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西部礦區地表變形損害監測與評價

作者：湯伏全|責編:童安齊
出版社：科學
ISBN：9787030770523

出版日期：2024/06/01
裝幀：平裝
頁數：258

人民幣：RMB 190 元售價：元

內容大鋼

本書針對我國西部礦區地下採煤引起的地表損害問題，闡述地表沉陷變形和土壤環境變化的監測技術與評價方法。全書共八章，在系統分析西部礦區採煤沉陷與地表損害基本特徵的基礎上，結合多個礦區工程實踐，利用GNSS、無人機LiDAR、InSAR等技術進行礦區地表移動變形監測及數據處理；通過遙感反演、重力異常反演、多源監測數據建模等手段，分析西部礦區土壤環境變化及採空區地表的重力異常效應；基於開採沉陷理論和土力學原理，揭示西部黃土高原礦區開採沉陷中土、岩雙層介質的耦合效應及采動黃土層的附加變形機理。在上述基礎上構建了西部礦區開採沉陷預計及損害評價模型，並開發了相應的軟體系統以便於實際應用。
本書可作為測繪工程、採礦工程、地質工程、環境工程、土木工程等專業高年級本科生和研究生的選修教材，也可供相關專業的工程技術人員參考。

作者介紹

湯伏全|責編:童安齊

第一章  西部礦區採煤地表變形損害的基本特徵
  1.1  概述
    1.1.1  西部礦區地表變形損害概況
    1.1.2  地表變形監測技術進展
    1.1.3  地表變形損害評價簡述
    1.1.4  本領域研究存在的問題
  1.2  西部礦區開採沉陷模式
    1.2.1  「三帶」型沉陷模式
    1.2.2  「切冒」型沉陷模式
    1.2.3  「過渡」型沉陷模式
    1.2.4  特厚急傾斜煤層開採沉陷模式
  1.3  黃土覆蓋礦區地表變形與破壞特徵
    1.3.1  地表移動與破壞的主要形式
    1.3.2  地表動態移動變形的基本特徵
    1.3.3  地表移動穩定后的角量參數
  1.4  榆神風積沙覆蓋礦區地表移動與破壞特徵
    1.4.1  地表塌陷與破壞形式
    1.4.2  塌陷區地表動態移動參數
    1.4.3  塌陷區地表穩定后的移動參數
    1.4.4  採煤塌陷引起的地表環境變化
  參考文獻
第二章  基於GNSS的礦區地表移動監測
  2.1  GNSS連續監測系統簡介
  2.2  礦區地表沉陷GNSS連續監測試驗
  2.3  監測數據精度與可靠性評價
  2.4  礦區地表沉陷時序數據分析
  參考文獻
第三章  基於無人機LiDAR的礦區沉陷監測
  3.1  機載LiDAR測量原理
    3.1.1  機載LiDAR系統組成
    3.1.2  機載LiDAR系統工作原理
  3.2  點雲數據預處理及精度驗證
    3.2.1  LiDAR數據預處理
    3.2.2  點雲數據精度驗證
  3.3  現有點雲濾波演算法及其適用性分析
    3.3.1  五種點雲濾波演算法的基本原理
    3.3.2  點雲濾波效果評價方法
    3.3.3  黃土溝壑區點雲濾波效果分析
    3.3.4  榆神風積沙區域點雲濾波效果分析
  3.4  基於LiDAR點雲構建DEM的改進演算法
    3.4.1  點雲二次濾波
    3.4.2  地面特徵點雲提取演算法
  3.5  點雲插值演算法對比分析
    3.5.1  點雲插值演算法及參數設置
    3.5.2  誤差直方圖統計
    3.5.3  誤差指標對比
  3.6  基於點雲的沉陷DEM建模
    3.6.1  初始沉陷DEM獲取
    3.6.2  初始沉陷DEM的誤差分析
  3.7  基於小波的沉陷DEM去噪

