高速公路邊坡安全監(jiān)測是保障道路安全運(yùn)營的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。高速公路邊坡一旦失穩(wěn)，可能引發(fā)交通中斷、車輛損毀、人員傷亡等嚴(yán)重后果，不僅會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還會對社會秩序產(chǎn)生不良影響。因此，科學(xué)、系統(tǒng)地開展高速公路邊坡安全監(jiān)測工作，及時掌握邊坡的穩(wěn)定性狀態(tài)，對于預(yù)防邊坡失穩(wěn)事故具有重要意義。

監(jiān)測內(nèi)容

高速公路邊坡安全監(jiān)測內(nèi)容豐富，主要包括以下幾個方面：

變形監(jiān)測

變形監(jiān)測是邊坡安全監(jiān)測的核心內(nèi)容之一，其目的是通過測量邊坡的位移變化，判斷邊坡是否處于穩(wěn)定狀態(tài)。具體包括邊坡的垂直位移和水平位移監(jiān)測。垂直位移反映邊坡的沉降或隆起情況，水平位移則體現(xiàn)邊坡的滑動趨勢。

應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測

應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測主要是通過傳感器測量邊坡內(nèi)部巖土體的應(yīng)力和應(yīng)變變化，了解邊坡的受力狀態(tài)。當(dāng)邊坡內(nèi)部應(yīng)力超過巖土體的強(qiáng)度時，可能會導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。因此，應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測可以提前發(fā)現(xiàn)邊坡的潛在危險。

水文地質(zhì)監(jiān)測

水文地質(zhì)監(jiān)測主要關(guān)注地下水的情況，包括地下水位、地下水壓力、地下水水質(zhì)等。地下水是影響邊坡穩(wěn)定性的重要因素，它會降低巖土體的強(qiáng)度，增加邊坡的自重，從而誘發(fā)邊坡失穩(wěn)。

監(jiān)測技術(shù)方法

變形監(jiān)測技術(shù)

北斗監(jiān)測：北斗監(jiān)測是利用定位系統(tǒng)對邊坡監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行實時定位，從而獲取其位移信息。北斗監(jiān)測不受天氣和通視條件的限制，可以實現(xiàn)全天候、自動化監(jiān)測，且監(jiān)測范圍廣。但其精度相對全站儀較低，適用于大范圍、中等精度的監(jiān)測。

應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測技術(shù)

應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測主要通過布設(shè)傳感器來實現(xiàn)，常用的傳感器有應(yīng)力傳感器、應(yīng)變片、鋼筋計等。傳感器應(yīng)布設(shè)在邊坡的關(guān)鍵受力部位，如坡體內(nèi)部的軟弱夾層、錨桿（索）等。數(shù)據(jù)采集可以采用自動采集系統(tǒng)，實現(xiàn)對傳感器數(shù)據(jù)的實時采集和傳輸。通過對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以了解邊坡的應(yīng)力應(yīng)變分布情況，判斷邊坡的穩(wěn)定性。

水文地質(zhì)監(jiān)測技術(shù)

水文地質(zhì)監(jiān)測主要包括地下水位監(jiān)測和地下水壓力監(jiān)測。地下水位監(jiān)測可以采用水位計，如浮子式水位計、壓力式水位計等，通過監(jiān)測地下水位的變化，了解地下水的動態(tài)情況。地下水壓力監(jiān)測可以采用滲壓計，布設(shè)在邊坡的不同深度和位置，測量地下水的壓力變化。同時，還可以對地下水的水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測，了解地下水的化學(xué)成分，判斷其對邊坡巖土體的腐蝕性。

監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)原則

監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)遵循以下原則：

1. 代表性：監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)布設(shè)在能夠準(zhǔn)確反映邊坡變形和受力情況的關(guān)鍵部位，如坡頂、坡腳、坡體中部、軟弱夾層出露處、錨桿（索）錨固點(diǎn)等。

2. 系統(tǒng)性：監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)形成一個完整的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，能夠全面反映邊坡的整體變形和受力狀態(tài)。

3. 經(jīng)濟(jì)性：在滿足監(jiān)測精度和要求的前提下，應(yīng)盡量減少監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)量，降低監(jiān)測成本。

