[发明专利]高填方变形无线远程综合监测系统及安装监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及高填方变形监测领域，特别是一种高填方变形无线远程综合监测系统及安装监测方法。

背景技术

在“18亿亩耕地”不能触碰的红线下，山区城镇化建设和“一带一路”战略实施所需求的建设用地，大多通过削山填沟造地的方式来解决，削山填沟即会产生大量的高填方地基和高填方边坡。如山西吕梁机场最大填方81.9m，四川九黄机场最大填筑高度达102m的高填方机场工程；另外，十堰、兰州和延安都正在进行大规模的平山造地工程，2012年开始兰州新区平整土地约25km²，延安一期工程（北区）造地10.5km²，最大填土厚度105m，是目前世界上黄土地区规模最大的填方工程。这些高填方工程均存在不均匀沉降或侧向变形，其原因复杂：①山区和丘陵地区，地形高差大、工程地质条件与水文地质条件复杂；②高填方地基土石方量大，工期长，不均匀沉降和工后沉降难以控制；③高填方工程在建设过程中，会产生大量新的挖、填方高边坡；④高填方施工均会破坏原始地形，改变地表水径流及地下水渗流路径，造成土体强度变化，严重时引发填方湿化变形或滑坡等灾害。时有发生的高填方边坡滑塌灾害不断挑战着削山填沟造地战略的科学性，如宜昌三峡机场滑坡、云南丽江机场滑坡、贵州某机场滑坡、九黄机场滑坡、攀枝花机场多次滑坡等均造成了重大生命财产损失或严重社会影响；因此需要进行综合监测。

截至目前，有关高填方的专门技术规范尚未形成，高填方设计和施工均处于初级的经验积累阶段。因为设计方法不成熟，高填方施工过程中，工程师们常采用所谓的信息化施工技术，即通过人工频繁的变形观测监控施工过程（目前高填方常规监测项目及监测方法见表1），并及时将观测成果反馈，供决策者调整设计和施工时参考，但这只能依赖于工程师们的经验判断，而且，上述信息化施工技术多显得盲目与被动。如表1中高填方表面变形监测和内部变形的水平位移监测方法均过于传统，且测量干扰因素多、误差大、耗时费力、无法达到实时监测；内部变形的分层沉降监测的仪器施工不便、埋设沉降管的部位不便进行压实施工作业、强夯或冲击碾压施工易破坏；地下水监测一般只监测水位，高填方施工过程和工后的含水量、孔隙水压力及土压力变化未见综合监测实例。因此，高填方变形设计与施工经验不足，事故多发。

表1 高填方常规监测项目及监测方法

解决此问题最有效的途径就是开发一种新的监测系统，伴随施工过程和工后对高填方进行综合实时原位监测，其中高填方地基主要监测分层沉降与总沉降、土压力、孔隙水压力及含水量时空变化；高填方边坡主要监测坡顶沉降、深层水平位移、坡体内部孔隙水压力时空变化。本系统的安装实施可真正实现信息化设计和施工，有效减少高填方施工过程或工后沉降，对高填方边坡变形及地下水环境改变等可能引发的地质灾害提前预警，且具有重要的社会和经济效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种高填方变形无线远程综合监测系统及安装监测方法。

本发明是高填方变形无线远程综合监测系统及安装监测方法，高填方变形无线远程综合监测系统，由传感器系统1、数据采集系统9、无线传输系统13和数据管理分析系统17构成，高填方施工过程中和工后的多种信息能通过传感器系统1和数据采集系统9采集、存储数据，经过无线传输系统13将数据信号传递到监测单位上网电脑21的数据管理分析系统17；

传感器系统1包括监测高填方地基27总沉降和分层沉降的单点沉降计2、监测高填方地基27不同填高土层土压力的土压力盒5、监测高填方地基27不同填高土层内孔隙水压力的孔隙水压力计6、监测高填方地基27不同填高土体内含水量的土壤湿度传感器7和监测高填方边坡28不同填高坡体内孔隙水压力的孔隙水压力计6、监测高填方边坡28不同填高坡体深层水平位移的测斜仪8；各传感器伴随填土施工埋设到设计点位，通过测试导线3与数据采集系统9连接，埋设测试导线3前套上PVC钢丝软管4；

数据采集系统9依据接入各传感器信号传输的不同有A型数据采集模块10和I型数据采集模块11，二者通过太阳能供电设备12供电；其中单点沉降计2、土压力盒5和孔隙水压力计6属于智能型弦式传感器，用A型数据采集模块10采集数据；测斜仪8输出电压信号，用I型数据采集模块11采集数据，土壤湿度传感器7输出电流信号，根据其软件通讯协议，添加高精密电阻后，将电流信号转变为电压信号，接入I型数据采集模块11采集数据；数据采集系统9的各采集模块用测试导线3串联；