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山区高速公路路基高边坡稳定性监测的方法

廖 均 蒋中桥 吕永丰 刘润东
  
工程技术探索
2025年25期
四川路桥桥梁工程有限责任公司 四川成都 610000

摘 要:山区高速公路路基高边坡稳定性直接决定工程运营安全与通行保障能力,其监测工作是规避滑坡、坍塌等地质灾害的核心手段。受地形复杂、地质多变及气候影响,高边坡稳定性监测面临诸多挑战。本文基于山区高边坡工程特性,系统梳理稳定性监测的核心需求,从传统监测、智能化监测、综合监测体系构建三个层面,阐述各类监测方法的技术原理、适用场景及应用要点。提出“分层监测 + 动态预警”的实践思路,为山区高速公路高边坡稳定性监测提供技术参考,助力提升工程地质灾害防控水平。

关键词:山区高速公路;路基高边坡;稳定性监测;智能化方法

引言

山区高速公路路基高边坡分布广泛,其稳定性受岩土性质、地形坡度、降水渗透等多重因素影响,易发生失稳灾害,不仅造成道路中断、工程损毁,还可能引发人员伤亡。传统监测模式依赖人工操作,难以适配山区复杂环境的实时监测需求。随着工程建设标准提升,高边坡稳定性监测对精准度与时效性的要求愈发严格,因此深入研究监测方法、构建科学高效的监测体系,成为保障工程安全的重要课题。

一、山区高速公路路基高边坡稳定性监测的核心需求

山区高速公路路基高边坡的特殊性,决定其监测工作需满足针对性、实时性与系统性核心需求,三者共同构成监测方法选择与体系构建的关键依据。

针对性需求源于边坡地质条件的多样性。山区高边坡岩土体成分复杂,涵盖碎石土、风化岩、软质岩层等类型,物理力学性质差异显著导致失稳模式各异:部分受断层破碎带影响易发生整体性滑动,部分因岩土体风化剥落表现为局部坍塌,监测方法需结合具体地质特征精准捕捉关键风险指标[1]。

实时性需求由灾害突发性决定。山区降水集中季节,雨水入渗快速降低岩土体抗剪强度,可能短时间内触发失稳,传统定期监测难以捕捉此类突发变化,监测方法需具备实时数据采集与传输能力,保障动态参数及时捕捉。

系统性需求基于失稳复杂性,高边坡失稳是多因素共同作用的结果,单一指标无法全面反映稳定性,监测需构建多维度指标体系实现整体评估。

二、山区高速公路路基高边坡稳定性监测的传统方法

传统监测方法经长期工程实践检验,技术成熟且操作简便,在中小型边坡或基础监测环节仍广泛应用,核心优势体现在对基础指标的可靠捕捉。

地表位移监测作为最基础的传统方法,通过测量边坡表面点位空间位置变化判断坡体稳定性。常用全站仪、水准仪等工具,在边坡表面布设监测基准点与观测点,定期测量观测点相对基准点的平面位移与垂直沉降数据。该方法适用于表面变形明显的边坡,操作流程简单且数据解读直观,坡体裂缝初期可通过位移数据初步判断变形趋势,但受人工操作限制,监测频率较低,无法实现连续监测。

裂缝宽度监测聚焦边坡表面裂缝发展,是判断局部失稳的重要手段。在裂缝两侧布设标点后,借助游标卡尺、裂缝宽度计等工具,通过测量标点间距离变化获取裂缝宽度数据。监测需重点关注裂缝是否出现新分支、宽度是否突然增大等失稳前兆,其设备成本低,适用于各类边坡局部监测,但监测范围有限,需结合其他方法实现全面覆盖[2]。

地下水位监测针对降水入渗引发的失稳风险,通过掌握边坡内部地下水位变化评估水对稳定性的影响。在坡体内部布设水位观测孔,利用水位计测量不同深度水位数据,分析水位变化与降水、边坡变形的关联。当地下水位快速上升时,需警惕岩土体饱和软化导致的失稳风险,该方法对水文地质条件复杂的边坡尤为重要,但观测孔布设需结合地质勘察结果,避免因位置不当影响数据准确性。

