基于全球定位系统技术的露天煤矿边坡形变研究及未来趋势预测

煤矿区工程建设常忽略黄土边坡稳定性，加上特殊现状，边坡事故频发。本研究通过对山西省40处煤矿区黄土边坡的双参数统计分析，揭示了边坡自然风险机理。首先，按岩土结构组合特征将边坡分成4种地层结构模型；在此基础上，重点分析了坡高、坡率与稳定系数的关系，建立了煤矿区黄土边坡防治的上限方程；最后，结合工程实践提出了防治建议，为黄土边坡的防治设计提供参考。

东部草原的露天煤矿开采多年后，周边草原生态系统的植被种群和土壤养分发生了显著变化。本研究以宝日希勒露天矿坑周边2 km为半径的草原草场为研究对象，在不同方向布设了4条采样线，运用经典统计学和地统计学方法分析了矿区周边植被种群密度以及土壤有机质、速效磷、速效钾的空间分布特征。研究结果显示，矿区周边天然草地的平均有机质含量为56.44 g/kg，速效磷为7.89 mg/kg，速效钾为181.50 mg/kg。植被种群密度表现出从西向东逐渐增加的趋势，西部和东部的种群密度较高，中部较低。变异系数介于19.81%至37.62%之间，显示出中等变异性。有机质和速效磷的最佳拟合模型均为高斯分布。

《全球定位系统——信号、测量与性能》随书代码包含多个Matlab程序和导航电文原始数据，支持读者深入理解GPS技术的应用和性能。

通过对安康至陕川界高速公路沿线典型边坡岩石试样进行室内试验分析，发现不同岩性试样的物理力学性质（包括单轴抗压强度、弹性模量和泊松比）随含水量的增加呈现减小趋势。其中，石灰岩和板岩受含水量影响较大，砂岩和闪长岩受影响较小。试验结果验证了含水量与岩石力学性质拟合方程在工程实践中的适用性。降雨是引发滑坡的重要因素，目前研究降雨对边坡稳定性影响的主要方法包括统计分析方法和数值模拟方法。

基于山西省多个水文站长期数据，本研究定量分析了气候变化和人类活动等因素对山西河川径流变化的影响，并预测了未来趋势。结果表明，1980年至2000年间，山西天然径流量相较1979年以前的平均水平，以每年1.60%的速度减少。未来，山西河川径流量预计将延续过去20年的下降趋势。降水量增加幅度将直接影响径流量减少的程度，降水量增加较少，则径流量减少幅度较大；反之，降水量增加较多，径流量减少幅度则相对较小。

露天煤矿表土层的抗压强度等物理力学性质，是决定露天开采工艺选择和挖掘设备选型的重要依据之一。详细探讨了表土层试样的采取和制作方法，以及抗压强度等物理力学性质的测定方法，并进行了成果统计分析。进一步讨论了这些结果如何应用于优化露天开采工艺的确定和挖掘设备的选型，提高剥离生产能力。

基于统计分析，探讨了全风化花岗岩土渗流参数的变异性和相关性，并利用算例研究了渗流参数相关性对边坡稳定的影响。研究表明，渗流参数相关性对边坡可靠度指标存在显著影响，需要在可靠度分析中考虑渗流参数的相关性。

在工程边坡设计中，通常会参考自然边坡的坡率来进行人工开挖边坡。为了研究甘肃天水地区黄土边坡的稳定性，我们对51个边坡进行了实地测量，涵盖了高度从40米到150米不等的范围。统计分析显示，边坡的坡高与坡宽存在双对数线性关系，建立了相关方程。采用Morgenstern-Price法反演出不同高度段黄土的强度参数，结果表明随着边坡高度增加，黄土的综合内聚力增大，内摩擦角减小。这些研究成果为黄土边坡的设计和评估提供了重要依据。

针对煤矿瓦斯灾害的特点，提出了利用粗糙集理论进行瓦斯灾害预测的方法。分析了瓦斯灾害的特征，并建立了相应的知识库。应用粗糙集理论构建了煤矿瓦斯灾害预测的数据挖掘模型，讨论了模型中的属性关系，并采用信息熵准则对预测方法进行了优化。通过实际案例验证了粗糙集理论在瓦斯灾害预测中的有效性和实用性。