[发明专利]一种公路采空区路基稳定性监测预警系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于监测预警技术领域，涉及一种检测预警系统及方法，尤其涉及一种公路采空区路基稳定性监测预警系统及方法。

背景技术

近年来，随着经济和社会的发展，国家对基础设施投资力度不断加大，大量的高速公路不可避免地途经煤矿资源开采后的采空区，特别在西北、华北、东北及其它地区的一些老矿区和新建矿区的待采区范围内。虽然大部分高速公路穿越的采空区均采用注浆法进行了加固处理，但采空区的隐蔽性和不规律性仍然使其存在塌陷的风险。采空区塌陷会造成上方公路路基发生不均匀沉降，使路面产生开裂等病害，影响高速公路正常运营。

目前，关于采空区公路路基的监测还没有系统成熟的解决方案，已有的监测方法或方案集中在路基的沉降监测，或者采空区的区域变形监测和矿井下方的监测，这些监测方法都不能满足公路采空区路基稳定性监测的要求。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种可自动运行、对公路路基的稳定性进行预警、数据处理结果及时准确以及可为采空区公路的安全运营提供有力保障的公路采空区路基稳定性监测预警系统及方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种公路采空区路基稳定性监测预警系统，其特征在于：所述公路采空区路基稳定性监测预警系统包括用于实时监测公路采空区路基压力数据及形变数据的监测装置、北斗传输装置、对监测装置监测得到的公路采空区路基压力数据及形变数据进行处理的数据处理装置以及根据数据处理装置处理后的数据信息进行即时预警的报警装置；所述监测装置依次通过北斗传输装置以及数据处理装置与报警装置相连。

作为优选，本发明所采用的监测装置包括用于测量采空区上方岩层、覆盖层和公路路基的沉降变形位移值且布置在采空区上覆层下的基岩顶面的单点沉降计、用于测量路基和覆盖层土体中的土压力值且布设在上覆层的各土层中的土压力盒、布设在路基上方并采集采空区上方基岩、上覆层和公路路基的总变形值的沉降板以及用于接收单点沉降计、土压力盒以及沉降板监测得到数据的数据采集器；所述单点沉降计、土压力盒以及沉降板分别与数据采集器相连；所述数据采集器通过北斗传输装置与数据处理装置相连。

作为优选，本发明所采用的监测装置还包括供电太阳能板以及四芯屏蔽线；所述供电太阳能板分别通过四芯屏蔽线与单点沉降计、土压力盒、沉降板以及数据采集器相连；所述单点沉降计、土压力盒以及沉降板分别通过四芯屏蔽线与数据采集器相连。

作为优选，本发明所采用的数据处理装置包括数据接收单元以及对数据接收单元接收得到的数据进行降噪处理的数据处理单元；所述北斗传输装置依次通过数据接收单元以及数据处理单元与报警装置相连。

作为优选，本发明所采用的北斗传输装置是北斗卫星。

一种基于如前所述的公路采空区路基稳定性监测预警系统的预警方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

1)采用监测装置获取监测数据并将监测数据整合至数据采集器；所述监测数据是采空区岩层、上覆层以及公路路基中的岩土体压力值和变形值；

2)北斗传输装置将步骤1)所监测采集到的监测数据传输至数据处理装置；

3)数据处理装置的数据接收单元接收北斗传输装置传输的监测数据，通过数据处理装置的数据处理单元对数据进行降噪处理，并根据预设阀值对监测数据进行判断是否需要发出预警信号，若是，进行步骤4)；所否，返回步骤1)继续监测；

4)报警装置根据预警信号发出相应的预警信息。

作为优选，本发明所采用的步骤3)中的预设阀值是岩土体压力小于预设岩土体压力阀值或岩土体变形值大于预设位移阀值；所述岩土体压力阀值包括第一压力阀值以及第二压力阀值，所述第一压力阀值以及第二压力阀值依次减小；所述位移阀值包括第一位移阀值以及第二位移阀值；所述第一位移阀值以及第二位移阀值依次增大。

作为优选，本发明所采用的预警信号是安全预警信号、中风险预警信号以及高风险预警信号。

作为优选，本发明所采用的步骤4)的具体实现方式是：

当岩土体压力大于第一压力阀值或位移小于第一位移阀值时，数据处理装置发出安全预警信号，预警装置发出安全预警信息；

当岩土体压力介于第一压力阀值和第二压力阀值之间或位移介于第一位移阀值和第二压力阀值之间时，数据处理装置发出中风险预警信号，预警装置发出中风险预警信息；

当岩土体压力小于第二压力阀值或位移大于第二位移阀值时，数据处理装置发出高风险预警信号，预警装置发出高风险预警信息。