一种高填路堤边坡服役安全监测预警系统及预警方法与流程

1.本发明属于高填路堤监测技术领域，尤其涉及一种高填路堤边坡服役安全监测预警系统及预警方法。


背景技术：

2.根据建设长寿命道路基础设施要求，高填路堤边坡的修筑技术和修筑质量已逐步提升，但是高填路堤边坡所处山区地形、地质条件复杂多变，填料组成复杂、填料粒径变化大、较难压实，在暴雨等工况下易引发高填路堤边坡失稳破坏，在服役期间易出现较大的工后沉降和不均匀沉降，将直接影响驾乘人员生命安全和行车舒适性，存在较大的安全隐患。高填路堤边坡作为区域交通基础设施的重要组成部分，高填路堤边坡的安全性不仅直接影响交通基础设施的稳定安全运营，也重要的灾害风险点。现有技术未对高填路堤边坡结构的使用与服役安全进行全面的实时监控预警，因此，从边坡结构的使用寿命与服役安全考虑，有必要开展高填路堤边坡服役安全智能监测预警系统开发研究，亟待需要安全监测预警系统或措施来解决上述监测边坡的安全服役状态及稳定运营的有效监测手段，及时监控高填路堤边坡失稳破坏、不均匀沉降变化情况，及时发现高填路堤边坡失稳破坏、不均匀沉降等病害并及时预警，未能及时掌控高填路堤边坡的变形动态和安全性，并对存在失稳破坏和不均匀沉降风险进行预警。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种高填路堤边坡服役安全监测预警系统，本发明能够感知边坡服役安全状况、土体剪切破坏位置及演化趋势，及时准确地掌控高填路堤边坡异常情况，对威胁高填路堤边坡服役安全的状况以及失稳破坏和不均匀沉降风险等异常情况进行提前预警等，有效提升高填路堤边坡的服役品质及使用寿命。本发明采用的技术方案如下：
4.根据本发明的一个方面，提供了一种高填路堤边坡服役安全监测预警系统，所述智能监测预警系统包括多个服役安全监测单元、监测数据采集传输单元、服役安全监测数据平台，多个所述多个服役安全监测单元分别间隔布设于高填路堤边坡的不同位置，每个服役安全监测单元分别通过监测数据采集传输单元与所述服役安全监测数据平台通信连接；所述服役安全监测单元包括分别间隔布设于高填路堤边坡不同典型位置的地表水平位移监测单元、地表垂直变形监测单元、地表裂缝监测单元、地下土体分层水平位移监测单元、路堤顶沉降监测单元、高填路堤水文地质条件监测单元；所述地表水平位移监测单元、地表垂直变形监测单元、地表裂缝监测单元、地下土体分层水平位移监测单元、路堤顶沉降监测单元和高填路堤水文地质条件监测单元分别通过监测数据采集传输单元与所述服役安全监测数据平台通信连接。
5.上述方案优选的，所述地表水平位移监测单元采用北斗监测位移监测单元或全站仪于边坡变形敏感的位置布设监测点，用于监测高填路堤边坡施工及运营过程中的水平位
移变化情况；所述地表垂直变形监测单元采用北斗监测位移监测单元和第一静力水准仪于边坡变形敏感的位置布设监测点，用于监测高填路堤边坡施工及运营过程中的竖向位移变化情况；所述地表裂缝监测单元采用裂缝计监测高填路堤边坡施工及运营过程中的裂缝发展情况；所述地下土体分层水平位移监测单元采用测斜仪监测高填路堤边坡各深度处水平位移变化情况；所述路堤顶沉降监测单元采用北斗监测位移监测单元和第二静力水准仪监测高填路堤边坡施工及运营过程中路堤边坡各层的垂直位移变化情况；所述高填路堤水文地质条件监测单元采用雨量计和土壤湿度计监测高填路堤边坡施工及运营过程中的水文地质条件变化情况。
6.上述方案进一步优选的，所述全站仪布设于高填路堤边坡仰坡脚位置处和边坡不同高度平台上，所述第一静力水准仪沿边平行于路面走线方向上进行间隔布设；在所述全站仪所监测的区域分别沿高填路堤边坡设置基准点、工作基点和变形监测点，在变形监测点设置带有小棱镜或者反光贴的螺纹钢筋，在基准点设置北斗监测位移监测单元，在工作基点设置全站仪；
