无损检测技术 课件 5.2边坡土体裂缝监测技术

模块五远程监测技术任务5.2边坡监测技术《无损检测技术》工程物联网智能监测概述

工程物联网智能监测系统：基于3/4G、物联网、计算机信息技术、传感器、嵌入式软/硬件、无线通信等技术而建立起来的一套远程实时在线监测系统。系统通过传感器数据采集、数据传输设备实时采集各种监测对象的变形、环境等数据，并对监测数据进行统一处理、分析、评估及预警。智能监测系统构成-技术对比类别传统监测智能监测时效性很难保证数据稳定，尤其在恶劣天气条件下不受天气影响实时自动监测连续性前后数据连续性及可比性较差前后数据连续，数据相关性、可靠性较高分析评估数据繁琐复杂，缺乏专业人才，分析困难数据准确可靠，大数据处理分析成本投入庞大的人力物力及时间用于采集数据自动化采集，减少人员投入采集时间采集频繁，工作量大（每次都需要人工到现场采集）随时自动周期性采集监测数据，高效便捷。安全性恶劣环境下对于监测人员的安全很难保证专用设备远程采集数据，无需人工干预，安全稳定智能监测系统构成-架构感知层：通过传感网络获取边坡结构的各种参数信息，是整个系统的核心。网络层：主要实现数据的转发和传送。应用层：对网络层传递的数据进行收集、存储和管理。

架构目录目录ContentsContents23边坡智能监测系统构成1边坡智能监测实施案例边坡智能监测概述边坡智能监测系统概述2017年6月24日四川阿坝州茂县叠溪镇新磨村新村组富贵山山体突发高位垮塌，此次滑坡造成100余人遇难。

茂县叠溪镇山体垮塌事故事故原因：该地处于地震断裂带，历史上多次地震对山体造成影响，加之连日降雨，内外因共同作用诱发的高位远程崩滑碎屑流灾害。边坡智能监测系统概述2019年3月15日18时，山西省临汾市乡宁县枣岭乡发生山体滑坡，造成20人死亡、13人受伤。临汾市乡宁县枣岭乡山体滑坡事故事故原因：由于滑坡区原始地形三面临空，长期降水入渗在黄土特定层位中形成软弱结构面，冻融作用降低了土体强度，坡体在重力作用下沿软弱结构面剪出形成滑坡。边坡智能监测系统概述2月22日13时许，内蒙古阿拉善盟阿拉善左旗新井煤业公司一处露天煤矿发生坍塌。据央视新闻消息，截至18时许，内蒙古煤矿坍塌已致2死6伤53失联。新井煤业公司一名知情人告诉紧急呼叫,事发地露天煤矿挖得很深了，煤矿坍塌后和地震一样，塌下来是石头和土，失联的被埋人员大部分为翻斗车、挖掘车司机。内蒙古阿拉善盟阿拉善左旗煤矿坍塌事故/o/2023-02-23/doc-imyhsfhw8625475.shtml?cre=tianyi&mod=pchp&loc=3&r=0&rfunc=34&tj=cxvertical_pc_hp&tr=181边坡智能监测系统

边坡智能监测系统基于物联网感、传、知、用等技术，对边坡的关键参数进行实时监测。获取边坡结构的安全状态、支护结构的支护能力等，对边坡灾害发生前的整体稳定性做出判断，快速做出灾害发生前的预/报警，为防灾减灾提供依据。边坡智能监测系统-监测参数监测项目监测参数监测设备安装位置边坡监测表面位移GNSS边坡表面土体内部位移固定测斜仪边坡关键位置土体裂缝拉线式位移计有较大裂缝的部位支护结构倾斜倾角仪挡土墙锚索拉力锚索计锚固端地下水位水位计地下常水位线以下孔隙水压力孔隙水压力计边坡关键位置降雨量雨量计边坡空旷处边坡智能监测概述-监测依据标准类型标准名称标准类型标准名称国家标准边坡工程勘察规范（YS_T5230-2019）国家标准露天煤矿边坡变形监测技术规范（GB/T37697-2019）国家标准煤炭工业露天矿边坡工程监测规范（GB51214-2017）行业标准水电工程边坡安全监测技术规范（DL/T5796-2019）学会标准结构在线监测系统设计标准（CECS333:P2012）地方标准路基边坡变形远程监测预警系统技术标准（DB37/T5192—2021）学会标准滑坡防治工程勘查规范（DZT0218-2006）地方标准高速公路边坡工程监测技术规程（DB35T1844-2019）