三、山区高速公路路基高边坡稳定性监测的智能化方法

随着信息技术与工程监测的深度融合,智能化监测方法凭借实时性强、精度高、自动化程度高等优势,成为解决山区复杂环境监测难题的核心技术支撑。

GNSS实时动态监测技术实现边坡地表位移的连续自动化监测。通过在边坡关键位置布设GNSS监测站,接收卫星信号并实时传输至数据处理中心,利用差分定位技术计算监测点的三维坐标变化,监测精度可达毫米级。该技术不受天气、地形影响,能够24小时连续工作,在暴雨、大雾等恶劣天气下仍可稳定运行。对于地形陡峭、人员难以到达的高边坡,无需人工现场操作即可完成数据采集,大幅提升监测安全性与效率[3]。

光纤传感监测技术可实现边坡内部参数的分布式监测,其核心是利用光纤的光传输特性,将边坡变形、应力等物理量转化为光信号变化。将传感光纤嵌入边坡岩土体或铺设于支护结构中,当坡体发生变形时,光纤产生微弯或拉伸,导致光信号的相位、强度发生改变,通过解调设备分析这些变化即可获取监测数据。该技术能够实现长达数公里的连续监测,精准定位边坡内部应力集中或变形异常的区域,为判断边坡深层失稳风险提供依据。

无人机遥感监测技术通过空中视角实现边坡整体稳定性的快速评估。搭载高清摄像头、红外热像仪等设备的无人机,可对高边坡进行全方位航拍,获取高分辨率影像数据。通过影像拼接与三维建模技术,构建边坡数字模型,对比不同时期的模型差异,分析坡体表面变形特征。红外热像仪还可检测边坡表面温度异常区域,这些区域往往对应地下水渗漏或岩土体松动部位,为隐患排查提供线索。该技术监测范围广,数据获取速度快,适用于大面积边坡的周期性监测。

无线传感器网络监测技术构建多参数协同监测体系。由大量微型传感器节点组成的网络,可同时采集边坡岩土体含水量、温度、应力及环境降水量等多维度数据,通过无线通信技术将数据汇聚至网关,再传输至远程监测平台。传感器节点体积小、部署灵活,可深入边坡内部关键区域,实现对边坡内部与外部环境的同步监测。该技术支持传感器类型的灵活组合,能够根据边坡特性定制监测方案,为综合评估稳定性提供全面数据支撑。

四、山区高速公路路基高边坡稳定性综合监测体系的构建与实践

单一监测方法存在局限,构建“传统方法 + 智能化技术”的综合监测体系,结合分层监测策略与动态预警机制,是提升边坡监测效能的关键。

分层监测基于边坡结构特性精准覆盖:表层以无人机遥感、GNSS动态监测为主,捕捉地表位移与裂缝变化;中层通过光纤传感与无线传感网络,监测内部应力、含水量及局部变形;深层针对潜在滑动面,用钻孔倾斜仪等设备监测其位置与活动状态。各层数据相互印证,避免误判。

数据融合是体系核心。统一监测平台将位移、应力等数据标准化处理,通过算法挖掘指标关联,如分析降水与地下水位、边坡位移的联动规律,构建多参数稳定性评估模型,实现数据存储、实时分析与可视化展示。

动态预警保障成果转化:依地质条件与工程等级设定三级阈值。一级预警启动加强监测,二级预警组织现场核查并临时支护,三级预警立即交通管制与人员撤离。预警通过短信、平台推送直达责任人,确保响应及时。

结语

山区高速公路路基高边坡稳定性监测是保障工程安全的基础性工作,其方法选择需兼顾技术适用性与环境复杂性。传统监测方法在基础指标监测中仍发挥重要作用,智能化技术则为提升监测精准度与实时性提供支撑。构建分层协同的综合监测体系,结合数据融合与动态预警机制,能够实现对边坡稳定性的全面掌控。未来需进一步推动监测技术与工程实践的融合创新,提升监测体系的智能化与自动化水平,为山区高速公路建设运营提供更可靠的安全保障。

参考文献

[1]张立军.山区高速公路路基边坡稳定性及加固措施分析 [J]. 四川水泥,2023(4):257-258.

[2]李威.山区高速公路斜坡路基边坡加固治理及效果研究[J].西部交通科技,2024(1):86-88.

[3]丁沛君.山区高速公路边坡稳定性监测分析[J].交通世界,2024(9):48-51.

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