7.在第一静力水准仪和第二静力水准仪所监测的区域分别沿高填路堤边坡设置对应的参考点和监测点，所述参考点通过塑料软管依次串接各个对应的监测点，在参考点设置北斗监测位移监测单元，在对应的监测点分别通过设置混凝土柱安装所述第一静力水准仪和第二静力水准仪，在对应的塑料软管内分别设置所述第一静力水准仪和第二静力水准仪。
8.上述方案进一步优选的，相邻变形监测点之间的间距以及相邻监测点之间的间距以及设定为10m～30m，混凝土柱上端外露在高填路堤边坡的高度为10cm～20cm；混凝土柱上端伸入高填路堤边坡的深度为50cm～100cm。
9.上述方案进一步优选的，所述北斗监测位移监测单元包括北斗监测站和北斗基准站，沿最大坡高横断面且在每级边坡平台上布设3～4个所述北斗基准站，形成gnss表面测点，沿高填路堤边坡仰坡脚位置处布设至少1个北斗监测站，形成gnss测点作为位置坐标参考点。
10.上述方案进一步优选的，所述测斜仪通过沉降组件沉降设置于高填路堤边坡内，在高填路堤边坡的各平台上设置有多个用于放置沉降组件的测斜监测孔，该监测孔的深度小于20m。
11.上述方案进一步优选的，所述沉降组件包括沉降于监测孔内的多节相互串接的测斜管，其中，相邻的测斜管之间通过套接管串接，在每节测斜管的下端内部密封设置所述测斜仪，在套接管的内侧壁设置有多对对称且沿轴线方向的滑动导槽，在套接管的外壁上对称设有沿轴线方向延伸且穿透部分滑动导槽的滑道口，在对称的滑道口之间贯穿设置用于连接测斜管的滑行螺杆。
12.根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种高填路堤边坡服役安全监测预警方法，所述监测预警方法包括如下步骤：
13.步骤1，在高填路堤边坡上按照施工设计要求布设服役安全监测单元，通过服役安全监测单元获取高填路堤边坡不同典型位置服役监测数据，并将服役监测数据发送至服役安全监测数据平台；
14.步骤2，服役安全监测数据平台对服役监测数据进行预警分析，根据分析结果进行
决策判断，是否需要预警，并进行自动预警和发布预警报告。
15.上述方案进一步优选的，所述预警分析的过程包如下步骤：
16.步骤21：对服役监测数据进行特征提取，获取服役监测数据的特征值，根据特征值变化异常区间进行特殊标注；
17.步骤22：根据高填路堤边坡规范和设计要求，综合考虑高填路堤边坡服役具体情况设置预警临界值；
18.步骤23：将特征值与预警临界值进行比较判断，根据比较结果对高填路堤边坡安全预警风险等级进行划分，并对高填路堤边坡所处危险状态及危害程度进行整理汇总；获取不同预警级别并生成预警报告。
19.综上所述，本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下技术效果：
20.(1)本发明将地表水平位移监测单元、地表垂直变形监测单元、地表裂缝监测单元、地下土体分层水平位移监测单元、路堤顶沉降监测单元、高填路堤水文地质条件监测单元等多元传感器设置于高填路堤边坡选取典型位置处，通过数据采集控制箱与通信传输模块将监测数据传输至服役安全监测数据平台，并对其进行存储、分析、展示、管理，对高填路堤边坡失稳破坏、不均匀沉降等病害动态变化情况等实现全自动化在线监测，实时感知高填路堤边坡失结构状态。与传统的监测技术相比，节省了大量的人力物力，保证了数据传输的时效性，大大提高了数据的真实性及可靠性。
21.(2)本发明通过智能化的监测手段对影响高填路堤边坡安全和稳定的地表水平位移与垂直变形、地下土体分层水平位移与沉降等的动态变化进行重点监测，从而掌握高填路堤边坡地表水平位移、地下土体分层水平位移量等数据变化，动态智能感知边坡服役安全状况、土体剪切破坏位置及演化趋势，及时准确地掌控高填路堤边坡异常情况，对威胁高填路堤边坡服役安全的状况进行及时预警，为边坡长期运营和养护、维修、加固提供必要的决策依据，并对边坡在突发事件发生后的安全状态评估提供依据。
