物联网技术中的边坡深部位移和地下水位监测的设计、实现与预警方法

为了探讨物联网技术中的边坡深部位移和地下水位监测的设计、实现与预警方法,以浙江省某高速公路路堑边坡为例,介绍了最新研发的边坡深部位移监测设备,首次提出了深部位移与地下水位同孔监测技术,深入地分析了边坡的稳定状态和变形演化规律。研究结果表明:深岩仪具有量程大、数据量大、稳定性高、易于实现远程监测等优越性;深部位移与地下水位同孔监测技术为收集边坡深部信息提供了一种经济可靠的途径;边坡处于匀速变形的蠕滑阶段,预警级别属于注意级,降雨报警最小阈值应超过30mm/d。     

降雨诱发残积土坡失稳的模型试验

为了研究降雨条件对残积土坡坡体内部变形特征及边坡失稳机理的影响,结合自制监测系统、人工降雨试验及数字照相量测技术,开展不同位置、不同坡度、不同密实度边坡的地质力学模型试验,分析雨水入渗对坡体变形、吸力的影响。指出失稳预警因子应从降雨诱发滑坡失稳机理出发,着重考虑边坡关键位置的力学物理量变化。基于坡体变形和吸力时变规律,提出边坡变形发展的3个阶段;基于不同条件下边坡的失稳破坏过程,揭示降雨诱发残积土坡的失稳模式。试验结果表明：边坡上部土体吸力和变形变化幅度较大,速度较快,而下部土体变化幅度较小,速度较慢;陡坡和高密实度边坡抵抗降雨入渗引起的变形能力强于缓坡和低密实度边坡,由于小孔隙结构发生破坏所需的能量远大于大孔隙结构,导致低密实度、缓坡坡体中部产生的变形大于坡体上部;边坡变形发展阶段为初始蠕变阶段、加速发展阶段、滑动破坏阶段;无支护的边坡,失稳预警因子可选择边坡关键位置处的基质吸力;有支护的边坡,应根据支护结构受力（变形）和边坡关键位置处吸力变化特征来选择预警因子;土坡的失稳模式为坡表冲刷→冲沟、切沟侵蚀→坡脚局部坍塌→破坏范围纵横发展→整体失稳,滑动面深度为1～3 m,该类滑坡应注重坡脚防护,尽可能降低边坡渐进累积破坏的可能性。研究结果可为构建东南沿海地区降雨诱发滑坡预测模型提供重要依据。     

基于光纤光栅传感技术的岩土体测斜仪研发及工程应用

针对目前测斜仪存在的不足,利用光纤光栅传感技术的优势,研究开发了一种监测岩土体内部变形的光纤光栅测斜仪,并成功应用于某公路膨胀土边坡的坡体位移变形监测。工程现场边坡监测结果表明:该光纤光栅测斜仪监测的结果与常规测斜仪监测的结果比较吻合,验证了该光纤光栅测斜工作的可靠性;边坡位移变化最大发生在第二级边坡,变形量为61mm,第一级边坡变形较小,变形量为13mm,可见在边坡脚位置设置坡脚挡土墙可以显著提高边坡的稳定性。该测斜仪可和其他量测边坡参数的光纤光栅传感器组网成为一个监测系统,可实现对高边坡岩土体内部变形情况进行长期在线监测和安全预警预报。     

高速公路路堑高边坡变形监测分析

以某高速公路路堑高边坡开挖期间变形监测为依托,制定监测方案,设置监测点,根据相关规范确定边坡监测警戒值和频率,采用全站仪对边坡变形进行定期实时监测。结果表明边坡平台上监测点监测期间的水平位移累计值、水平位移和沉降位移变化速率均略大于预警值,而沉降位移累计值未超过预警值;因监测期间已出现位移值超过预警值的现象,施工中应加强人工巡视和增加监测次数,必要时采取相关支护措施防止发生工程事故。     

基于综合监测信息的类土质边坡动态施工影响分析

以贵州镇胜高速公路一段类土质路堑边坡为依托,通过测斜仪、时域反射法(TDR)、固定式测斜仪、渗压计和雨量计在边坡监测中的综合应用,对比分析了人工监测和自动监测的数据,研究了降雨和施工对类土质边坡稳定性的影响,总结了时域反射法(TDR)、固定式测斜仪监测方法的优缺点及边坡自动监测的实现方式,初步实现了边坡基于施工过程监测...     

