楊雋 呂偉 左華平

（1.江西省贛南公路勘察設(shè)計(jì)院有限公司，江西 贛州 341001；2.江西通慧科技集團(tuán)股份有限公司，江西 南昌 330100）

本文結(jié)合研究路段邊坡實(shí)時(shí)監(jiān)測實(shí)踐，應(yīng)用IntelliJ IDEA開發(fā)環(huán)境和mysql server數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，利用JAVA語言開發(fā)出了邊坡地質(zhì)災(zāi)害實(shí)時(shí)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、解析、數(shù)據(jù)分析、監(jiān)測成果輸出等功能，為邊坡的運(yùn)營期安全狀況監(jiān)測提供了樣本。

一、系統(tǒng)功能需求

邊坡實(shí)時(shí)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)主要是通過5G傳輸技術(shù)、智能傳感設(shè)備、云計(jì)算等技術(shù)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)采集并分析數(shù)據(jù)，為邊坡運(yùn)維期的安全狀況進(jìn)行評(píng)估。監(jiān)測項(xiàng)目主要包括GNSS表面位移監(jiān)測、雨量監(jiān)測、傾斜監(jiān)測、深層水平位移等，能夠通過閾值設(shè)置的方式直觀地顯示邊坡工程的穩(wěn)定性，并在失穩(wěn)前，提前預(yù)警并及時(shí)將信號(hào)發(fā)送給管理方。

二、系統(tǒng)架構(gòu)

邊坡實(shí)時(shí)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、圖形繪制系統(tǒng)、預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)、工程資料在線查詢等模塊組成。預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)總體框架如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體框架

（一）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

邊坡現(xiàn)場實(shí)時(shí)監(jiān)測項(xiàng)較多，不同傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過DTU無線采集或者網(wǎng)關(guān)采集，采集后數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)皆品?wù)器，用于后續(xù)的數(shù)據(jù)處理。

（二）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)對(duì)于邊坡的穩(wěn)定性評(píng)估至關(guān)重要，在數(shù)據(jù)處理模塊嵌入毛刺過濾算法，可以提高邊坡穩(wěn)定性評(píng)估數(shù)據(jù)的可靠性。通過拉依達(dá)準(zhǔn)則除去不符合整個(gè)時(shí)間序列中的異常數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)更加平滑，為后續(xù)邊坡穩(wěn)定性穩(wěn)定評(píng)估奠定基礎(chǔ)。

（三）預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)

建立邊坡預(yù)警系統(tǒng)的目的是當(dāng)邊坡外界條件發(fā)生變化時(shí)，邊坡處于失穩(wěn)或即將失穩(wěn)的狀態(tài)，系統(tǒng)能自動(dòng)根據(jù)處理的實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)提前發(fā)出預(yù)警信息，最大可能避免不必要的人員和財(cái)產(chǎn)損失。目前該系統(tǒng)已經(jīng)嵌入了預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)，當(dāng)數(shù)據(jù)超閾值，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)推送郵件、電話和短信告警。

三、工程應(yīng)用

（一）工程概況和測點(diǎn)布置

東坑隧道左線出口右側(cè)邊坡為6級(jí)高邊坡，根據(jù)邊坡監(jiān)測的需要，共布置一個(gè)雨量監(jiān)測、兩個(gè)角度傾斜監(jiān)測、兩個(gè)表面位移監(jiān)測、兩個(gè)深層位移監(jiān)測孔，一個(gè)視頻監(jiān)控。圖2為邊坡監(jiān)測現(xiàn)場布點(diǎn)圖。

圖2 邊坡監(jiān)測現(xiàn)場布點(diǎn)圖

（二）邊坡雨量監(jiān)測

邊坡采用壓電式雨量計(jì)，通過對(duì)單個(gè)雨滴重量進(jìn)行測算，從而計(jì)算該地區(qū)降雨量。

（三）表面位移監(jiān)測

借助我國自主研發(fā)的北斗高精度定位技術(shù)，通過安裝在野外的GNSS監(jiān)測站能實(shí)時(shí)獲取監(jiān)測點(diǎn)的坐標(biāo)，從而形成對(duì)滑坡體的毫米級(jí)變形監(jiān)測。通過系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理、圖形繪制模塊得到整個(gè)邊坡的位移變形情況。圖3為位移-時(shí)間監(jiān)測趨勢圖。

通過對(duì)圖3分析可知，GNSS表面位移監(jiān)測在水平方向的監(jiān)測數(shù)值在-4mm～4mm之間波動(dòng)，豎直方向的監(jiān)測數(shù)值在-7mm～6mm之間波動(dòng)，監(jiān)測數(shù)據(jù)趨勢圖未出現(xiàn)明顯的變化趨勢，可認(rèn)為邊坡目前是穩(wěn)定的，沒有滑動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 位移-時(shí)間監(jiān)測趨勢圖

（四）深層水平位移監(jiān)測

通過測量邊坡孔內(nèi)雙軸測斜管軸線與鉛垂線的夾角變化，從而計(jì)算土層在各點(diǎn)不同垂直方向的水平位移；由測斜管底部測點(diǎn)開始逐段累加，可得到任一深度的水平實(shí)際位移。利用深層水平累計(jì)位移趨勢圖可找出潛在的滑動(dòng)面及位移變化情況。圖4為深層水平累計(jì)位移監(jiān)測趨勢圖。

圖4 深層X/Y方向水平累計(jì)位移監(jiān)測趨勢圖

通過對(duì)圖4分析可知，深層水平位移監(jiān)測在X水平方向的累計(jì)位移變化在-0.4mm～0.4mm之間波動(dòng)，在Y水平方向的累計(jì)位移變化在0mm～-5mm之間波動(dòng)（負(fù)號(hào)表示坡體潛在滑動(dòng)方向），深度-1.5m的累計(jì)位移存在較明顯趨勢變化，但由于累計(jì)位移數(shù)值較小，后續(xù)需要持續(xù)觀察，由此可以認(rèn)為邊坡目前是穩(wěn)定的。

（五）傾斜監(jiān)測

在實(shí)際的運(yùn)營監(jiān)測中，對(duì)邊坡的傾斜角度監(jiān)測具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，通過角度的位移變化可以判斷邊坡是否存在潛在的滑動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。圖5為角度-時(shí)間監(jiān)測趨勢圖。

圖5 角度-時(shí)間監(jiān)測趨勢圖

通過對(duì)圖5 分析可知，邊坡傾斜監(jiān)測在X 水平方向的角度在-0.4°～0.1°之間波動(dòng)，在Y水平方向的角度在-0.4°～0.1°之間波動(dòng)，監(jiān)測數(shù)據(jù)趨勢圖未出現(xiàn)明顯的趨勢變化，可認(rèn)為邊坡目前是穩(wěn)定的，沒有滑動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)。

四、結(jié)語

根據(jù)邊坡的運(yùn)維監(jiān)測應(yīng)用得出，該系統(tǒng)在數(shù)據(jù)采集、設(shè)備管理、圖形繪制方面能很好地進(jìn)行運(yùn)用，為邊坡的安全監(jiān)測提供了堅(jiān)定的軟件基礎(chǔ)。根據(jù)邊坡地形、地質(zhì)條件和其他因素，布置雨量監(jiān)測、角度傾斜監(jiān)測、GNSS表面位移監(jiān)測、深層水平位移監(jiān)測等監(jiān)測項(xiàng)，有效監(jiān)測了邊坡在運(yùn)營期的安全狀況。