路學愛

（甘肅第三建設集團有限公司，甘肅 蘭州 730000）

在巖土工程中，由于邊坡結(jié)構(gòu)可能會受設計坡角和自然因素的影響，受到巖土重力或振動力的作用下可能會出現(xiàn)崩塌或滑坡等地質(zhì)問題,因此，邊坡穩(wěn)定性是關鍵問題之一。大范圍的邊坡巖和土體破壞可能會導致交通中斷、水庫淤填、建筑倒塌等嚴重的地質(zhì)災害，因此為了提高巖土工程穩(wěn)定性，有必要加強邊坡監(jiān)測力度，針對項目區(qū)域高邊坡進行安全監(jiān)測，但是傳統(tǒng)的監(jiān)測手段大多利用全站儀或經(jīng)緯儀等設備進行人為監(jiān)測，耗費大量人力、物力和時間，但監(jiān)測效果不盡如人意。自動化監(jiān)測預警系統(tǒng)的應用，則可以有效地彌補傳統(tǒng)監(jiān)測手段存在的不足，實現(xiàn)邊坡監(jiān)測工程的自動化、動態(tài)化開展，能夠在確保監(jiān)測精度的同時提高監(jiān)測效率。

1.自動化監(jiān)測預警系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成分析

主要結(jié)構(gòu)：該邊坡自動化監(jiān)測預警系統(tǒng)是一個以Web 為基準的多路分布式光纖故障監(jiān)控系統(tǒng)，由現(xiàn)場多個監(jiān)測單元與測試系統(tǒng)主控計算機構(gòu)成，子站和主站利用無線通信GPRS 實現(xiàn)通信以及數(shù)據(jù)交互，客戶端選擇了瀏覽器界面，操作便利且方便后續(xù)的維護工作。

遠程監(jiān)測站：其主要結(jié)構(gòu)有測試單元RTU 與機箱機架等，RTU 的功能性主要表現(xiàn)在兩個方面。一方面，為運用OTDR 測試模塊來收集線路中的信息，并轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一格式，之后利用無線網(wǎng)絡傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送到監(jiān)測中心站，由主控計算機來接受并處理信息；另一方面，為執(zhí)行監(jiān)測中心站主控計算機下達的指令，根據(jù)有關標準實現(xiàn)部分測試任務，按照RTU 指令需要將待測試光纖轉(zhuǎn)到和OTDR 連接好的光路中，利用單個的OTDR實現(xiàn)多路光纖的自動化監(jiān)測。

主控計算機：其一般功能模塊包含預警模塊、數(shù)據(jù)收集模塊、Web 服務模塊等，邊坡安全管理用戶能夠運用網(wǎng)絡來控制主控計算機，針對遠程監(jiān)測站RTU 下達的命令，利用點名監(jiān)測等方法來定位監(jiān)測光纖的故障位置，掌握不同路光纖的具體運作信息[1]。

1.2 主要功能

光時域反射測試功能：光時域反射檢測是檢測有無光纖故障的關鍵方法，系統(tǒng)主要有點名監(jiān)測與定期監(jiān)測兩種方法，可以實現(xiàn)線路的實時預警。定期監(jiān)測是結(jié)合邊坡工程基本特性以及安全管理需求，針對光纖制定的針對性監(jiān)測方案，定期監(jiān)測完成后RTU 可以將每個光纖OTDR 監(jiān)測信息利用無線通信的方式傳輸?shù)絋SC，以供預警處理。而點名監(jiān)測則是按照臨時需求設定一定的檢測參數(shù)，對檢測對象進行重點監(jiān)測。

故障報警處理功能：遠程監(jiān)測站RTU 在完成路由表檢測工作之后，RTU 可以將檢測出的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街骺赜嬎銠C，而主控計算機在接收到信息文件之后，再根據(jù)監(jiān)測預警平臺將測試曲線及參考曲線進行比對分析，從而得出是否存在故障問題，若測試曲線存在較大偏差，那么系統(tǒng)會檢查故障位置和特點。根據(jù)預定的方法路徑發(fā)送故障報警，期間會將告警時間與告警等級等信息進行記錄，生成告警記錄信息。告警本身也能根據(jù)被檢測位置劃分為光纖或系統(tǒng)告警，并且根據(jù)故障的基本特征和嚴重程度劃分為3 個類別與4 個等級區(qū)間，比如通信故障告警、光纖故障告警、電源故障告警等。根據(jù)告警嚴重性發(fā)動對應的聲音與顏色反饋，在出現(xiàn)告警時，屏幕會將基本故障信息顯示出來，光纖拓撲圖中也會利用不同的顏色來表示告警等級，也可以利用信息提醒的方式告知維護人員。