22.(3)本发明能提升高填路堤边坡的服役品质及使用寿命，实时掌握高填路堤边坡服役状态，预测和评价其服役安全性能，为高填路堤边坡科学管理、养护决策、维修加固提供数据支撑，并为边坡在突发事件发生后的服役安全评估提供强有力的支撑。本发明市场需求大、推广应用前景广阔，潜在的社会、经济效益显著。
附图说明
23.图1是本发明的一种高填路堤边坡服役安全监测预警系统的系统原理图；
24.图2是本发明的服役安全监测单元的安装示意图；
25.图3是本发明的测斜管的连接结构示意图；
26.图4是本发明的套接管的结构示意图；
27.图5是本发明的套接管的横向截面结构示意图；
28.附图中，服役安全监测单元1，监测数据采集传输单元2，服役安全监测数据平台3，监测大数据中心4，地表水平位移监测单元5，地表垂直变形监测单元6，地表裂缝监测单元7，地下土体分层水平位移监测单元8，路堤顶沉降监测单元9，高填路堤水文地质条件监测单元10，北斗监测站11，北斗基准站12，全站仪13，第一静力水准仪14，裂缝计15，测斜仪16，第二静力水准仪17，测斜监测孔18，测斜管19，雨量计20，土壤湿度计21，数据采集控制箱
22，通信传输模块23，数据接口服务器30，数据应用服务器31，数据分析服务器32，预警显示终端100，滑动导槽191，滑道口192，滑行螺杆193，
具体实施方式
29.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
30.结合图1和图2所示，据本发明的一种高填路堤边坡服役安全监测预警系统，所述智能监测预警系统包括多个服役安全监测单元1、监测数据采集传输单元2、服役安全监测数据平台3，多个所述多个服役安全监测单元1分别间隔布设于高填路堤边坡的不同位置，服役安全监测单元1用于对高填路堤边坡失稳破坏、不均匀沉降等病害动态变化情况等实现全自动化在线监测，实时感知高填路堤边坡失结构状态；每个服役安全监测单元1分别通过监测数据采集传输单元2与所述服役安全监测数据平台3通信连接；所述智能监测预警系统还包括监测大数据中心4和预警显示终端100，所述监测大数据中心4和预警显示终端100分别与所述服役安全监测数据平台3连接；所述监测数据采集传输单元2包括数据采集控制箱22和通信传输模块23，每个服役安全监测单元1的输出端分别与数据采集控制箱22数据输入端连接，所述数据采集控制箱22中的cpu控制器的数据输出端通过通信传输模块23与所述服役安全监测数据平台3通信连接，其中，所述通信传输模块23为ethernet/3g/4g/5g通信模块；数据采集控制箱22和通信传输模块23在高填路堤边坡典型位置上与服役安全监测单元1进行联合布设；通过数据采集控制箱22与通信传输模块23将监测数据传输至服役安全监测数据平台3，服役安全监测数据平台3对安全服役监测数据进行自动化和智能化存储、管理、预警分析、分析结果整理和展示；服役安全监测数据平台3将获取并处理的数据传输至监测大数据中心4和预警显示终端100，预警显示终端100为手机移动用户终端和/或pc客户终端，通过手机移动用户终端和/或pc客户终端监测数据及预警情况进行发布和监控，服役安全监测数据平台3对安全服役监测数据进行自动化和智能化预警分析处理后发送至监测大数据中心4，监测大数据中心4对处理后的服役安全监测数据进决策判断是否需要预警，并进行自动预警、预警发布；在本发明中，所述服役安全监测数据平台3包括数据接口服务器30、数据应用服务器31和数据分析服务器32，所述数据接口服务器30为预警显示终端100、监测大数据中心4和监测数据采集传输单元2等提供网络数据接口，数据应用服务器31用于对高填路堤边坡选取典型位置处安全服役监测数据进行存储、数据筛选、管理、边坡监控管理及紧急事件预案处理；数据分析服务器32用于对高填路堤边坡选取典型位置处安全服役监测数据进行自动化和智能化预警分析，得到高填路堤边坡安全服役预警数据。
