土质边坡表面位移监测及安全预警方法
【专利摘要】本发明提供了一种土质边坡表面位移监测及安全预警方法，属于边坡监测【技术领域】。该方法包括以下步骤：1）在待测量边坡处设置激光位移传感器，采集激光位移传感器到边坡表面固定监测点的距离信息；2）将采集到的数据传送至远程监控中心，并根据该数据计算出土质边坡监测点位移和位移速率；3）根据步骤二中的计算结果对土质边坡变形阶段进行判断，判断土质边坡变形是处于稳定变形阶段、时效变形阶段还是加速破坏阶段；4）对处于时效变形阶段的土质边坡的位移稳定性进行判断，并根据判断结果进行预警。本方法可以较全面的描述边坡变形监测数据的性质和变化趋势，可以较真实的反映边坡变形的发展过程，从而为寻找边坡的变形异常部位、评价边坡的安全稳定提供了客观的依据。
【专利说明】土质边坡表面位移监测及安全预警方法
【技术领域】
[0001]本发明属于边坡监测【技术领域】，涉及一种土质边坡表面位移监测及安全预警方法。
【背景技术】
[0002]目前，在对公路边坡进行远程实时监测的研究中，如何对监测得到的位移数据进行分析一直是目前限制公路边坡进行远程实时监测技术发展的一个颈瓶。变形稳定是边坡安全稳定的一个重要方面，了解边坡在不同时期的变形状态对于评价边坡的安全稳定性具有重要的意义。安全监测作为正确评价边坡安全状态变化过程的手段，在公路边坡工程中逐步得到广泛的应用。由于边坡问题的复杂性，深入开展对边坡安全监控理论和方法的研究，系统地分析所获得的监测信息显得十分重要。
[0003]安全监控指标可分为原因量监控指标和响应量监控指标两类。由于边坡工程中引起变形的原因量难以准确量测，所以更多的应使用响应量(位移、应力、地下水等)监控指标。根据控制边坡稳定的准则不同，监控指标又可分为变形监控指标和强度监控指标。传统的分析方法多是基于强度准则提出的，将稳定性表示为边坡破坏前的强变储备，物理意义明确，使用方便。但它难以涉及边坡的变形或位移，无法描述边坡吠态的演化过程。边坡从开始变形到破坏，一般要经历较长的时间。在边坡变形破坏丈程中，变形量是最明显的变化因素，也最容易观测。因此控制了边坡的变形也就在浸大程度上控制了边坡的安全稳定性。
[0004]边坡工程由于自身的复杂性，使得变形控制指标的拟定非常困难。工程常采用的变形控制指标主要是从两个角度考虑:最大值指标和趋势判断。其中最大值包括位移、位移速率等响应量的最大值，当监测值超过最大值时即进行预警；趋势判断主要是通过位移、位移速率等随时间变化的过程来判断变化趋势是否异常。以上方法在滑坡预警预报上发挥了很好的作用，但在应用到公路边坡上存在很多问题:首先位移等响应量最大值的拟定主要根据经验选取，而且确定后相对固定。但很多情况下岩石边坡的变形即使没有达到极限值，其安全状态也发生了改变，所以单一的最大值只能对边坡的某种极限状态进行预警，而无法监控边坡状态的过程性变化。位移速率作为位移的一阶导数，可以较直观的反映出变形增加趋势。但岩石边坡的位移量通常不大，尤其是两次观测之间的位移量通常很小，加上观测中的仪器和人为因素的影响，使得计算出的位移速率往往波动较大，规律性不强。所以从规律性分析的角度而言，选择累计位移进行趋势分析更为适合。但目前对位移的趋势分析多以定性分析为主，缺少定量的判断标准。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种土质边坡表面位移监测及安全预警方法，该方法根据边坡自身变形的特点，采用变形趋势监控指标、位移和位移速率指标对观测数据进行定量分析，可以较全面的描述边坡变形监测数据的性质和变化趋势。[0006]为达到上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0007]土质边坡表面位移监测及安全预警方法，包括以下步骤:1)在待测量边坡处设置激光位移传感器，采集激光位移传感器到边坡表面固定监测点的距离信息；2)将采集到的数据传送至远程监控中心，并根据该数据计算出土质边坡监测点位移和位移速率；3)根据步骤二中的计算结果对土质边坡变形阶段进行判断，判断土质边坡变形是处于稳定变形阶段、时效变形阶段还是加速破坏阶段；4)对处于时效变形阶段的土质边坡的位移稳定性进行判断，并根据判断结果进行预警。
[0008]进一步，在步骤二中，通过无线通信模块将数据传送到远程监控中心，远程监控中心根据激光位移传感器与边坡表面监测点间的监测线的仰角与边坡走向与倾向间的夹角，换算出边坡表面的表面位移，并计算出位移速率。
[0009]进一步，步骤三中，通过计算得到边坡位移时间序列的标准差S，边坡变形稳定时的上限值:
【权利要求】
1.土质边坡表面位移监测及安全预警方法，其特征在于:包括以下步骤: 步骤一:在待测量边坡处设置激光位移传感器，采集激光位移传感器到边坡表面固定监测点的距离信息； 步骤二:将采集到的数据传送至远程监控中心，并根据该数据计算出土质边坡监测点位移和位移速率； 步骤三:根据步骤二中的计算结果对土质边坡变形阶段进行判断，判断土质边坡变形是处于稳定变形阶段、时效变形阶段还是加速破坏阶段； 步骤四:对处于时效变形阶段的土质边坡的位移稳定性进行判断，并根据判断结果进行预警。
2.根据权利要求1所述的土质边坡表面位移监测及安全预警方法，其特征在于:在步骤二中，通过无线通信模块将数据传送到远程监控中心，远程监控中心根据激光位移传感器与边坡表面监测点间的监测线的仰角与边坡走向与倾向间的夹角，换算出边坡表面的表面位移，并计算出位移速率。
3.根据权利要求1所述的土质边坡表面位移监测及安全预警方法，其特征在于:步骤三中，通过计算得到边坡位移时间序列的标准差S，边坡变形稳定时的上限值
4.根据权利要求3所述的土质边坡表面位移监测及安全预警方法，其特征在于:在步骤三中，根据以下原则确定边坡变形所处阶段:若S ( Sdl，则边坡处于稳定变形阶段，变形己经稳定，位移基本不发生变化；gSdl〈S< Sd2，则边坡处于时效变形阶段，还要做进一步的变形判断与分析；若S>Sd2，则说明边坡处于加速破坏阶段，时效变形仍很明显。
5.根据权利要求4所述的土质边坡表面位移监测及安全预警方法，其特征在于:在步骤四中，通过求出边坡每个观测点位移的统计量和位移速率的统计量来对处于时效变形阶段的土质边坡的位移稳定性进行判断。
6.根据权利要求5所述的土质边坡表面位移监测及安全预警方法，其特征在于:所述观测点位移的统计量包括:位移稳定系数Y D和位移变异系数SD;所述观测点位移速率的统计量包括:位移速率稳定系数Yv和变异系数sv。
【文档编号】G01B11/16GK103644850SQ201310712637
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】阎宗岭, 陶丽娜, 李聪, 黄河, 柴贺军 申请人:招商局重庆交通科研设计院有限公司