自动化监测在高速公路高边坡中的应用研究

刘朝跃

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州 贵阳 550081)

1 自动监测系统的内部组成

从自动监测系统的业务方面进行分析，可以分为三个部分，第一是系统的应用层，其主要是针对用户服务和监测对象。第二是系统的感知层，其可分为网络和现场传感器。第三是网络层，主要是运用在通信系统网络中。其中主要的数据接收和存储以及计算都是由应用层来负责，这样可以在很大程度上实现监测系统运行的额稳定性和安全性。

2 技术实现过程

在高速公路工程施工过程中能主要是运用布里渊光时域分析技术，如果在光纤中注入激光，就会让其中的每一点都会产生布里渊光散射效应。此效应的中心与光纤各点都会和轴向产生线性关系。采用技术分析和调节，对光线中每一点分布进行检测。施工现场也可以运用光纤传感网络将其紧贴于于高边坡坡面或者是内部，如果高边坡结构发生变形现象或者是一些不稳定因素影响，势必影响应变光纤受激布里渊散射效应的频移效能，这种情况下就需要对光纤应变量进行监测，这也体现了自动检测系统的优势，还要对高边坡结构的型变量进行计算，讲得出的数据进行全面的分析和保存，以此来获得高边坡形变的变化量，这样可以全面掌握高边坡的变化趋势和变化规律，保障数据的准确性和参考价值，与此同时还能最大限度的保障高边坡结构更加稳定和安全。

3 高速公路边坡监测

3.1 表面变形监测

高边坡滑坡现象是坡体的应力状态在发生变化时高边坡的地质也会产生不同规模和程度的变形，在这其中变形的方式也会有所不同，而且到达一定程度之后会对坡体内形成贯通性滑面变动。所以高边坡的结构变形是决定高边坡稳定性来说非常重要，对高边坡表面进行监测和其趋势的变化和发展，是对高边坡稳定状况分析和判断的一个重要途径。

3.2 高边坡深部变形监测

对于高边坡深部变形监测，可以用钻孔内的测斜管作为主要的承载体。在钻孔工作结束之后，还需要将斜侧管安放进去，同时对高边坡主要滑动方向的两个测斜管刻槽，将传感光纤捆绑在刻槽内，然后固定在钻孔中。需要重点关注的是，测斜管在时间的推移中容易受到滑坡推动力的影响，从而阻碍变形。侧斜管的变形程度会对滑坡位置的深部变形情况进一步确定。在这个过程中斜侧管的作用不可忽视，他不仅具有抗滑性，还能有效的进行信息传输，所以运用侧斜管对边坡深部变形情况进行监测，不仅能保障数据的可靠性，还能最程度的使其具有参考性。而且测斜管状态有利于对滑坡体的安全状态能进一步确定。

4 自动检测系统总体架构

自动化监测在高速公路高边坡的监测内部架构包括计算机应用系统和现场分布式应变光纤的监测网路和数据信服务器以及光纤接线盒等。利用此系统，可对高边坡进行有效实时的监测，同时他还具有预警作用，这也是互联网运用的优势，运用在自动监测系统上也能充分发挥其优势和特点。

4.1 全时固定式测斜监测系统

全时固定式测斜监测系统的结构是在测斜孔内设置多个角度测量传感器，传感器通过固定装置固定在测孔确定的位置上。随时测量定位区段的倾角变化。信号采集系统设置在孔口的测控柜内，可以记录存储角度传感器的测量数据。

4.2 钢弦式传感器

钢弦式传感器的敏感元件是一根金属丝弦(--般称为钢弦、振弦或简称“弦”)，常用高弹性弹簧钢、马氏不锈钢或钨钢制成，它与传感器受力部件连接固定，利用钢弦的自振频率与钢弦所受的外加张力的困数关系测量各项物理量。由于它结构简单可靠，传感器的设计、制造、安装和调试都非常方便，而且在钢弦经过热处理后其蠕变极小，零点稳定，不受电磁干扰.测量稳定性好，因此在工程监测中广为应用。为监测边坡在开挖过程中及加固后坡面的变形和位移。采用单点位移计测量坡面点的变形。多点位移计测量边坡不同深度的变形情况，从而判定滑动面的位置。

5 分布式光纤布设方案

在对高速公路高边坡施工具体情况进行全面的分析，然后划分出重点范围，选择光线最合宜的位置进行系统布设，然后对重点位置设置监测孔，从多个角度对高边坡的稳定性和其他因素进行监测。除此之外还要埋设光纤然后和斜管内的光纤联合在一起，这也能很好的保障监测效果。光纤在埋设的过程中要避免光纤抗拉扭曲，以免让光纤过弯，这样可以很好的降低光纤的损耗，为减少光缆承载力就要主动奉献，奉献过程中要注意时要平衡张力，以免光纤超出弹力范围。放线时也要可以运用盘线架。在这个过程中也要尽力避免人为踩踏或者异物撞击。还要对应变光缆的承揽环节的压力也要适当的增加，在测量的压力的情况下可以在测量环节就会可加大张力。

6 自动监测系统在高速公路高边坡的运用措施

6.1 对坡面的排险

自动化监测系统在高速公路高边坡的监测是非常有必要的，监测中也要根据施工地区的实际情况展开相关的检测技术。高边坡的监测过程中，根据裂缝仪的检测结果对坡面上的沉降和错动方向比较严重的位置进行综合治理。如果对边坡坡顶出现岩体爆裂时，就要实施打孔微裂爆破来解除，对一些地势比较复杂的区域，要根据检测来消除隐患。还要对坡面进行浇灌和加固。还要对边坡的裂缝进行巡视和排查避免出现意外和纰漏从而保障检测系统的实效性和高速公路的稳定性。

6.2 加强监测人员的安全管理

在对高边坡的检测过程中，很多情况下由于地势比较复杂，安全防护的工作也要进一步加强，以保障测系统在高边坡治理过程中更好的发挥价值。对相关人员的安全生产教育也不能松懈，在检测治理的过程中要严格按照相关的规章制度进行，操作流程也亦如此，提升自我的防护和保护能力。

6.3 综合运用检测技术

对高边坡的监测过程中，要结合施工地区的实际情况来制定具体的监测方式，以便能够及时解决出现的问题。一些地势环境比较复杂的位置可以采用GPS进行综合检测，运用3D位移图可以有效观察滑动、水平位移情况，根据获取的数据信息来制定行之有效的监测方案。滑动位移可以采用浇灌法进行填充，对坡体出现滑落，应该在地面置碎落台，必要的时候可修筑护坡，防止滑坡现象对高速公路上运行的车辆造成损害。

7 结束语

综上所述，文章主要阐述自动化检测系统在高速公路高边坡的应用进行分析，并提出一些对此系统运用的看法和见解，希望对未来高速公路高边坡建设中得一些问题提供一些参考和借鉴。通过对自动化监测系统进行全面分析就会发现其众多优势，它不仅能够有效保障监测数据的精准性，还能合理避免高边坡结构变化带来的负面因素，自动化检测系统的运用可以真正实现对高边坡监测的目的，且监测效果良好。在施工过程中还要对布里渊光时域分析技术进行合理运用，运用时要注意将光纤传感网络紧贴在高边坡表面，还能将其设置在高边坡内部，如果高边坡的整体结构产生变形，就可以对其运用自动化监测系统进行全面监测，并对采集到的数据进行提取、分析与存储，已保障高边坡结构的安全性和可靠性。