[发明专利]一种适于寒区路基的复合式智能土工格栅及监测预警方法

说明书

一种适于寒区路基的复合式智能土工格栅及监测预警方法，属于寒区路基工程病害智能监测预警领域。复合式智能土工格栅包括复合式土工格栅及数个传感器；复合式土工格栅由双重土工格栅及数个监测节点组成；双重土工格栅由第一、二重土工格栅组成；第一、二重土工格栅由数个肋条组成，第一重土工格栅的数个肋条分别是数个横向肋条和数个竖向肋条，第二重土工格栅的数个肋条为数个斜向肋条；每相邻两个监测节点的横向之间通过横向肋条连接，每相邻两个监测节点的纵向之间通过竖向肋条连接，每两个呈对角设置的监测节点之间通过斜向肋条连接，数个传感器固定在数个监测节点处的安装孔内，安装孔的内壁上设有数个探针孔。本发明用于寒区路基监测预警。

技术领域

本发明属于寒区路基工程病害智能监测预警领域，具体涉及一种适于寒区路基的复合式智能土工格栅及监测预警方法。

背景技术

冻土地区的路基变形一般由路堤填土变形、季节融化层的压密变形、多年冻土的融沉变形和高温冻土的压缩变形四部分组成，其外因不外乎静荷载(上覆路堤自重等)、动力荷载和温度变化三种。高速铁路面临的列车动荷载与振动频率更大，路基的振动加速度更高，列车与线路的振动更剧烈，从而增加路基承受动荷载影响的深度，加快其累积永久变形，削弱路基的动力稳定性，并直接影响到路基使用和养护维修。

针对目前寒区路基病害的现状及主要成因，获取列车荷载及环境作用下路基填料的物理力学状态至关重要。

然而，传统的监测方法较多采用在路基内部安装传感器，但是传感器安装时的打孔环节对土体结构造成较大损害，并且监测费用高昂，此外，传统的监测方法(如沉降板、分层沉降计)在埋设、观测过程中与路基施工形成相互干扰、易被破坏，观测结果也易受气候、人为因素影响。另一方面，由于寒区环境气候苛刻，多年冻土和季节性冻土的复杂物理特性，路基性能指标监测实时性差、缺少较为全面的路基特征信息的实时监测数据且很难做出及时有效的路基性能评估。

鉴于上述问题，一种适于寒区路基的复合式智能土工格栅及监测预警方法亟待被提出。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种适于寒区路基的复合式智能土工格栅，以解决传统的监测方法采用在路基内部安装传感器，传感器安装时的打孔环节对土体结构造成较大损害的问题。

本发明的目的之二是提供一种适于寒区路基的监测预警方法，以解决传统的监测方法监测结果不准确，路基性能指标监测实时性差、缺少较为全面的路基特征信息的实时监测数据且很难做出及时有效的路基性能评估的问题。

本发明的方法根据寒区路基特点，采用复合式智能土工格栅获取路基表层位移场、力学特性和水文特性等监测信息，并通过层次分析-模糊综合评价法(AHP-FCE)估计风险概率和风险损失，最终建立寒区路基风险评估模型，实现安全预警。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种适于寒区路基的复合式智能土工格栅，包括复合式土工格栅及数个传感器；所述复合式土工格栅由双重土工格栅及数个监测节点组成；所述双重土工格栅由第一重土工格栅和第二重土工格栅组成；所述第一重土工格栅和第二重土工格栅均由数个肋条组成，第一重土工格栅的数个肋条分别是数个横向肋条和数个竖向肋条，所述第二重土工格栅的数个肋条为数个斜向肋条；

所述数个监测节点呈矩阵形式设置，每相邻两个监测节点的横向之间均通过横向肋条连接，每相邻两个监测节点的纵向之间均通过竖向肋条连接，每两个呈对角设置的监测节点之间均通过斜向肋条连接，数个所述监测节点处均设有安装孔，数个传感器固定在数个安装孔内，数个监测节点处的安装孔的内壁上均设有数个探针孔。

进一步的是，每个所述安装孔的边缘处均布固定有四个用于与传感器外壁上的四个预设凹槽一相配合的固定柱。

进一步的是，每个所述传感器的端面上均有预设凹槽二，光纤将端部位置进行弯折工艺处理后嵌入预设凹槽二内与传感器紧密连接。