角度传感器在边坡监测中的应用研究

摘要

山体滑坡是山区频发的地质灾害,大量的滑坡灾害对人民生命财产造成了巨大的损失。滑坡灾害的发生是一个累积变形的过程,一般都有明显的前兆特征。边坡土体变形是边坡失稳最明显、最直观的反映,变形监测是对边坡稳定性评价的重要手段。根据边坡土体变形的参数对边坡进行稳定性评价,是变形监测的基础,是实现边坡变形定量评价的重要方法。边坡监测系统主要依靠先进的科学技术,运用传感器进行现场监测,获取边坡变形的特征参数,如位移矢量、位移速度、角矢量、应力、土体温度、雨量等,并利用现代通信网络技术实现边坡变形的远程实时监测,借助于各种分析方法,研究这些参数与边坡稳定性的关系,对边坡变形过程进行模拟,把握边坡变形远程的客观规律,对边坡的稳定性进行分析、预测,而实现边坡安全性预警,在减少滑坡等地质灾害、保护民众生命财产安全方面发挥着重要作用。
　　本文以角度传感器为基础,依托工程实践,研究角度传感器在边坡监测系统中的应用。根据角度传感器基本原理和边坡变形监测的工程特点,拟定了用角度和位移矢量进行边坡安全性评价的方案。按照方案,研究设计并制作了基于角度传感器的测斜仪设备,并采用一系列抗干扰设计措施,提升了测斜仪设备的系统性能,使之能稳定可靠地实现角度的测量,并将其应用于边坡监测系统中;针对测斜仪设备在研制过程中普遍存在的固定误差和比例误差,本文从坐标变换原理启发,提出了基于坐标变换原理和粒子群算法的误差校正算法用以解决设备误差问题,取得了较好的效果,使测斜仪能够满足边坡监测工程的技术要求;针对沪渝高速石忠路段边坡工程实际情况,综合考虑技术、经济、安全、稳定等多个维度,设计了基于角度、位移信息的联合测量方法,构建了边坡监测系统,获取了工程实地的实时数据;结合工程实际情况,建立边坡安全状况评价模型,根据强度折减法的原理,对位移、角度信息与边坡变形过程的关系进行分析,提出了基于位移、角度信息的边坡稳定性评价方法,实现了边坡安全性预警。