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      一種基于全光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測和滑坡預警預報方法與流程

      文檔序號:12443577閱讀:來源:國知局

      技術(shù)特征:

      1.一種基于全光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測和滑坡預警預報施工方法,其特征在于:對巖土質(zhì)邊坡采用全取芯方式進行鉆孔施工,在每個鉆孔中埋設(shè)一根全光纖綜合測管,通過數(shù)據(jù)傳輸光纜連接全光纖綜合測管和光纖解調(diào)儀、無線傳輸設(shè)備及計算機,共同組成一個邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測和滑坡預警預報裝置;所述的全光纖綜合測管包括一段用于土壤含水率探測的溫度感測光纖、兩段用于滑動面剪切變形監(jiān)測的應變感測光纖和一段溫度補償光纖,按照溫度感測光纖、一段應變感測光纖、溫度補償光纖再一段應變感測光纖的順序串聯(lián),所述的溫度感測光纖在全光纖綜合測管的外部,兩段應變感測光纖分別固定在全光纖綜合測管的內(nèi)壁兩側(cè),中間為溫度補償光纖,四段光纖大體呈“W”型布置。

      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測和滑坡預警預報施工方法,其特征在于:全光纖綜合測管埋設(shè)于所述邊坡坡頂和坡面不同位置處的鉆孔內(nèi),鉆孔直徑范圍是100-200mm,沿著與土質(zhì)邊坡潛在滑動面或者順層巖質(zhì)邊坡和巖土混合邊坡節(jié)理面、基巖面相垂直的方向。

      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測和滑坡預警預報施工方法,其特征在于:所述的溫度感測光纖為碳纖維護套光纜,用于土壤含水率監(jiān)測;所述的應變感測光纖為緊包光纜;所述的溫度補償光纖為松套光纜。

      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測和滑坡預警預報施工方法,其特征在于:所述的全光纖綜合測管的直徑為30-100mm,材料為PVC、ABS或鋁合金。

      5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測和滑坡預警預報施工方法,其特征在于:所述的溫度感測光纖的結(jié)構(gòu)為:中間為0.9mm直徑的單模單芯溫度感測光纖,外面松套碳纖維絲和高分子護套;所述的溫度感測光纖的外徑為3-5mm,通過碳纖維絲對光纖均勻加熱,并通過光纖各點的散熱曲線間接測得周圍土壤的含水率。

      6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測和滑坡預警預報施工方法,其特征在于:所述應變感測光纖的結(jié)構(gòu)為:中間為0.9mm直徑的單模單芯應變感測光纖,光纖外面緊包高分子護套,所述的應變感測光纖的外徑為1.5-4mm。

      7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測和滑坡預警預報施工方法,其特征在于:所述溫度補償光纖的結(jié)構(gòu)為:中間為0.9mm直徑的單模單芯光纖,光纖外面松套Kevlar纖維或金屬管,所述的溫度補償光纖的外徑為2-5mm。

      8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于全光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測和滑坡預警預報施工方法,其特征在于:鉆孔深度為到達基巖層以下20-50cm。

      9.基于權(quán)利要求1-8任一所述的方法的滑坡預警預報方法,其特征在于,

      第一步,監(jiān)測獲取數(shù)據(jù):按照上述施工完成后,對一定時期內(nèi)邊坡的受力變形和土體含水率情況進行監(jiān)測,然后結(jié)合極限平衡法、有限元強度折減法獲取該狀態(tài)下的邊坡安全系數(shù);

      第二步,建立應變數(shù)據(jù)庫:根據(jù)獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù),將每個鉆孔中的測管兩側(cè)應變感測光纜的應變測值進行算術(shù)平均處理,并基于溫度補償光纜的讀數(shù)扣除溫度的影響,得到該鉆孔的實際應變數(shù)據(jù)庫;

      第三步,選取垂向應變特征值:從鉆孔應變數(shù)據(jù)庫中選取邊坡垂向應變特征值,該特征值選取為邊坡所有垂向應變監(jiān)測線上應變最大值的平均值,或者每個鉆孔中垂向應變值中的最大值,亦或者所有鉆孔中光纖垂向應變最大值的平均值;

      第四步,建立模型得到安全系數(shù):通過現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)的積累,建立邊坡垂向應變特征值與邊坡安全系數(shù)的經(jīng)驗關(guān)系;然后,根據(jù)實時應變監(jiān)測值推算出此時邊坡的安全系數(shù);當安全系數(shù)大于1.2時,邊坡處于安全狀態(tài);當安全系數(shù)介于1.2-1.0之間時,處于預警狀態(tài);當安全系數(shù)等于1.0時,處于臨界滑動狀態(tài)。

      10.基于權(quán)利要求1-8任一所述的方法的滑動面定位和滑動位移估算方法,其特征在于,每根全光纖綜合測管實時記錄應變數(shù)據(jù),當滑坡體內(nèi)部應力集中導致邊坡逐漸下滑時,應變數(shù)據(jù)在每個鉆孔的某些部位達到突變峰值,該突變峰值區(qū)域即對應于鉆孔和邊坡潛在滑動面的交點,應變感測光纜所測得的應變數(shù)據(jù)和該處滑坡面的剪切位移成正比,連接不同監(jiān)測線上的應變突變峰值區(qū)域即得到該滑坡的臨界滑動面位置,根據(jù)光纖監(jiān)測數(shù)據(jù),能夠準確識別滑動面的孕育、發(fā)生和發(fā)展整個過程,并判斷多級潛在滑動面的位置。

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