數(shù)據(jù)查詢報表功能：運用數(shù)據(jù)庫可以構(gòu)建監(jiān)測站與主控計算機數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，服務器能夠提供光纖路數(shù)的信息資料存儲服務，有助于系統(tǒng)進行信息數(shù)據(jù)的分類和統(tǒng)計處理。并且系統(tǒng)還能提供監(jiān)測邊坡光纖監(jiān)測動態(tài)化告警信息，以及維護處理的統(tǒng)計報表。

系統(tǒng)配置功能：在主控計算機主站中，用戶能夠利用對應的軟件來配置或調(diào)整被監(jiān)測光纖路線的名字和設備端口等，建立光纖端口和對應路由的關系，設定不同光纖路由和開關端口的對應關系。結(jié)合輸入到數(shù)據(jù)庫中的信息自動構(gòu)建邊坡監(jiān)測站RTU 分布圖和不同RTU 的監(jiān)測分布圖，以及被監(jiān)測光纖故障點分布圖等，也能夠針對這些視圖進行修改調(diào)整，包含監(jiān)測站和光纖等，可以設計警告限制條件和測試周期等。五是用戶管理功能。為確保系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運作，系統(tǒng)用戶權(quán)限設計為分級制，用戶權(quán)限劃分為普通操作員與管理員，分別具有不同的權(quán)限內(nèi)容，相比之下管理員具備更高的權(quán)限，而且可以對普通用戶權(quán)限進行調(diào)整，明確用戶操作權(quán)限的范圍，從而確保邊坡安全監(jiān)測預警網(wǎng)絡的運行穩(wěn)定性[2]。

2.邊坡監(jiān)測工程中自動化監(jiān)測預警系統(tǒng)應用的重要意義

邊坡監(jiān)測工程在實際開展的過程中，由于涉及內(nèi)容相對較多，而且具有復雜性特點，為實現(xiàn)對各項工作的優(yōu)化，則應該加強創(chuàng)新的同時，充分認識到自動化監(jiān)測預警系統(tǒng)運用的重要意義，進而制定針對性應用方案，分析各個環(huán)節(jié)運行效果，進而實現(xiàn)有效創(chuàng)新與優(yōu)化，為后續(xù)工作的順利進行提供幫助。在實踐應用過程中，自動監(jiān)測預警系統(tǒng)在實踐應用環(huán)節(jié)能夠?qū)⒆陨淼膬?yōu)勢發(fā)揮，需要得到廣泛重視，進而對光時域反射測試功能、故障報警處理功能、數(shù)據(jù)查詢報表功能、系統(tǒng)配置功能、用戶管理功能有著充足了解，將其貫穿到邊坡監(jiān)測工程的各個環(huán)節(jié)，并適當?shù)貙δ苓M行調(diào)整，將其優(yōu)勢更加全面地發(fā)揮。與此同時，在實踐探究工程中應用時，還應該圍繞各項工作展開分析，并對某項公正影響效果進行探討，對系統(tǒng)存在的問題制定針對性解決方案，實現(xiàn)有效創(chuàng)新的同時，保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。但仍要注意由于受地質(zhì)環(huán)境的影響，導致檢測效果會有不確定因素，所以必須完善技術應用，并創(chuàng)新多樣化應用方案，遵循實踐工程展開原則，有效控制實踐數(shù)據(jù)檢測誤差，保證監(jiān)測點布置的合理性，并通過子系統(tǒng)的創(chuàng)新應用，為后續(xù)監(jiān)測工作的順利進行奠定基礎。