31.在本发明中，结合图1和图2所示，所述服役安全监测单元1包括分别间隔布设于高填路堤边坡不同典型位置的地表水平位移监测单元5、地表垂直变形监测单元6、地表裂缝监测单元7、地下土体分层水平位移监测单元8、路堤顶沉降监测单元9、高填路堤水文地质条件监测单元10；所述地表水平位移监测单元5、地表垂直变形监测单元6、地表裂缝监测单元7、地下土体分层水平位移监测单元8、路堤顶沉降监测单元9和高填路堤水文地质条件监测单元10分别通过监测数据采集传输单元2与所述服役安全监测数据平台3通信连接；所述
地表水平位移监测单元5采用北斗监测位移监测单元或全站仪13于边坡变形敏感的位置布设监测点，用于监测高填路堤边坡施工及运营过程中的水平位移变化情况；所述地表垂直变形监测单元6采用北斗监测位移监测单元和第一静力水准仪14于边坡变形敏感的位置布设监测点，用于监测高填路堤边坡施工及运营过程中的竖向位移变化情况；所述地表裂缝监测单元7采用裂缝计15监测高填路堤边坡施工及运营过程中的裂缝发展情况，其中，裂缝计15为拉绳位移传感器，拉绳位移传感器一端安装于裂缝外侧固定位置，另一端安装在裂缝内侧，裂缝扩展时拉动和旋转所述拉绳位移传感器，同时实时输出一个与拉绳移动距离成比例的电信号，从而可方便计算裂缝位移、方向变化量或速率，实时监控高填路堤边坡施工及运营过程中裂缝扩展程度；所述地下土体分层水平位移监测单元8采用测斜仪16监测高填路堤边坡各深度处水平位移变化情况，通过位移突变情况从而判断剪切破坏点或滑动面的位置；
32.在本发明中，图2、图3、图4和图5所示，所述测斜仪16通过沉降组件沉降设置于高填路堤边坡内，在高填路堤边坡的各平台上设置有多个用于放置沉降组件的测斜监测孔18，该监测孔的深度小于20m；综合考虑边坡规模大小、地质情况和边坡变形破坏模式、范围、规模等因素，一般布设2～4个测斜监测孔18；若边坡规模大、纵向长，或边坡地质条件复杂、存在地质条件的多样性，可根据边坡规模及地质条件情况增加监测断面及测斜监测孔18；如若坡顶出现大量裂缝等情况，测斜监测孔18应布设于坡口线以上。测斜监测孔18深度要求进入边坡最低潜在滑动面之下稳固岩土体内3～5m，具体孔深及潜在滑动面应结合边坡形态及现场具体工程地质条件进行综合确定；所述沉降组件包括沉降于监测孔内的多节相互串接的测斜管19，所述测斜仪16在高填路堤边坡综合考虑规模、地质条件等布设测斜监测孔18，向测斜监测孔18内逐节安放测斜管19，测斜管19安装完成后再在测斜管内逐节安装测斜仪开展边坡各深度处水平位移监测；其中，相邻的测斜管19之间通过套接管190串接，在每节测斜管19的下端内部密封设置所述测斜仪16，在套接管190的内侧壁设置有多对对称且沿轴线方向的滑动导槽191，在套接管190的外壁上对称设有沿轴线方向延伸且穿透部分滑动导槽191的长条形滑道口192，在对称的滑道口192之间贯穿设置用于连接测斜管19的滑行螺杆193，每节相邻测斜管19的通过横向设置于滑道口192上的滑行螺杆193进行连接：所述测斜仪16布设测斜监测孔18要求位于边坡平台上，施工过程须尽量减少对坡面结构物的损毁；测斜监测孔18的孔径为φ100mm～150mm，最小不可小于φ90mm；钻孔应保证成孔质量，遇垮孔、塌孔现象应酌情采用泥浆、套管等形式进行护壁，达到要求深度后，应对孔内进行清理，尽量减少孔底沉渣；测斜管18的接长采用现场逐节加长、逐步放入的方法，即在前一测斜管上套入套接管190，在对准套接管190内的滑动导槽191接下一节管，再使用滑行螺杆193连接在套接管190上，使其两节测斜管18对接，测斜管所有接口处均须用防水胶带缠封密闭，避免水泥浆渗入。测斜管19安放到位后调整滑动导槽方向，使其一组方向与断面方向或主滑方向一致。在测斜管18外壁与测斜监测孔18的孔隙可使用水泥、砂浆进行回填，并振动捣实，使之成为整体并密实；串接后的下管口以下约0.5～1.0m范围内应架设保护钢管，并浇混凝土固定管口，在串接后的上管口上安装保护盖，以确保安全。