学会标准结构在线监测系统运行维护与管理标准（T/CECS652-2019）国家标准建筑边坡工程技术规范（GB50330-2013）国家标准建筑边坡工程技术规范（GB50330-2013）行业标准岩土工程监测规范（YS5229-1996）目录目录ContentsContents231边坡智能监测实施案例边坡智能监测概述边坡智能监测系统构成边坡智能监测系统构成-拓扑图边坡智能监测系统构成-传感器全向位移计拉线式位移计倾角仪锚索计孔隙水压力计雨量计GNSS地下水位计边坡智能监测系统构成-传感器-全向位移计全向位移计由一系列连续相接的MEMS加速度传感器构成，系统可自动确定每个传感器单元的空间形态，从而实现对目标物的三维变形监测。主要适用于测量基坑、地质灾害边坡、土石坝、面板坝、路基、隧道收敛、岩体滑坡等支护结构深层水平位移等。量测方向：3维度（X、Y、Z三向）；角度量程：0～360°；分辨率：0.0003°；系统稳定性：优于±0.5mm（38m）；抗扭精度：优于0.5°；防水保证：水下300m/3Mpa；输出信号：RS485；工作温度：-40～70℃。边坡智能监测系统构成-传感器-全向位移计安装步骤：拼装并安装测斜管：将两根测斜管通过连接头进行连接，通过铆钉或者螺丝进行固定接头处。测斜管通过固定装置将测斜管固定在洞口，连接好两根测斜仪后往下放测斜管，接着安装另一根，直至测斜管下到地面，并且测斜管管槽需朝坡体滑动方向。安装传感器：安装传感器时，传感器滑轮需要统一朝向，朝坡体滑动方向，在安装单根固定测斜仪时，需要记录传感器的安装顺序，并通过钢丝绳串联传感器顶端进行受力；传感器布线：所有传感器需要提前计划安装位置，位置所对应的传感器编号，标签纸上需写明传感器编号，然后贴在线头处，对传感器识别和维护至关重要；传感器保护：制作保护监测点位时，为方便维护，可制作井盖进行保护，井盖制作时，定制一个适合井盖尺寸的盒子，然后浇筑混泥土将井盖固定。在制作时提前穿好线管，保证线缆能正常穿出到机箱。