基于锚杆监测的单滑动面边坡动态预警分析及安全分级

为完善边坡锚杆监测预警理论及促进锚杆监测法的广泛应用,基于锚杆实际受力特征和边坡不稳定演变规律,开展研究以确定监测锚杆预警阈值和单滑动面边坡安全分级。首先,对于锚杆监测单滑动面边坡,待加固锚杆及监测锚杆施工完,锚杆灌浆体强度已稳定,将短时间内应力调整及变形发展稳定后的边坡状态定义为边坡初始监测状态。接着,考虑滑动面的抗剪强度参数、滑动面上水压力和地震的不利演变,开展平面应变数值模拟预演分析,获得相对于边坡初始监测状态的监测锚杆轴力增量和序列。再相对于边坡初始监测状态,采用边坡极限平衡稳定分析法分别获得不利演变导致的边坡滑动力增量和抗滑力减少量,从而拟合二者与监测锚杆轴力增量和的函数,并建立边坡动态稳定系数与监测锚杆轴力和的计算公式。根据《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330—2013）等关于边坡安全等级和预警的规定,将锚杆监测边坡预警等级划分为：蓝色无警、黄色预警、橙色预警和红色预警。最后,设计了锚杆监测单滑动面边坡算例及2个不利演变独立工况,阐述了采用该方法进行边坡动态预警分析及安全分级的流程。结果表明：针对类似边坡,先结合已有相关资料合理预判边坡影响因素的不利演变规律,再采用该方法进行分析,可达到良好的预警效果。     

TDR技术在监测岩体和土体变形中的应用

TDR技术是岩土工程领域的一种新型监测手段,在国内还处于起步阶段.针对TDR技术在监测岩体和土体变形中的应用,阐述了TDR技术的基本电磁学原理,分析了岩体和土体的变形对TDR波形的影响,并结合国外工程实例,分析了TDR监测技术的实际工程应用,体现了该技术的应用价值.     

边坡岩土体变形监测的光纤光栅测斜仪研发与工程应用

针对目前测斜仪存在的不足,利用光纤光栅传感技术的优势,研究开发了一种监测岩土体内部变形的光纤光栅测斜仪,并成功应用于某公路膨胀土边坡的坡体位移变形监测。工程现场边坡监测结果表明:该光纤光栅测斜仪监测的结果与常规测斜仪监测的结果比较吻合,验证了该光纤光栅测斜仪工作的可靠性。该测斜仪可和其它量测边坡参数的光纤光栅传感器组网成为一个监测系统,可实现对高边坡岩土体内部变形情况进行长期在线监测和安全预警预报。     

公路边坡分布式智能光纤监测技术及应用

如何准确高效监测与研判高速公路建设与运维过程中边坡失稳与滑坡等灾害信息，是公路边坡工程中极为重要的工作内容。分布式光纤传感技术，因其可远距离对监测对象进行全覆盖动态监测等特点，成为境内外重大边坡工程灾害监测预警的手段。基于云南曲靖东过境段公路边坡实时在线健康监测系统项目研究与实践，简要阐述了分布式光纤传感监测技术的基本原理、方法、数据采集、研判及系统施工中的关键技术，建立了一套完整的监测预警体系。通过近5年的运维监测及数据研判，表明分布式光纤监测系统技术可靠、采集实时、传输稳定、灵敏度高，可满足公路潜在滑坡的变形动态监测及预警预报，可供类似工程借鉴与推广，具有较高的经济价值及安全价值。     

公路边坡变形跟踪预测系统开发及应用

公路边坡变形监测预测是评价公路边坡稳定性的一种有效手段,为提高公路边坡变形监测和预测分析的效率,通过监测信息的自动采集和无线传输,实现边坡变形数据的远程实时存储;针对公路边坡变形破坏模式复杂多样的特点,以系统化和信息化为原则,集成了多种常用时间预测模型,建立了边坡变形预测模型库;采用Visual C+〖KG-*3〗+编程技术,将远程实时监测和预测分析功能集成,开发了边坡变形跟踪预测系统,并成功应用于某公路边坡变形安全监测中。     

基于北斗融合多源传感器技术的铁路路基稳定性监测研究

针对常规GNSS自动化监测和传统路基自动化监测技术的不足,提出了基于北斗融合多源传感器技术的铁路软基稳定性监测系统的架构及实现路径,并以北斗融合静力水准在软基沉降变形监测中的应用为例进行了现场试验.结果 表明:北斗融合静力水准沉降监测系统为路基监测提供了统一的时空信息基准,可满足铁路路基从建设到运营全生命周期对沉降监测...     

