一种边坡实时承载力极限监测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种边坡实时承载力极限监测方法，包括：(1)对场地环境、地形地貌、场地结构以及历史情况检测和调查；(2)根据检测结果确定监测方案，包括力学性能指标、监测点数量、布置位置及频率；(3)建立监测数学模型；(4)监测点布置传感器，收集监测数据上传云服务器；(5)云服务器接收并存储监测数据，结合监测数学模型对监测数据实时分析，得出实时安全系数FOS

【技术实现步骤摘要】
一种边坡实时承载力极限监测方法及系统
本专利技术涉及岩土及结构工程
，特别是涉及一种边坡实时承载力极限监测方法及系统。
技术介绍
现有针对山体、边坡的监测方法是采用了正常使用极限状态(SLS)监测方法，该SLS监测方法已被广泛采用在岩土及结构工程中。在不同的国家规范(中国建筑边坡工程技术规范GB50330-2013、中国建筑变形测量规范JGJ8-2016以及相关的英国规范、美国规范)中变形、倾斜、沉降、位移等都是关键的监测参数。一般而言,这些SLS监测方法的参数极限值是根据工程经验或经验法则而定。除此之外，这些极限值在不同的国家和地区实践中都有所不同。并且，SLS监测方法需要有经验的工程师直接得出关键监测数据，并作出快速决定，而不没有任何进一步的分析。所以现行SLS监测方法存在如下问题：(1)控制结构稳定性和安全性的最重要因素是材料强度和施加的荷载。SLS监测参数的变化只能够反映施加荷载的变化，但不直接关系到结构安全性水平；(2)SLS监测参数的极限值基于工程经验或经验法则而定义的，这些极限值不能反映结构的应力状态；(3)SLS监测方法中未考虑材料的特性。由此可见，上述现有的一种SLS监测方法仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种新的边坡实时承载力极限监测方法及系统，使其能更加科学合理、快速实时的准确反应出边坡的安全性能，提升监测效果，成为当前业界极需改进的目标。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种边坡实时承载力极限监测方法，使其能更加科学合理、快速实时的准确反应出边坡的安全性能，提升监测效果，从而克服现有的SLS监测方法的不足。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种边坡实时承载力极限监测方法，所述监测方法包括如下步骤：(1)对待监测边坡的场地环境、地形地貌、场地结构以及该监测边坡的历史情况进行检测和调查；(2)根据步骤(1)的检测和调查结果，确定边坡的一个监测剖面及所述监测剖面的监测方案，所述监测方案包括需要监测的力学性能指标、监测点数量、布置位置及频率；(3)根据步骤(1)所得到的检测和调查数据以及步骤(2)确定的监测指标和监测点信息，建立监测数学模型；(4)根据步骤(2)制定的监测方案，在确定的监测点处放置传感器，并收集各传感器的实时监测数据上传至云服务器；(5)所述云服务器接收并存储所述传感器上传的监测数据，结合建立的监测数学模型对监测数据进行实时分析，得出实时安全系数FOSins，所述实时安全系数FOSins的计算公式为：FOSins＝现有结构抵抗力负载能力(RC)/现有的负荷(L)；(6)根据计算得到的所述实时安全系数FOSins值的大小以及其与设计安全系数FOS值的比较结果，向监测终端发出实时预警信号，其中，所述设计安全系数FOS值的计算公式为：FOS＝设计结构抵抗力负载能力(Rd)/最大设计负荷(Lmax)。进一步改进，所述步骤(1)中场地环境的调查内容包括场地类别、不良地质作用及影响、地下水升降，了解所处环境的土质情况，土的黏聚力以及内摩擦角。进一步改进，所述步骤(1)中地形地貌勘察的内容包括测量场地标高、周围建筑物标和地下基础设施布置情况。进一步改进，所述步骤(1)中场地结构检测的内容包括了解监测区域建筑物的力学性能参数，包括(a)混凝土结构的材料力学性能、几何尺寸、配筋及构造的检测；(b)地基检测、基础检测、地基水平变形和沉降观测；(c)钢材料性能、构建尺寸与偏差、连接与构造检测；和/或(d)桥梁结构几何参数、桥梁结构线性与变位、构件材料强度、构件裂缝、支座与伸缩装置状态、索力、结构自震频率的检测。