边坡智能监测系统构成-传感器-拉线式位移计拉线式位移计采用电位器式位移传感器，它通过电位器元件将机械位移转换成与之成线性或任意函数关系的电阻或电压输出。由于与被测物体软性连接，所以抗震动性能优越，安装简便，能适应恶劣环境。适合中、短距离精密直线或曲线位移测量。主要性能指标有效行程：0～500mm；综合精度：±0.05%F.S；分辨率：0.1mm；输出信号：RS485；工作温度:-20～85℃。边坡智能监测系统构成-传感器-拉线式位移计安装步骤：台墩制作：在需要监测区域内用混泥土浇筑一个混泥土台墩，台墩高于边坡坡面。底部在浇筑一个固定点位。传感器安装：用自攻丝将传感器固定在混泥土台墩上，钢丝绳从传感器端拉到监测底部固定端，钢丝绳穿入线管进行保护，然后埋入表层土里。拉线式位移计的拉线方向应当垂直于被测裂缝方向，拉线位移计的线在固定拉线时，从传感器内拉出三分之一的线。保护拉线上，可穿上pvc管进行保护。边坡智能监测系统构成-传感器-倾角仪倾角仪是公司针对工业现场控制领域推出小体积高精度型的双轴倾角仪，采用RS485串行通行接口，该产品集成MEMS倾角单元，采用电容微型摆锤原理，可轻松实现双轴与单轴倾角测量。用于测量各结构物的倾斜、变形等。主要性能指标量程：±90°；分辨率：0.001°；绝对精度：±0.01°RMS；长期稳定性：<0.02°；响应时间：0.02s；输出信号：RS485；防水等级：IP67。边坡智能监测系统构成-传感器-倾角仪安装步骤：先将传感器固定在安装支架上，确定安装位置。钻孔，安装膨胀螺丝，将支架初步固定。通过水平尺，将传感器调平，使传感器与被测面平行；传感器轴线与被测量轴线必须平行，两轴线尽可能不要产生夹角。然后拧紧膨胀螺丝，固定传感器，确保不松动。所有传感器做好标记以便区分，延长传感器线缆并串联至总线，接入B型采集仪，做好线缆保护。边坡智能监测系统构成-传感器-锚索计锚索计适用于预应力锚索、锚杆、吊索拉索的荷载及其它重型荷载的监测。锚索计由多支振弦式传感器固定到高强度的合金钢圆筒上，传感器可监测作用在锚索计上的总荷载。内置温度元件可监测测点的环境温度。主要性能指标量程：2000kN；灵敏度：0.05%FS；非线性：≤0.3%FS；过载范围：50%；弦数：3；温度范围：-20～80℃。边坡智能监测系统构成-传感器-锚索计安装步骤：锚杆安装：监测锚杆安装相对简单，将传感器固定在锚杆上，前后加入垫片用锚具固定。锚索安装：安装时，锚索计受力面应与待测点压向力方向一致。先将锚索计安装在锚固垫座（锚板)上，钢绞线或锚索从锚索计中心孔穿过，锚索计置于锚板和工作锚之间，放置平稳。如发现几何偏心过大（仪器分测不等值，即为几何偏心）应即时予以调整。锚索计安装定位后应及时调零，读取初值。边坡智能监测系统构成-传感器-地下水位计水位计采用不锈钢隔离膜片的0EM感压传感器作为信号测量元件，并经过计算机自动测试，用激光调阻工艺进行了宽温度范围的零点和灵敏度温度补偿，它抗干扰、温度漂移小、稳定性高，具有很高的测量精度，是工业自动化领域理想的液位测量仪表。主要性能指标测量范围：10m；精度等级：±0.5％FS；稳定性能：±0.1％FS/年；工作条件：介质温度-40～60C；环境温度-40～85℃；温度补偿：-10～60℃；过载能力：200%满量程；响应频率：≤5Hz；温度漂移：±0.01%FS/℃(温度补偿范围内)；输出：RS485；防护等级:IP68。边坡智能监测系统构成-传感器-地下水位计安装步骤：确定传安装位置，钻孔，安装水位管，水位管底部用堵头堵住，防止泥沙进入，管外间隙回填泥沙。安装水位计，水位计外包裹细纱布，防止泥沙进入，记录水位计离地面深度，待水位稳定后，读取并记录安装初始水位。所有传感器做好标记以便区分，延长传感器线缆并串联至总线，接入B型采集仪，做好线缆保护。边坡智能监测系统构成-传感器-孔隙水压力计孔隙水压力计适用于测量流体压力、例如地下水位，坝体、土体的孔隙水压力等，也可以用来装在孔内，监测井和测压管的压力或水位混凝土或地基内的孔隙（或渗透）水压力。该传感器具有长期稳定，灵敏度更高，体积更小，防水性能高并且受温度影响小。主要性能指标(1)量程：0.3MPa；(2)灵敏度：0.05%FS；(3)非线性：≤0.5%FS；(4)温度范围：-20～80℃。边坡智能监测系统构成-传感器-孔隙水压力计安装步骤：1.确定传安装位置，钻孔，安装水位管，水位管底部用堵头堵住，防止泥沙进入，管外间隙回填泥沙。2.安装孔隙水压力计，孔隙水压力计外包裹细纱布，防止泥沙进入，记录孔隙水压力计离地面深度，待水位稳定后，读取并记录安装初始水位。3.所有传感器做好标记以便区分，延长传感器线缆并串联至总线，接入B型采集仪，做好线缆保护。边坡智能监测系统构成-传感器-风速风向仪风速风向仪采用三杯式外观设计，360°风速测量，具有数据信息线性度好，信号传输距离长;测量精度高，量程范围宽，稳定性好等特点。适用于用于工程机械(起重机、履带吊、门吊、塔吊等)领域，港口、码头、电厂、气象、索道、环境、温室、养殖、空气调节、节能监控、农业等领域。主要性能指标风速参数量程：0～30m/s；启动风力：0.4～0.8m/s；风向参数：量程:16个方向；启动风力：≥0.8m/s；使用环境：-20～+55℃，相对湿度35～85%非凝结。边坡智能监测系统构成-传感器-风速风向仪安装步骤：确定安装位置，安装位置应为开阔无遮挡地方，可以安装在配套立杆上、自制台墩上，或直接安装在被测物体上。钻孔，采用膨胀螺丝将传感器固定。所有传感器做好标记以便区分，延长传感器线缆，接入B型采集仪，做好线缆保护。边坡智能监测系统构成-传感器-雨量计雨量计是一种水文、气象仪器，用以测量自然界降雨量，同时将降雨量转换为以开关量形式表示的数字信息量输出，以满足信息传输、处理、记录和显示等的需要。适用于气象台(站)、水文站、地质灾害、山洪、农业、等有关部门用以测量液体降水量、降水强度等。具有精度高、稳定性好、体积小、安装方便等特点。主要性能指标1. 承雨口尺寸：φ200mm；2. 刃口锐角：40°～45°；3. 分辨力：0.2mm；4. 雨强范围：0.01mm～4mm/min（允许通过最大雨强8mm/min）；5. 测量准确度：≤±3%；6. 发讯方式：两路干簧管通、断信号输出。边坡智能监测系统构成-传感器-雨量计安装步骤：确定传安装位置。制作墩台，钻孔。根据现场环境进行，将雨量计安装在立杆上然后将立杆固定在墩台上，或者直接将雨量计固定在墩台上；通过太阳能或市电为雨量计供电。所有传感器做好标记以便区分，延长传感器线缆并串联至总线，接入B型采集仪，做好线缆保护。