4. 穩(wěn)定性：監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)布設(shè)在穩(wěn)定的位置，避免因自身變形影響監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

5. 易操作性：監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)便于布設(shè)、觀測和維護(hù)，保證監(jiān)測工作的順利進(jìn)行。

一般來說，坡頂應(yīng)布設(shè)一定數(shù)量的監(jiān)測點(diǎn)，以監(jiān)測坡頂?shù)某两岛退轿灰疲黄履_應(yīng)布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測坡腳的隆起和水平位移；坡體中部應(yīng)根據(jù)邊坡的地質(zhì)條件和地形地貌布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)，反映坡體的變形情況。監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)量和密度應(yīng)根據(jù)邊坡的規(guī)模、復(fù)雜程度和監(jiān)測精度要求確定。

監(jiān)測流程

前期準(zhǔn)備工作

1. 現(xiàn)場勘查：對邊坡進(jìn)行詳細(xì)的現(xiàn)場勘查，收集邊坡的地質(zhì)資料、地形地貌資料、工程設(shè)計資料等，了解邊坡的地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)特征、周邊環(huán)境等情況。對邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行初步評估，確定監(jiān)測的重點(diǎn)區(qū)域和監(jiān)測項目。

2. 制定監(jiān)測方案：根據(jù)現(xiàn)場勘查結(jié)果和監(jiān)測要求，制定詳細(xì)的監(jiān)測方案，包括監(jiān)測項目、監(jiān)測技術(shù)方法、監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)、監(jiān)測頻率、數(shù)據(jù)采集和處理方法、預(yù)警閾值等。監(jiān)測方案應(yīng)具有科學(xué)性、可行性和針對性。

3. 布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)和設(shè)備：按照監(jiān)測方案的要求，在邊坡上布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)，并安裝相應(yīng)的監(jiān)測設(shè)備。在安裝過程中，要確保監(jiān)測設(shè)備的精度和穩(wěn)定性，并對設(shè)備進(jìn)行調(diào)試和校準(zhǔn)。

監(jiān)測過程中的數(shù)據(jù)采集與傳輸

監(jiān)測設(shè)備安裝完成后，進(jìn)入數(shù)據(jù)采集階段。根據(jù)監(jiān)測方案的要求，按照一定的監(jiān)測頻率對監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集可以采用自動采集系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集和傳輸。對于人工采集的數(shù)據(jù)，要及時整理和錄入計算機(jī)系統(tǒng)，確保數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。

數(shù)據(jù)處理與分析

對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，是監(jiān)測工作的重要環(huán)節(jié)。首先要對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，剔除異常值和錯誤數(shù)據(jù)，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析和趨勢分析，了解邊坡的變形和受力變化規(guī)律?？梢圆捎脤I(yè)的數(shù)據(jù)分析軟件，如 MATLAB、SPSS 等，對數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，繪制變形曲線、應(yīng)力應(yīng)變曲線等，直觀反映邊坡的狀態(tài)。

預(yù)警與反饋

根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)警閾值時，應(yīng)及時發(fā)出預(yù)警信號。預(yù)警信號可以分為不同的等級，如黃色預(yù)警、橙色預(yù)警、紅色預(yù)警等，不同等級的預(yù)警對應(yīng)不同的應(yīng)急措施。同時，要將監(jiān)測結(jié)果及時反饋給相關(guān)部門和單位，為邊坡的治理和維護(hù)提供依據(jù)。相關(guān)部門和單位接到預(yù)警信號后，應(yīng)立即采取相應(yīng)的應(yīng)急措施，如封閉交通、撤離人員、組織搶險等，防止事故的發(fā)生。

不同類型邊坡的監(jiān)測重點(diǎn)

巖質(zhì)邊坡

巖質(zhì)邊坡的監(jiān)測重點(diǎn)主要包括邊坡的巖體變形、結(jié)構(gòu)面的開合度和錯動情況、錨桿（索）的應(yīng)力變化等。巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性主要取決于巖體的完整性和結(jié)構(gòu)面的特征，因此要重點(diǎn)監(jiān)測結(jié)構(gòu)面的變化情況，如節(jié)理、裂隙的發(fā)育情況和位移情況。