33.在本发明中，结合图1、图2所示，所述路堤顶沉降监测单元9采用北斗监测位移监测单元和第二静力水准仪17监测高填路堤边坡施工及运营过程中路堤边坡各层的垂直位移变化情况；所述高填路堤水文地质条件监测单元10采用雨量计20和土壤湿度计21监测高
填路堤边坡施工及运营过程中的水文地质条件变化情况。本发明将地表水平位移监测单元5、地表垂直变形监测单元6、地表裂缝监测单元7、地下土体分层水平位移监测单元8、路堤顶沉降监测单元9和高填路堤水文地质条件监测单元10等多元传感器设置于高填路堤边坡选取典型位置处，通过数据采集控制箱22与通信传输模块23将监测数据传输至服役安全监测数据平台3，并对其进行存储、管理、预警分析、数据整理和展示，从而对高填路堤边坡失稳破坏、不均匀沉降等病害动态变化情况等实现全自动化在线监测，实时感知高填路堤边坡失结构状态。与传统的监测技术相比，节省了大量的人力物力，保证了数据传输的时效性，大大提高了数据的真实性及可靠性。
34.在本发明中，结合图1、图2所示，所述全站仪13布设于高填路堤边坡仰坡脚位置处和边坡不同高度平台上，所述第一静力水准仪14沿边平行于路面走线方向上进行间隔布设；在所述全站仪13所监测的区域分别沿高填路堤边坡设置基准点、工作基点和变形监测点，在变形监测点设置带有小棱镜或者反光贴的螺纹钢筋，在基准点设置北斗监测位移监测单元，在工作基点设置全站仪13；其中，相邻的变形监测点(相邻螺纹钢筋)之间的间距设定为10m～30m，变形监测点采用带有小棱镜或者反光贴的直径为16mm的螺纹钢筋制成，变形测点的螺纹钢筋外露地面约15～20cm，入土深度约为50～100cm，且坡顶及坡脚均设置变形监测点，以便于精准获取地表水平和竖向位移变化值；由于螺纹钢筋的存在使这个变形测点能长久的存在，而不被损坏，通过变形测点的反光的作用，便于全站仪获取距离数据。所述全站仪13通过对监测数据开展物理量计算、填表制图、异常值的识别剔除、初步分析和整编等常规处理分析，精准获取监测点水平、竖向位移变化量和位移速率，实时监控高填路堤边坡施工及运营过程中的水平和竖向位移变化情况；在第一静力水准仪14和第二静力水准仪17所监测的区域分别沿高填路堤边坡设置对应的参考点和监测点，所述参考点通过塑料软管依次串接各个对应的监测点，在参考点设置北斗监测位移监测单元，在对应的监测点分别通过设置混凝土柱安装所述第一静力水准仪14和第二静力水准仪17，在对应的塑料软管内分别设置所述第一静力水准仪14和第二静力水准仪17。其中，依据边坡规模大小和地质情况划设监测区域，在监测区域设置参考点和监测点，且总体呈断面排列布设于边坡平台上，参考点布置在变形稳定区域，相邻监测点间距设定为10～30m，监测点采用20cm*20cm混凝土柱制成的基座，混凝土柱外露地面约10cm～20cm，入土深度约为50cm～100cm，参考点通过采用塑料软管密封第一静力水准仪14并依次串接各个监测点，并且在塑料软管内部充满防冻液体；用于预防因冬季温度太低土体冻结，而无法形成贯通压力。可将第一静力水准仪14设置于坡顶或坡脚所设置的监测点位置处，以便于精准获取地表竖向位移变化值。所述第一静力水准仪14通过对监测数据开展物理量计算、填表制图、异常值的识别剔除、初步分析和整编等常规处理分析，精准获取监测点竖向位移变化量、位移速率，实时监控高填路堤边坡施工及运营过程中的竖向位移变化情况。