进一步改进，所述步骤(1)中历史情况调查内容包括如下一项或多项：(a)使用功能、使用荷载与使用环境；(b)使用中发现建筑结构存在的质量缺陷、处理方法和效果；(c)遭受过的火灾、爆炸、暴雨、台风地震等灾害对建筑结构的影响；(d)维护、改扩建、加固情况；(e)场地不稳定影响及地基不均匀沉降在建筑物上的反应；(f)当前工况与设计工况的差异，建筑结构在当前工况下的反应。进一步改进，所述步骤(2)中需要监测的力学性能指标包括孔隙水压力、荷载和压力数据；所述监测方案还考虑监测期间的气候状况。进一步改进，所述步骤(4)中传感器监测的数据包括地下水位、承受荷载、建筑物或边坡标高及沉降、房屋倾斜角度，且所述传感器监测数据均为动态实时数据。进一步改进，所述建筑物或边坡的标高及沉降监测采用无人机实现。进一步改进，所述步骤(6)中还包括将所述实时安全系数FOSins与时间关系绘制曲线的步骤，当所述实时安全系数FOSins低于设计安全系数FOS值时，发出实时预警信号。进一步改进，所述步骤(6)中监测终端包括手机端APP、PC端和监测区域现场报警单元中的一种或多种。进一步改进，所述实时预警信号包括不同等级的预警信号，若所述实时安全系数FOSins值低于1.0时，则向所述监测终端发出一级预警信号，若所述实时安全系数FOSins值处于1.0至FOS-2Δf范围值时，则向所述监测终端发出二级预警信号，若所述实时安全系数FOSins值处于FOS-2Δf至FOS-Δf范围值时，则向所述监测终端发出三级预警信号，若所述实时安全系数FOSins值处于FOS-Δf至FOS范围值时，则向所述监测终端发出四级预警信号，其中，进一步改进，所述待监测边坡确定多个监测剖面，并根据所述步骤(1)至步骤(5)计算每个监测剖面的实时安全系数FOSins，找出计算得到的实时安全系数FOSins中的最低值，并根据所述实时安全系数FOSins的最低值以及其与设计安全系数FOS值的比较结果，依据所述步骤(6)向监测终端发出实时预警信号。本专利技术还提供一种边坡实时承载力极限监测系统，包括：监测数学模型建立模块，用于根据场地环境、地形地貌、场地结构检测结果和监测区域历史情况调查结果，以及确定的监测方案，建立监测数学模型；传感器组，包括根据监测方案布置在各监测点处的多种传感器，所述多种传感器与云服务器连接；云服务器，用于收集所述传感器组中各传感器采集的监测数据，存储并结合所述监测数学模型对监测数据进行实时分析，得出实时安全系数FOSins，再根据得出的实时安全系数FOSins值的大小以及其与设计安全系数FOS值的比较结果，向监测终端发出不同等级的实时预警信号；监测终端，用于与所述云服务器连接，接收监测数据和预警信号，所述监测终端包括手机端APP、PC端和监测区域现场报警单元中的一种或多种。采用这样的设计后，本专利技术至少具有以下优点：本专利技术边坡实时承载力极限监测方法考虑边坡及其建筑物结构的场地环境、地形地貌、场地结构以及该监测区域的历史情况，详细了解场地材料特性、能力和力稳定性能，制定科学合理的监测方案及监测指标，建立监测数学模型，并通过实时采集各种IoT传感器的动态监测数据，再通过云服务器对数据的及时分析，得出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种边坡实时承载力极限监测方法，其特征在于，所述监测方法包括如下步骤：/n(1)对待监测边坡的场地环境、地形地貌、场地结构以及该监测边坡的历史情况进行检测和调查；/n(2)根据步骤(1)的检测和调查结果，确定边坡的一个监测剖面及所述监测剖面的监测方案，所述监测方案包括需要监测的力学性能指标、监测点数量、布置位置及频率；/n(3)根据步骤(1)所得到的检测和调查数据以及步骤(2)确定的监测指标和监测点信息，建立监测数学模型；/n(4)根据步骤(2)制定的监测方案，在确定的监测点处放置传感器，并收集各传感器的实时监测数据上传至云服务器；/n(5)所述云服务器接收并存储所述传感器上传的监测数据，结合建立的监测数学模型对监测数据进行实时分析，得出实时安全系数FOS

