[发明专利]基于降雨条件下路堑边坡稳定性动态监测预警系统及方法

权利要求书

1.一种基于降雨条件下路堑边坡稳定性动态监测预警方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行：

S1，在工程现场对待监测路堑边坡的每一级边坡取原土样，通过室内试验得到待监测路堑边坡土体的相关物理力学参数；在待监测路堑边坡上选取一有代表性的横断面为监测断面，确定监测断面尺寸，绘制监测断面图，得到边坡模型；

S2，根据待监测路堑边坡的工程地形、地质、边坡的类型和防护形式确定每级边坡的坡顶稳定安全距离Ls，在超过坡顶稳定安全距离Ls的区域内埋设第一固定桩(1)，每级边坡的坡脚处埋设有第二固定桩(9)，边坡坡面转折处设置有导轮(5)，导线(2)的一端与第一固定桩(1)固定连接，导线(2)沿坡面依次绕过每个导轮(5)，导线(2)的另一端与第二固定桩(9)固定连接，导线(2)与相应坡面保持平行，每级边坡的坡面对应的导线(2)上连接有高精度位移监测传感器(4)；整个待监测路堑边坡的中部安装有雨量监测装置(6)；安装数据采集收发装置(7)，用于接收高精度位移监测传感器(4)及雨量监测装置(6)的监测数据，并发送到预警分析平台(11)；数据采集收发装置(7)记录高精度位移监测传感器(4)安装时的温度，对比安装时与采集数据时的温度差，再乘以导线(2)的热膨胀系数计算出导线(2)因温度影响而产生的变形，修正高精度位移监测传感器(4)实际监测的导线(2)变形量；

S3，通过数值分析及数据统计模块(10)对待监测路堑边坡进行数值模拟建模和计算；数值分析及数据统计模块(10)包括岩土应力变形分析模块、渗流分析模块、边坡稳定性预估模块；将待监测路堑边坡的边坡模型、边坡压缩模量、降雨量输入至岩土应力变形分析模块，得到边坡模型每个截面的应力和变形；将待监测路堑边坡的边坡模型和边坡渗透系数输入至渗流分析模块，得到边坡模型每个截面的孔隙水压力；岩土应力变形分析模块与渗流分析模块联合计算得出边坡变形和孔隙水压力随时间的变化模型，并将边坡变形和孔隙水压力随时间的变化模型输入到边坡稳定性预估模块中，同时将待监测路堑边坡的边坡模型、物理力学参数、每级边坡位移输入至边坡稳定性分析模块，得到单元土体在水平方向和法向两个方向上的安全系数，通过有限元计算与分析模块得到待监测路堑边坡的安全系数和最不安全滑移面，进而对大量不同降雨量数值、每级边坡位移数值和待监测路堑边坡对应的边坡安全系数进行数值模拟，得到不同条件下，边坡安全系数随时间变化的规律，形成数据库；

S4，通过数据分析法对获取的数据库进行数理统计分析，对降雨量数值、每级边坡位移数值和待监测路堑边坡对应的安全系数进行拟合得到预估模型Fs＝a₀(x₀)+a₁(x₁)+a₂(x₂)+a₃(x₃)+a₄(x₄)+…+a_n(x_n)+b的模型参数，其中，Fs表示路堑边坡的安全系数，x₀表示待监测路堑边坡的降雨量，x₁表示第1级边坡的位移，x₂表示第2级边坡的位移……，x_n表示第n级边坡的位移，a₀～a_n和b均表示模型参数；

S5，预警分析平台(11)将实时监测的边坡实际位移、边坡降雨量输入边坡稳定性预估模型，确定边坡的实际安全系数；并根据路堑边坡的安全系数对当前路堑边坡的稳定性进行分级，通过预警报告平台(12)发出预警信息；以无降雨所对应的边坡安全系数为1级预警值的上限，以降雨量为1mm/天所对应的边坡安全系数为2级预警值的上限，路堑边坡安全系数允许的最低值为4级预警值的下限，将2级预警值上限与4级预警值下限平均值作为3级预警值上限。