35.在本发明中，结合图1、图2所示，所述北斗监测位移监测单元包括北斗监测站11和北斗基准站12，沿最大坡高横断面且在每级边坡平台上布设3～4个所述北斗基准站12，形成gnss表面测点，沿高填路堤边坡仰坡脚位置处布设至少1个北斗监测站11，形成gnss测点作为位置坐标参考点；北斗基准站12沿最大坡高横断面在每级平台上布设3～4个gnss表面测点，测点数量和位置可以根据现场实际情况调整，沿高填路堤边坡仰坡脚位置处或坡外固定位置布置1个gnss测点作为位置坐标参考点，以便于更精准高效地开展高填路堤边坡
级预警(蓝色)、ⅲ级预警(黄色)、ⅱ级预警(橙色)和ⅰ级预警(红色)四个等级；安全预警处置单元对预警分级获得的高填路堤边坡所处危险状态及危害程度进行整理汇总，获取不同预警级别并生成预警报告，将获得的预警级别、相关预警信息和生成的预警报告，同时进行自动预警，并在第一时间发送给相关负责人。
39.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种高填路堤边坡服役安全监测预警系统，其特征在于：所述监测预警系统包括多个服役安全监测单元(1)、监测数据采集传输单元(2)、服役安全监测数据平台(3)，多个所述多个服役安全监测单元(1)分别间隔布设于高填路堤边坡的不同位置，每个服役安全监测单元(1)分别通过监测数据采集传输单元2与所述服役安全监测数据平台(3)通信连接；所述服役安全监测单元(1)包括分别间隔布设于高填路堤边坡不同典型位置的地表水平位移监测单元(5)、地表垂直变形监测单元(6)、地表裂缝监测单元(7)、地下土体分层水平位移监测单元(8)、路堤顶沉降监测单元(9)、高填路堤水文地质条件监测单元(10)；所述地表水平位移监测单元(5)、地表垂直变形监测单元(6)、地表裂缝监测单元(7)、地下土体分层水平位移监测单元(8)、路堤顶沉降监测单元(9)和高填路堤水文地质条件监测单元(10)分别通过监测数据采集传输单元2与所述服役安全监测数据平台3通信连接。2.根据权利要求1所述的一种高填路堤边坡服役安全监测预警系统，其特征在于：所述地表水平位移监测单元(5)采用北斗监测位移监测单元或全站仪(13)于边坡变形敏感的位置布设监测点，用于监测高填路堤边坡施工及运营过程中的水平位移变化情况；所述地表垂直变形监测单元(6)采用北斗监测位移监测单元和第一静力水准仪(14)于边坡变形敏感的位置布设监测点，用于监测高填路堤边坡施工及运营过程中的竖向位移变化情况；所述地表裂缝监测单元(7)采用裂缝计(15)监测高填路堤边坡施工及运营过程中的裂缝发展情况；所述地下土体分层水平位移监测单元(8)采用测斜仪(16)监测高填路堤边坡各深度处水平位移变化情况；所述路堤顶沉降监测单元(9)采用北斗监测位移监测单元和第二静力水准仪(17)监测高填路堤边坡施工及运营过程中路堤边坡各层的垂直位移变化情况；所述高填路堤水文地质条件监测单元(10)采用雨量计(20)和土壤湿度计(21)监测高填路堤边坡施工及运营过程中的水文地质条件变化情况。3.根据权利要求2所述的一种高填路堤边坡服役安全监测预警系统，其特征在于：所述全站仪(13)布设于高填路堤边坡仰坡脚位置处和边坡不同高度平台上，所述第一静力水准仪(14)沿边平行于路面走线方向上进行间隔布设；在所述全站仪(13)所监测的区域分别沿高填路堤边坡设置基准点、工作基点和变形监测点，在变形监测点设置带有小棱镜或者反光贴的螺纹钢筋，在基准点设置北斗监测位移监测单元，在工作基点设置全站仪(13)；在第一静力水准仪(14)和第二静力水准仪(17)所监测的区域分别沿高填路堤边坡设置对应的参考点和监测点，所述参考点通过塑料软管依次串接各个对应的监测点，在参考点设置北斗监测位移监测单元，在对应的监测点分别通过设置混凝土柱安装所述第一静力水准仪(14)和第二静力水准仪(17)，在对应的塑料软管内分别设置所述第一静力水准仪(14)和第二静力水准仪(17)。