    3.7.1  小波閾值去噪原理
    3.7.2  小波閾值去噪的關鍵參數
    3.7.3  礦區沉陷DEM去噪方案
    3.7.4  礦區沉陷DEM去噪結果分析
    3.7.5  沉陷DEM邊界提取
  3.8  基於改進特徵匹配演算法的水平位移提取
    3.8.1  傳統地表水平位移提取
    3.8.2  改進特徵匹配的演算法原理
    3.8.3  點雲密度與演算法適配性分析
    3.8.4  參數分析及魯棒性影響
    3.8.5  改進特徵匹配演算法的地表水平位移提取
  參考文獻
第四章  基於雷達遙感的礦區地表三維變形監測
  4.1  InSAR礦區地表三維位移反演
    4.1.1  InSAR礦區地表三維位移反演方法
    4.1.2  基於沉陷對稱特徵的位移分解演算法
    4.1.3  InSAR礦區地表三維位移反演模型改進演算法
    4.1.4  基於沉陷對稱特徵的礦區InSAR三維位移分解程序
  4.2  InSAR榆神礦區地表變形監測實例
    4.2.1  榆林金雞灘礦區地表沉陷盆地邊界提取實例
    4.2.2  基於SBAS-InSAR的榆神礦區地表動態沉陷特徵分析
  參考文獻
第五章  採煤沉陷區土壤環境變化監測
  5.1  礦區土壤濕度監測原理與方法
    5.1.1  土壤濕度的實地監測方法
    5.1.2  土壤濕度遙感影像反演原理與方法
    5.1.3  光譜數據反演土壤濕度原理與方法
  5.2  基於遙感影像的礦區土壤濕度反演
    5.2.1  研究區概況
    5.2.2  遙感數據及預處理
    5.2.3  礦區土壤濕度反演模型
    5.2.4  礦區土壤濕度變化特徵
  5.3  基於光譜數據的礦區土壤濕度建模
    5.3.1  數據採集及預處理
    5.3.2  光譜數據轉換與分析
    5.3.3  沉陷區土壤光譜特徵分析
    5.3.4  沉陷區土壤濕度建模
    5.3.5  模型驗證
  參考文獻
第六章  採空區地表的重力異常效應
  6.1  概述
  6.2  採空區地表重力異常的正演分析
    6.2.1  任意三維形體的重力異常正演模型
    6.2.2  矩形條帶採空區地表重力異常正演
    6.2.3  採空區移動空源地表重力異常正演
  6.3  高精度重力測量數據的可靠性分析
    6.3.1  CG-5重力儀及性能指標
    6.3.2  CG-5重力儀的靜態漂移評價
    6.3.3  CG-5重力儀的動態漂移評價
    6.3.4  CG-5重力儀數據可靠性測試

  6.4  重力測量數據的平滑處理方法
    6.4.1  剖面異常曲線的平滑方法
    6.4.2  平面異常的平滑方法
  6.5  基於緊致差分格式的採空區邊界反演
  參考文獻
第七章  西部礦區采動地表變形損害機理
  7.1  開採沉陷中的土岩耦合效應
  7.2  黃土層對基岩開採沉陷的荷載作用
    7.2.1  土層對基岩開採沉陷的荷載效應
    7.2.2  基岩沉陷引起的黃土層附加應力與變形
    7.2.3  開採充分程度對土岩沉陷的影響
  7.3  采動土體滲透固結變形機理
    7.3.1  采動引起的地下水流場變化
    7.3.2  飽和土的滲透固結理論
    7.3.3  飽和土體單元采動固結變形機理
    7.3.4  近地表非飽和土體單元體積變形機理
  7.4  采動土體單元破壞準則與開裂機理
    7.4.1  黃土體的強度理論
    7.4.2  采動土體破壞的極限平衡條件
    7.4.3  采動土體單元剪切破壞機理
    7.4.4  采動黃土層地表裂縫的形成機理
  7.5  采動黃土層濕陷變形機理
    7.5.1  濕陷性黃土的基本特性
    7.5.2  采動黃土層的濕陷機理
  參考文獻
第八章  西部礦區地表變形損害預計與評價
  8.1  基岩開採沉陷預計模型
    8.1.1  基岩面彎曲下沉計算模型
    8.1.2  基岩面斷裂下沉計算模型
    8.1.3  基岩面充分下沉計算模型
  8.2  地表沉陷與變形預計模型
    8.2.1  地表下沉預計
    8.2.2  地表水平移動預計
    8.2.3  地表變形預計
    8.2.4  最大移動變形量預計
    8.2.5  預計參數的確定方法
  8.3  采動黃土層附加變形預計模型
    8.3.1  土體排水固結引起的地表沉陷預計
    8.3.2  采動黃土層濕陷引起的地表沉陷預計
    8.3.3  黃土溝壑區采動斜坡滑移預計
  8.4  地表沉陷與變形預計系統
    8.4.1  系統架構與功能設計
    8.4.2  子模塊功能開發
    8.4.3  系統運行驗證
  參考文獻

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