边坡智能监测系统构成-GNSSGNSS一体机是一款全系统高精度普适性变形监测产品，专门为满足各种精确到mm级的定位精度应用而设计。广泛用于高精度定位、导航、系统集成、航空航天、变形监测、科研院等行业应用通道：120通道；单点定位精度：水平：≤1.5m；高程：≤3m；伪距精度：GPS：L1、L2<10cm；BDS：B1、B2<10cm；载波相位精度：GPS：L1、L2<1mm；BDS：B1、B2<1mm；动态测量精度：水平：±(20+1×10-6×D)mm；垂直：±(40+1×10-6×D)mm；静态测量精度：水平：±(5+1×10-6×D)mm；垂直：±(8+1×10-6×D)mm；授时精度：20nsRMS；网络协议：Ntrip、TCP、IPMQTT；供电电压：6V～+25VDC；功耗：<0.5W；工作温度：-40℃～+75℃。边坡智能监测系统构成-GNSS安装步骤：确定安装位置。浇筑墩台，安装定制支架，若无市电，安装太阳能板。将GNSS安装在支架上。所有传感器做好标记以便区分，延长传感器线缆接入采集仪，做好线缆保护。振弦数据模块振弦数据模块是振弦式传感器激励、频率读取、温度转换的专业化读数模块，具有多种激励方法、传能够测量传感器信号质量、频率、频模、温度。体积小、精度高、稳定可靠；可测量绝大多数厂家的弦式传感器；2种测量模式：连续测量、单次测量；多种激励方法：高压激励、低压扫频。边坡智能监测系统构成-振弦采集边坡智能监测系统构成-采集仪多功能数据采集仪SEN-IMTS-BSEN-IMTS-B主要用于现场数据采集，调理和无线传输，为远程监测1oT系统的现场控制模块。数据采集仪最大负载传感器64个；采用总线式连接大量减少现场布线，降低成本；兼容国内外物联网领域多种传感器；体积小巧、可靠性高，功耗低，性能稳定；内置传感器算法库，设备配置简单明了；配套可视化的数据服务与管理软件；支持远程配置设备，随机了解设备状态。

边坡智能监测系统构成-采集传输终端系统-基本设置终端系统-采集设置终端系统-数据视图边坡智能监测系统构成-采集传输终端系统-基本设置终端系统-采集设置云端系统-设备统计云端系统-管理中心云端系统-采集设置云端系统-数据视图边坡智能监测系统构成-软件平台

升拓工程物联网智能监测系统软件平台是一套面向用户的多源信息处理、系统展示的监测系统，同时可对桥梁、隧道、边坡、大坝、尾矿库等监测对象的监测数据进行分门别类的数据及曲线展示，具有展示效果直观、软件操作便捷等优点。安全评价数据管理实时监测报表管理工程信息设置主要功能：系统管理边坡智能监测系统构成-软件平台

该软件平台采用B/S体系结构，以.NET为开发平台，平台通过BIM技术实现结构质量状况三维可视化展示。采取统一数据管理、统一角色管理、统一用户登陆、统一界面风格，构成一个开放统一的平台，构建分层的在线安全监测系统。BQIM可视化展示web与APP版随时可使用一体化展示平台预报警信息可采用页面显示及邮箱推送监测结构GIS地理定位功能主要特点：边坡智能监测系统构成-软件平台BIM可视化展示支持二维平面和BIM模型，可通过BIM实现被测结构三维可视化展示和管理。一体化展示平台一个账户可实现对不同设施结构同时进行监测，不同结构不同项目不必重复采购安装监测软件。定制拓展

根据用户需求，可二次开发定制。实时预警与信息上报当系统监测到异常状况发生时，可实时进行分级告警，同时可以通过软件界面、短信或电子邮件等形式向管理者上报，以便及时采取应对措施。监测结构GIS地理定位功能边坡智能监测系统构成-软件平台目录目录ContentsContents231边坡智能监测系统构成边坡智能监测概述边坡智能监测实施案例边坡智能监测实施案例南京牛首山八亩塘边坡监测八亩塘边坡主要由降雨及修建道路坡脚开挖等因素引起。该坡体中部出现多条横、纵裂缝，后缘出现张拉裂缝，后缘裂缝最大宽度达35cm，坡脚膨胀高度约1.6m。此外坡体多处出现小型滑坡，规模不等，均已发生滑动，滑坡整体处于蠕动变形状态。边坡智能监测实施案例南京牛首山佛顶寺边坡监测佛顶寺边坡受西侧基坑开挖及强降水影响，该边坡发生失稳现象，多处发育有地表张拉裂缝，落差0.4～0.6m并形成台坎，裂缝长10.5～42.3m，最大地裂缝落差0.8m左右，在切坡和降雨影响下，老滑坡复苏并产生新的滑坡地质灾害。边坡智能监测实施案