3.自動化監(jiān)測預警系統(tǒng)在邊坡監(jiān)測工程中的具體應用

3.1 地表巡視情況

某邊坡監(jiān)測工程于2019 年9 月初正式進場實施，在當天地表巡視期間發(fā)現(xiàn)ZK5 周圍沿路基方向1 m 位置出現(xiàn)了一條裂縫，后緣滑壁貫通良好，長度在120 m 左右，大里程端和垮塌破口貫通，錯高10 cm 寬15 cm，剪出口在B 匝道附近，順著剪出口上緣地面能夠發(fā)現(xiàn)一個扇形的裂縫，勘查過程中也了解到這一剪出口裂縫仍然處于不斷發(fā)展的階段。之后在滑坡壁后20 cm 的位置也發(fā)現(xiàn)了新的牽引裂縫，觀測縫寬度只有3 mm左右，可見長度只有3 m，這也能夠證明滑坡中上段存在牽引式滑坡現(xiàn)象。在當月月底時，滑坡后壁發(fā)生了顯著變化，裂縫寬度達到了30cm，錯高在10～40 cm，剪出口也出現(xiàn)了嚴重的膨脹現(xiàn)象，滑坡前方存在推移特點[3]。

3.2 深部位移監(jiān)測結(jié)果

測斜管底部位于穩(wěn)定地層，作為水平位移零點，不同點的累積位移便是相對孔底位移的累加值，按照測斜管測槽的具體位置和方向，位移設定為x 主滑方向、y 平行線走向及合位移方向，兩者皆為方向的矢量和。位移方向標準有以下：x 方向作為垂直線路的主要方向，正方向指向坡體正下位置，也是主滑方向。Y 方向便是平行線走向，正方向指向起點方向，結(jié)合兩種位移情況能夠經(jīng)過分析來找到合位移方向的累積位移情況。按照三種位移情況，能夠推斷出滑動面的深度和位移速度，又結(jié)合深部位移檢測結(jié)果進行分析，能夠了解到不同部位的檢測孔累積位移情況。將9 月1 日作為起始日期，計算1 日至30日整月的檢測孔周期累積位移，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果來繪制實踐曲線圖，為后續(xù)的分析工作打下基礎。

3.3 深部位移監(jiān)測分析

在檢測工作開始之初，滑坡周邊的監(jiān)測孔部分因坡體位移情況較為明顯，滑動變形較大，且在成孔后一段時間內(nèi)受到不同程度破壞。監(jiān)測孔在當月5 號時便開始深部位移監(jiān)測，經(jīng)監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)信息能夠了解到孔深15 m 左右的深度便開始出現(xiàn)位移突變的現(xiàn)象，由此能夠判斷該位置周邊的滑動面積深度在15 m 左右。在10 號時，該監(jiān)測孔的x 方向累積位移最大已經(jīng)達到了130 mm，y 方向累積位移也達到了65 mm 以上，合位移累積量最大達到了146.6 mm。

3.4 綜合性分析

根據(jù)上述的地表巡視和深部位移，以及該地區(qū)的地下水監(jiān)測情況和已有的地質(zhì)信息進行綜合性分析，其結(jié)果如下：滑坡機理表現(xiàn)為邊坡開挖主要為從上至下的程序，但卸荷疏松導致了開挖路塹邊坡向著臨空面的方向發(fā)生形變。邊坡開挖揭露至泥巖部位，在與空氣充分接觸后其強度也發(fā)生明顯變化，強度不斷降低，同時泥巖層面屬于外傾順層面，路塹邊坡開挖時不斷滑動從而形成了泥巖層面局部滑坡現(xiàn)象，而前緣部分滑坡牽引上部坡體的形變，導致滑坡現(xiàn)象越來越嚴重?；聲纬梢欢ㄍ屏?，帶動前部巖土體移動，在前滑坡邊沿位置產(chǎn)生推移滑坡，并且滑坡從最初開挖時，前沿低面反翹剪出，前沿推動滑坡滑動，使得后沿滑坡多為牽引滑坡，對前緣產(chǎn)生的推移滑坡，之后轉(zhuǎn)變?yōu)闋恳屯埔苹鹿泊媲蚁嗷ビ绊懀瑢е禄聠栴}越來越嚴重；邊坡穩(wěn)定性亟需加強，至月底時滑坡依然在不斷變形[4]。

4.結(jié)語

對于邊坡監(jiān)測工程來說，自動化監(jiān)測預警系統(tǒng)的應用相較于傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)具有顯著優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)邊坡形變情況的比對分析，并且清晰地反饋出變形位置和變形情況，分析滑動面的深度，保證邊坡安全性和穩(wěn)定性的同時提高了滑坡監(jiān)測工程智能化、信息化水平。自動化監(jiān)測預警系統(tǒng)有效改善了以往監(jiān)測手段精度差、成本高、效率不佳等現(xiàn)狀，監(jiān)測數(shù)據(jù)更加準確，對后續(xù)施工設計帶來了可靠的設計依據(jù)。