土質(zhì)邊坡

土質(zhì)邊坡的監(jiān)測重點(diǎn)主要包括邊坡的整體變形、坡體的沉降和隆起、地下水的變化等。土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性受地下水影響較大，因此要加強(qiáng)對地下水位和地下水壓力的監(jiān)測，同時關(guān)注坡體的表面裂縫發(fā)育情況。

新技術(shù)在監(jiān)測中的應(yīng)用

隨著技術(shù)的發(fā)展，一些新技術(shù)在高速公路邊坡安全監(jiān)測中的應(yīng)用越來越廣泛，為監(jiān)測工作提供了更高效的手段。

1. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實現(xiàn)監(jiān)測設(shè)備的互聯(lián)互通，通過傳感器、無線通信網(wǎng)絡(luò)等，將監(jiān)測數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，實現(xiàn)對邊坡的實時監(jiān)控和遠(yuǎn)程管理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以提高監(jiān)測的自動化程度和效率，減少人工干預(yù)，降低監(jiān)測成本。

2. 大數(shù)據(jù)技術(shù)：大數(shù)據(jù)技術(shù)可以對海量的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、處理和分析，挖掘數(shù)據(jù)中隱藏的信息和規(guī)律，為邊坡的穩(wěn)定性評估和預(yù)警提供更科學(xué)的依據(jù)。通過大數(shù)據(jù)分析，可以建立邊坡穩(wěn)定性預(yù)測模型，提高預(yù)警的準(zhǔn)確性和及時性。

3. 人工智能技術(shù)：人工智能技術(shù)如機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等，可以對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析和預(yù)測。通過訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)模型，可以實現(xiàn)對邊坡變形和失穩(wěn)的自動識別和預(yù)測，提高監(jiān)測的智能化水平。人工智能技術(shù)還可以與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)相結(jié)合，形成智能化的監(jiān)測系統(tǒng)，為高速公路邊坡安全提供更全面的保障。

總之，高速公路邊坡安全監(jiān)測是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要綜合運(yùn)用多種監(jiān)測技術(shù)和方法，遵循科學(xué)的監(jiān)測流程，根據(jù)不同類型邊坡的特點(diǎn)制定針對性的監(jiān)測方案。同時，要積極采用新技術(shù)，不斷提高監(jiān)測的精度和效率，及時發(fā)現(xiàn)邊坡的安全隱患，為高速公路的安全運(yùn)營提供有力保障。

武漢中地恒達(dá)科技有限公司(簡稱中地恒達(dá)，英文縮寫ZDHD)，是依托中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)所屬企業(yè)在科技創(chuàng)新方面取得的豐碩成果及技術(shù)力量組建設(shè)立，公司位于武漢市光谷芯中心，主要從事地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測設(shè)備，衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)及設(shè)備，工程監(jiān)測儀器，工程監(jiān)測軟件，自動控制系統(tǒng)及設(shè)備的研發(fā)、制造、銷售及技術(shù)服務(wù)。公司技術(shù)團(tuán)隊碩士及以上學(xué)歷占比45%(正教授2人，博士2人，碩士6人。

中地恒達(dá)產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域包括地質(zhì)災(zāi)害、能源、電力、交通、水利、市政等。目前擁有自主研發(fā)硬件產(chǎn)品包括北斗GNSS接收機(jī)、導(dǎo)輪式固定測斜儀、雙軸傾角計、無線低功耗傾角計、無線傾角加速度計、危巖體崩塌計、無線裂縫監(jiān)測一體機(jī)、地下水位監(jiān)測一體機(jī)、降雨量監(jiān)測站、數(shù)字信號采集儀、振弦信號采集儀、輸油氣管道應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)、防護(hù)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)、高支模監(jiān)測系統(tǒng)、基坑降水監(jiān)控系統(tǒng)等。軟件產(chǎn)品包括中地恒達(dá)監(jiān)測云、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警平臺、大壩安全監(jiān)測預(yù)警平臺、橋梁安全監(jiān)測預(yù)警平臺、露天礦山安全監(jiān)測預(yù)警平臺、監(jiān)測APP軟件、監(jiān)測小站(微信小程序)、垂直度檢測APP軟件等。