山区公路建设中的岩土工程监测与信息化控制.docVIP

山区公路建设中的岩土工程监测与信息化控制 　　 　　 　　 【摘要】山区公路建设中岩土滑坡因分布范围广、滑坡体空间分布状态复杂。为确保工程措施切合实际情况，有效地保证既有线运营安全，有必要对滑坡体进行动态监测，建立监测系统，加强对公路边坡稳定的长期监测。通过监测，了解加固工程受力状态、评价加固工程的作用效果，进而评价边坡的安全状态。检测采用地表变形监测和信息化控制相结合的方式，实现山区公路岩土工程监测工作的信息化。 　　 【关键词】山区公路建设;岩土工程;监测;信息化 　　 　　 1.山区公路边坡动态监测及测定试验 　　 1.1 边坡动态检测 　　 本滑坡因分布范围广、滑坡体空间分布状态复杂。为确保工程措施切合实际情况，有效地保证既有线运营安全。有必要对滑坡体进行动态监测，建立监测系统，加强对边坡稳定的长期监测。通过监测，了解加固工程受力状态、评价加固工程的作用效果，进而评价边坡的安全状态。检测采用地表变形监测和钻孔测斜相结合的方式，以钻孔测斜为主要的监测手段。 　　 依据滑坡治理设计方案和施工现场情况，该段边坡测斜观测共布置3个剖面9个钻孔。由于在测斜钻孔期间没有及时安放测斜管，加之前期开挖施工便道时破坏了部分测斜钻孔，使得原有测斜钻孔不能利用。根据实际工程状况，并考虑能有效监测边坡滑动情况，新施工的测斜钻孔仍采用3排9孔方案，每排所处的里程位置不变，孔距根据边坡实际情况进行调整。 　　 1.2 现场取样及相关试验 　　 依据监测断面所处里程、重新施工的测孔位置和边坡土体钻孔勘探资料，在现场取土可行的情况下。对不同里程，不同断面，不同深度，不同土质的土样进行有计划取样。 由于在所检测的三个断面上，2、3 号孔所在的 1 断面产生了较大的位移，而其余测孔所在的两个断面比较稳定，所以在取土里程方面主要考虑 1 断面和 2 断面所在位置。 　　 由于本次试验的目的是研究降雨对边坡影响，故重点对边坡表层和深度较小处进行取样。由于取土时没有钻心取土等大型工具，在边坡前缘进行大幅度的开挖取土又会对边坡造成破坏，甚至引起滑动。所以本次取土深度一般较小，主要依靠施工时边坡前缘刷坡留下的取土面。 　　 2.山区公路岩土工程监测与信息化系统设计 　　 2.1 硬件系统架构设计 　　 在山区公路监测系统应用过程中，部署在特殊区域的传感器节点往往是以簇的形式进行部署的，通过对监测区域压力、渗流、水位等参数进行采集，并且将数据远程发送到处理中心。从传感器网络角度来分析，节点所连接到的传感器该部署为集群（簇）拓扑的形式，虽然在不同的山区公路管理系统中，传感器集群（簇）的规模大小和位置可能会根据实际情况有显著的不同，但是对于应用程序来说，它们之间的通信协议是相同的。在簇中，簇头节点通过星形网络拓扑结构与有效半径范围内的簇头节点进行通信，并且支持数据同步。 　　 在顶层中，sink 节点通过与簇头节点进行通信形成完整的星型网络拓扑结构，该结构通过分布式机制完全满足低功耗、多点接入、异步操作的网络需求。在物理层，传感器网络主要由感知节点、簇头节点、协调器节点构成，1.感知节点（Sensor Node）：带有无线通信功能的传感器节点，可以将采集到的数据传输到簇头节点，实现对数据的监测;2.簇头节点（Cluster Head）：该类节点主要是在山区公路安全检测中，用于数据的接收与传递，在簇中，簇头节点可以在网络的拓扑结构下与任何节点进行通信，达到数据的同步;3.协调器节点（Coordinator Node）：协调器节点在无线传感器网络中主要作用为，在网络初始化时，负责组建无线传感器网络;在网络建立后，负责网关的作用，负责将网络中的数据传输到服务器中心或者将应用层的指令发送到网络中，协助完成对传感器节点的管理。 　　 节点硬件设计主要以 CC2530 为核心开发板，通过核心板与监测传感器在外围电路改造下，形成基于山区公路安全监测的硬件结构体系。在此，要求在上一章节所选用到的传感器均必须满足工业通信 RS485 标准，同时厂商提供数据采集、调用的协议栈。 　　 2.2 软件体系结构 　　 山区公路安全监测系统基于多任务代理的软件体系架构，其中主要由山区公路结构监测代理、数据管理器代理、健康监测应用代理和用户接口代理四部分组成。 　　 1.结构监测代理：在该体系结构中，每一个传感器节点都有结构监测代理，在整个运行的山区公路安全监测系统中，结构监测代理主要负责提供信号数据。山区公路结构监测代理主要基于传感器节点，通过访问监测区域传感器节点的数据源获取数据，然后将从代表节点获取到的数据提供给山区公路安全监测系统应用。 　　 2.数据管理器代理：数据管理器代理主要负责对监测区域传感器数据的发掘和管理，也可以扩展到传感器