【技术特征摘要】
1.一种边坡实时承载力极限监测方法，其特征在于，所述监测方法包括如下步骤：
(1)对待监测边坡的场地环境、地形地貌、场地结构以及该监测边坡的历史情况进行检测和调查；
(2)根据步骤(1)的检测和调查结果，确定边坡的一个监测剖面及所述监测剖面的监测方案，所述监测方案包括需要监测的力学性能指标、监测点数量、布置位置及频率；
(3)根据步骤(1)所得到的检测和调查数据以及步骤(2)确定的监测指标和监测点信息，建立监测数学模型；
(4)根据步骤(2)制定的监测方案，在确定的监测点处放置传感器，并收集各传感器的实时监测数据上传至云服务器；
(5)所述云服务器接收并存储所述传感器上传的监测数据，结合建立的监测数学模型对监测数据进行实时分析，得出实时安全系数FOSins，所述实时安全系数FOSins的计算公式为：
FOSins＝现有结构抵抗力负载能力(RC)/现有的负荷(L)；
(6)根据计算得到的所述实时安全系数FOSins值的大小以及其与设计安全系数FOS值的比较结果，向监测终端发出实时预警信号，其中，所述设计安全系数FOS值的计算公式为：
FOS＝设计结构抵抗力负载能力(Rd)/最大设计负荷(Lmax)。


2.根据权利要求1所述的边坡实时承载力极限监测方法，其特征在于，所述步骤(1)中场地环境的调查内容包括场地类别、不良地质作用及影响、地下水升降，了解所处环境的土质情况，土的黏聚力以及内摩擦角；
地形地貌勘察的内容包括测量场地标高、周围建筑物标和地下基础设施布置情况。


3.根据权利要求2所述的边坡实时承载力极限监测方法，其特征在于，所述步骤(1)中场地结构检测的内容包括了解监测区域建筑物的力学性能参数，包括(a)混凝土结构的材料力学性能、几何尺寸、配筋及构造的检测；(b)地基检测、基础检测、地基水平变形和沉降观测；(c)钢材料性能、构建尺寸与偏差、连接与构造检测；和/或(d)桥梁结构几何参数、桥梁结构线性与变位、构件材料强度、构件裂缝、支座与伸缩装置状态、索力、结构自震频率的检测。


4.根据权利要求3所述的边坡实时承载力极限监测方法，其特征在于，所述步骤(1)中历史情况调查内容包括如下一项或多项：(a)使用功能、使用荷载与使用环境；(b)使用中发现建筑结构存在的质量缺陷、处理方法和效果；(c)遭受过的火灾、爆炸、暴雨、台风地震等灾害对建筑结构的影响；(d)维护、改扩建、加固情况；(e)场地不稳定影响及地基不均匀沉降在建筑物上的反应；(f)当前工况与设计工况的差异，建筑结构在当前工况下的反应。


5.根据权利要求1所述的边坡实时承载力极限监测方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：区兆光，
申请(专利权)人：北京国泰佳业科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11