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    山区公路边坡塌方测斜监测
    时间:2025-07-24 涉川
    一、方案介绍
    本方案针对山区公路沿线边坡在强降雨、地震、切坡施工等外界干扰因素下易发生滑坡、坍塌等灾害的现状,构建一套基于高精度测斜技术的边坡位移在线监测系统。通过布设深层测斜管与多点倾角传感器,实时感知边坡内部滑动层的形变特征,结合数据采集主机与远程传输技术,实现全天候、自动化、高时效的预警监测,为公路安全运行和灾害应急提供可靠数据支撑。
    二、监测目标
    1. 动态监测公路边坡深层与浅表位移变化趋势;
    2. 掌握潜在滑动带深度、发展路径与速度;
    3. 实现降雨诱发滑坡风险的自动识别与预警;
    4. 为边坡支护设计与灾害防控提供实时数据依据。
    三、需求分析
    山区公路地质结构复杂,边坡多为切坡形成,受降雨、地震与人为扰动影响显著,传统人工巡查手段难以及时发现内部隐患,存在滞后性与盲区。亟需部署智能化、全天候运行的测斜监测系统,强化对边坡稳定性的实时掌控和预判能力,降低突发塌方事故造成的人员伤亡和财产损失。
    四、监测方法
    采用垂直埋设的测斜管或柔性测斜链,配合多段MEMS倾角传感器组成的监测单元,探测各深度点的倾角变化,进而计算水平位移曲线。采集主机定时读取传感器数据,并通过4G、LoRa或NB-IoT等通信方式上传至平台系统,平台自动生成位移剖面图及滑动趋势图,实现远程监控和预警管理。
    五、应用原理
    本系统基于重力传感原理,记录边坡内部沿竖向不同深度的倾斜角度,并利用分段积分法换算为水平位移。结合测点布设与时序变化分析,可判定滑动面的发育状况、形变速率及累积位移,为边坡稳定性动态评估提供关键依据。
    六、功能特点
    1. 实现多点深层连续倾斜与位移监测;
    2. 测量精度高,适应高湿高温山区环境;
    3. 支持自动采集、无线远传、异常预警;
    4. 可拓展集成雨量计、裂缝计、土壤水分等协同监测;
    5. 支持边坡剖面展示、数据曲线对比、趋势分析等可视化功能;
    6. 具备边坡等级报警、远程设置、离线存储等能力。
    七、硬件清单
    主要硬件包括:
    1. 测斜传感器单元(MEMS倾角测量)
    2. 测斜管或柔性测斜链(适用于不同岩土结构)
    3. 数据采集与控制主机(含远传通信模块)
    4. 太阳能智能供电系统(支持离网运行)
    5. 边坡安装支架与防护装置
    6. 边坡监测数据管理平台
    八、硬件参数(量程、精度)
    1. 倾角测量范围:±90°
    2. 单点倾角精度:±0.005°以内
    3. 水平位移解析度:优于0.01 mm
    4. 深度覆盖能力:可达30米以上
    5. 通信方式:4G、LoRa、NB-IoT可选
    6. 防护等级:IP66~IP68
    7. 供电方式:太阳能+锂电池,续航不低于7天
    九、方案实现
    在公路边坡典型滑动段设置钻孔,按需布设测斜链或测斜管,内部安装多点倾角传感器,并与采集主机连接。主机将周期性采集的数据上传至平台,平台实时生成各深度点位移剖面图,监测系统支持远程访问、异常预警、历史曲线查询与动态滑动分析,亦可与交通预警系统联动。
    十、数据分析
    平台支持多维度数据处理与图表化展示,包括:
    1. 水平位移剖面图与滑动趋势分析;
    2. 不同时间段位移增量统计与速率变化;
    3. 位移量与降雨量、地震记录等协同分析模型;
    4. 数据回放、报警记录查询、设备运行状态监控;
    5. 实时报警列表与预警等级变化图。
    十一、预警决策
    依据历史变形数据与专家经验,设定多级报警阈值(如位移速率、单日增量等),系统自动比对触发预警并通过短信、微信、APP推送等形式通知管理人员。亦可联动警示灯、广播系统、道路封闭系统,实现本地快速响应。平台支持预警曲线拟合、滑坡发生概率评估与响应预案触发机制。
    十二、方案优点
    1. 全天候运行,实时掌控滑坡隐患动态;
    2. 埋设式监测不受植被、降雨、夜间等影响;
    3. 可根据边坡长度、地形结构灵活布设;
    4. 安装施工简便,运维成本低,适合长期部署;
    5. 平台智能化程度高,可实现自动决策与辅助应急管理。
    十三、应用领域
    1. 山区公路高边坡、陡坡、切坡段;
    2. 桥头引道、隧道口段及滑坡体上部;
    3. 洪涝地质灾害高发区交通沿线;
    4. 地震带交通干线公路;
    5. 风化岩体、破碎岩层边坡工程。
    十四、效益分析
    本方案通过实现山区边坡滑坡早识别、早预警、早处置,显著提升山区公路生命线工程的安全防控能力,降低塌方事故对通行、运输、生命财产造成的影响。系统长期运维成本低,维护便捷,具备良好的经济效益、社会效益与灾害防控示范价值。
    十五、国标规范
    1. GB/T 51254-2017《边坡工程监测技术标准》
    2. GB 50497-2009《公路工程边坡设计规范》
    3. GB 50021-2021《岩土工程勘察规范》
    4. JTJ 004-2019《公路地质勘察规范》
    5. SL 431-2008《地质灾害监测仪器技术要求》
    十六、参考文献
    1. 《山区公路地质灾害监测与预警系统研究》中国公路学报
    2. 《滑坡监测技术与应用》科学出版社
    3. 《交通工程地质灾害智能监测系统技术指南》交通运输部规划研究院
    4. 国家地质灾害防治中心《地质灾害防治技术丛书》
    十七、案例分享
    在贵州某国道改扩建工程中,某处边坡长期处于软岩层与雨水侵蚀共同作用下,易出现下滑变形。系统部署后实现24小时监控,并在一次连续降雨过程中发出边坡滑动速率加剧预警,提前3小时通知相关部门封闭道路并疏散施工人员,成功避免了重大滑坡事故发生,获得交通与应急管理部门联合表彰,现已作为山区公路智能监测典型案例推广。
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