[发明专利]一种边坡安全的多元耦合在线监测系统及方法

说明书

技术领域：

本发明属于地质灾害监测预警技术领域，具体涉及一种边坡安全的多元耦合在线监测系统及方法。

背景技术：

边坡是自然或人工开挖形成的斜坡，是人类工程活动中最基本的地质环境之一,也是工程建设中最常见的工程形式。作为全球性三大地质灾害（地震、洪水、崩塌滑坡泥石流）之一的边坡失稳塌滑,严重危及到国家财产和人们的生命安全，岩质边坡地质条件和影响因素的复杂性决定了边坡稳定性分析必须依靠边坡监测手段来监控和验证。所以，必须对边坡采取有效的监测措施，确保安全。

从目前边坡监测分析来看，国内外采用的传统的监测方法有：边坡表面监测（经纬仪、GPS监测、测距仪、全站仪等）、边坡深部监测（多点位移计、钻孔倾斜仪、锚索测力计和水压监测仪等）；以及声发射监测技术等。但这些边坡监测系统中，一般都是通过设定单一的阈值，以单一的雨量、位移或者应力监测的变化量、变形量、变形速度、变形加速度等指标判断进行“时间”上的滑坡预测预报，并且阈值的设定具有单一性和片面性，还需要配合人工查看，费时费力，准确度低。

边坡岩体破裂失稳问题，经历连续变形到非连续破坏的复杂过程。若能把雨量、位移监测方法、应力监测方法和监测坡体内部损伤破坏的声发射方法等多元信息进行耦合分析处理，从不同角度实时动态监测边坡失稳全过程并通过智能专家软件进行综合评判，将极大提高边坡安全性监测的准确度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种边坡安全在线监测系统和方法，能够解决单一的雨量、应力、位移、声发射监测造成监测数据片面、准确度低的问题，该系统和方法把雨量、位移、应力监测方法和监测坡体内部损伤破坏的声发射方法有机结起来，从不同角度实时动态监测边坡失稳全过程并通过智能专家评判系统进行综合评判，极大提高边坡安全性监测的准确度。本发明还将人工预警和智能预警相结合，进一步提高监测的全面性。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

根据系统的边坡工程地质和岩石力学的综合调查确定监测边坡的重点区域，对这些区域建立边坡位移、应力、声发射等多元信息耦合的边坡稳定性监测网，包括：

1、边坡表面位移监测，边坡位移监测包括边坡表面位移监测和边坡深部位移监测，其中边坡表面位移监测采用边坡雷达监测技术，采集数据之前，根据现场情况设置监测区域，雷达的监测区域可以分为普通监测区、高危监测区、已知稳定监测区和排除监测区。对于监测区域采用多级报警模式，包括：正常区域黄色报警和红色报警：其中黄色报警的位移报警临界值为20mm，速度报警临界值为4mm/h；红色报警的位移报警临界值为25mm，速度报警临界值为6mm/h。高危区域报警的位移报警临界值为15mm，速度报警临界值为3mm/h；高危区域一般在正常区域之内，所以在高位区域内的点就有两种报警模式，正常区域报警临界值界面和高危区域报警临界值界面可实现自动切换。

2、边坡深部位移监测，边坡深部位移监测采用自行研制的边坡深部位移计（申请号为201320676532.8）进行监测，在雷达扫描的监测区域内利用钻机进行钻孔，钻孔沿潜在滑坡体采用矩形布置方式，孔径为75mm-90mm,孔深穿过边坡潜在滑坡体，为35m-45m,孔内间隔10m安装固定抓头，通过牵引钢丝连接边坡深部位移计，钻孔外部稳定基岩上安装有稳定标杆，根据雷达扫描的标杆的位移即可得出边坡深部岩体不同深度的绝对位移。监测区域采用多级报警模式,包括：深部、中部、浅部岩体的绝对位移报警，其中报警阈值分别为8mm、15mm、20mm。边坡深部位移计测出的边坡深部各测点的相对位移，通过雷达扫描的孔外标杆的绝对位移可以得到边坡深部各测点的绝对位移。

3、边坡应力监测，边坡应力监测采用钻孔应力计，利用钻机在潜在滑坡体的主要控制台阶上进行钻孔，孔径为60mm，孔深为20m,应力计在台阶上采用直线布置，钻孔之间间隔20m，钻孔数量为5-7个,对钻孔洗孔之后将应力计安装到钻孔的底部，应力片要确保正对监测方向，给传感器施加一个初应力，待频率稳定后输入仪表进行调零，即可对边坡应力进行监测。应力监测的报警阈值设定为监测采集周期内应力变化达到±0.8MP。

4、边坡雨量监测，边坡雨量监测采用边坡自记雨量计，对边坡监测区域进行雨量每周、每月、每年的雨量记录，边坡雨量计安装在边坡坡肩空旷地带，特别是已经出现裂痕并进行回填的边坡区域，通过雨量计自动获取降雨量数据、及时分析，当降雨量达到0.004m/hr时需要对边坡进行重点监测。采取铺设排水沟，截流改道等措施，将降雨对边坡稳定的危害降到最低。