触发式位移计在山区公路边坡远程实时监测中的应用

地表位移是边坡变形监测中的重要特征量，而常规的地表位移监测仪器难以有效融入远程自动监测系统中。利用新型触发式位移计对公路边坡地表位移进行监测，位移计与接收器之间可以利用无线传感网进行短距离无线组网，接收器连接采集传输系统通过GPRS网络将监测数据远程实时传送到远程监控中心，形成了节能、高效、无线、实时的地表位移远程监测系统。该位移计精度可达到1 mm，通过室内标定和现场变形对比观测分析，验证了该设备的精度。通过在某高速公路边坡的安装运行，位移计成功地进行远程监测预警，根据实时的位移监测结果，为高速公路的防灾减灾提供了参考依据。     

测量机器人隧道施工自动变形监测的实现

使用传统测量仪器对隧道施工过程中隧道结构体进行变形监测时,数据采集、数据处理和预报过程相互独立,很难及时反映隧道自身安全。为了解决这一问题,基于测量机器人的隧道自动变形监测进行了研究与实现,介绍了以测量机器人为变形监测仪器,通过光纤和网络技术,使用VB编程语言和GeoCOM接口技术,采用SQL Sever数据库,实现远程控制测量机器人进行监测数据的自动采集和存储,并由计算机自动进行数据分析处理、自动预警和报警,从而达到自动监测隧道变形的目的,为隧道施工提供安全保障。从整个系统的硬件组成、软件构成及设计开发、成果处理及输出等方面,分别进行了论述。提出的隧道施工自动变形监测思路和方法,对隧道信息化施工中自动变形监测具有积极的参考意义。     

SAA技术在成兰铁路隧道监控量测中的应用

通过SAA技术在成兰铁路茂县隧道斜井大变形地段的成功应用,对SAA工作原理、SAA技术用于隧道工程监控量测的测点布设、监测数据表达方式、误差及自动监测预警等进行了全面解析和介绍。SAA监控量测技术对比传统的隧道监控量测技术具有高度自动化、信息化及实时性的特点,该技术的成功应用是隧道围岩量测技术的一次重大突破,对强化隧道监控量测过程管理,降低施工安全风险起到积极作用。     

分布式光纤技术在隧道变形监测中的应用

目前，隧道的安全服役离不开安全监测和预警，分布式光纤技术为隧道的安全运营提供一种全新的技术保障手段。为解决隧道的差异性沉降监测难题，从实验室内光纤轴向拉伸监测变形和Z字形布线方式监测差异沉降的原理及其在某隧道内的应用效果2个方面，阐述分布式光纤监测技术在隧道工程中的应用。无论室内的等级光纤拉伸和还是Z字形布线方式，位移和应变的对应关系都呈现出良好的线性比例关系，为工程实际应用提供理论依据。从工程监测结果来看，分布式定点应变感测光缆能实现对管片接缝变形的准确定位和毫米级接缝宽度感知，Z字形光缆布设方式也能对隧道内管片差异沉降实现精准感知，充分体现分布式光纤监测技术在隧道结构健康监测中的鲜明优势。     

基于物联网的地质灾害群测群防专业化远程监测系统开发

我国在地质灾害监测方面主要有群测群防和专业监测2种手段,但其在实际应用中均存在诸多弊端。针对这一问题,以经济、自动、有效为原则,结合2种监测手段的优势,研究专业指导下的群测群防监测系统方案,开发出一套以变形数据为主要监测对象的地质灾害群测群防专业化远程监测系统(GTMS)。该系统利用监测设备可实现灾害点变形数据的实时监测与智能报警,利用网络数据管理发布平台可实现数据的有效管理与智能分析预警,可以为管理部门提供第一手监测数据,并为灾害来临前的及时预警、有效避险提供宝贵的时间。     

基于Cesium的边坡可视化监测平台研究

针对目前边坡监测信息管理系统灵活性差、可视化程度低的问题，运用BIM软件搭建参数化传感器模型，利用倾斜摄影技术采集边坡地物影像数据进行三维边坡模型重构，基于Cesium.js框架搭建边坡可视化监测Web平台，融合了监测数据、传感器模型及边坡三维模型。结合某工程实例，验证监测Web平台实现边坡监测项目的可视化、监测数据的分析预警及动态统计查询的功能，可为相关边坡监测项目可视化技术应用提供参考。