4.根据权利要求3所述的一种高填路堤边坡服役安全监测预警系统，其特征在于：相邻变形监测点之间的间距以及相邻监测点之间的间距以及设定为10m～30m，混凝土柱上端外露在高填路堤边坡的高度为10cm～20cm；混凝土柱上端伸入高填路堤边坡的深度为50cm～100cm。5.根据权利要求3所述的一种高填路堤边坡服役安全监测预警系统，其特征在于：所述北斗监测位移监测单元包括北斗监测站(11)和北斗基准站(12)，沿最大坡高横断面且在每级边坡平台上布设3～4个所述北斗基准站(12)，形成gnss表面测点，沿高填路堤边坡仰坡
脚位置处布设至少1个北斗监测站(11)，形成gnss测点作为位置坐标参考点。6.根据权利要求2所述的一种高填路堤边坡服役安全监测预警系统，其特征在于：所述测斜仪(16)通过沉降组件沉降设置于高填路堤边坡内，在高填路堤边坡的各平台上设置有多个用于放置沉降组件的测斜监测孔(18)，该监测孔的深度小于20m。7.根据权利要求6所述的一种高填路堤边坡服役安全监测预警系统，其特征在于：所述沉降组件包括沉降于监测孔内的多节相互串接的测斜管(19)，其中，相邻的测斜管(19)之间通过套接管(190)串接，在每节测斜管(19)的下端内部密封设置所述测斜仪(16)，在套接管(190)的内侧壁设置有多对对称且沿轴线方向的滑动导槽(191)，在套接管(190)的外壁上对称设有沿轴线方向延伸且穿透部分滑动导槽(191)的滑道口(192)，在对称的滑道口(192)之间贯穿设置用于连接测斜管(19)的滑行螺杆(193)。8.一种高填路堤边坡服役安全监测预警方法，其特征在于：所述监测预警方法包括如下步骤：步骤1，在高填路堤边坡上按照施工设计要求布设服役安全监测单元(1)，通过服役安全监测单元(1)获取高填路堤边坡不同典型位置服役监测数据，并将服役监测数据发送至服役安全监测数据平台(3)；步骤2，服役安全监测数据平台(3)对服役监测数据进行预警分析，根据分析结果进行决策判断，是否需要预警，并进行自动预警和发布预警报告。9.根据权利要求8所述的一种高填路堤边坡服役安全监测预警方法，其特征在于：所述预警分析的过程包如下步骤：步骤21：对服役监测数据进行特征提取，获取服役监测数据的特征值，根据特征值变化异常区间进行特殊标注；步骤22：根据高填路堤边坡规范和设计要求，综合考虑高填路堤边坡服役具体情况设置预警临界值；步骤23：将特征值与预警临界值进行比较判断，根据比较结果对高填路堤边坡安全预警风险等级进行划分，并对高填路堤边坡所处危险状态及危害程度进行整理汇总；获取不同预警级别并生成预警报告。

技术总结
本发明公开了一种高填路堤边坡服役安全监测预警系统及预警方法，包括多个服役安全监测单元、监测数据采集传输单元、服役安全监测数据平台，多个所述多个服役安全监测单元分别间隔布设于高填路堤边坡的不同位置，每个服役安全监测单元分别通过监测数据采集传输单元与所述服役安全监测数据平台通信连接；所述服役安全监测单元包括分别间隔布设于高填路堤边坡不同典型位置的地表水平位移监测单元、地表垂直变形监测单元、地表裂缝监测单元、地下土体分层水平位移监测单元、路堤顶沉降监测单元、高填路堤水文地质条件监测单元。本发明能够感知边坡服役安全状况、土体剪切破坏位置及演化趋势，及时准确地掌控高填路堤边坡异常情况。况。况。


技术研发人员：黄慧 廖德华 申少华 冯建辉 吴真玮 邓忠富 邓长庆 熊春发 姜洪亮 杨庭伟 卢超波 任少博 冉孟坤 潘隆武 杨仕恒 卢卫东 黄江红 戚谢军 韦宗科 陀楚明 杜掀 宁晓斌 张芮铭 覃钟钦
受保护的技术使用者：广西交科集团有限公司
技术研发日：2022.12.23
技术公布日：2023/5/30