置线的交点，按步骤2.2所述方法交点转换到剖面图上，就获得剖面边坡台阶线的坡顶和坡底位置。

28、步骤3.3：多剖面自动计算边坡稳定系数；

29、在获得计算剖面图的基础上，指定边坡台阶线日期，使用剩余推力法，按剖面名集s＝{s1,s2,…,sj,…,sm}中的顺序依次在各剖面图搜索稳定系数最小滑面，计算边坡稳定系数，共计算m个剖面的边坡稳定系数计算，并将边坡稳定系数计算结果显示在剖面图上。

30、步骤4：多剖面边坡稳定性系数计算结果管理，具体方法为：

31、步骤4.1：建立边坡稳定性系数数据库，将多剖面边坡稳定性系数计算结果存储到数据库中。边坡稳定性系数数据库由计算结果表组成，数据结构包括id、剖面名、fs、预滑坡类型、预滑面高度、预滑面坡度、台阶日期和矿名；

32、步骤4.2：将多剖面计算结果存入数据库，在每个剖面边坡稳定性系数计算完成时，将计算结果自动存储到数据库中。

技术实现思路