基于BIM的桥梁运营期健康监测系统研究应用

文章以成都某斜拉桥为工程背景,建立了基于桥梁运营期的健康监测系统。通过将BIM与传统健康监测技术结合,实现了监测系统三维模型可视化;通过建立采集传输模块,实现数据的实时收集;通过部署于云计算中心的虚拟服务器和系统自诊断技术,实现了海量监测数据的智能分析和预处理;通过系统的多平台显示和视频联动技术,特别是手机APP软件的开发,使桥梁管理者能实时得到安全预警,随时掌握结构运营状态。通过对海量监测数据奇异率和缺失率的统计分析,以及超载事件预警,验证了本系统整体运行状态良好,监测数据可靠,安全预警高效。     

镇江烈士陵园边坡地质灾害远程监测预警预报系统开发及应用

以镇江烈士陵园西侧一边坡为研究对象,确定降雨量以及坡体位移为监测内容,用翻斗式雨量计对降雨量进行监测,基于GNSS技术的实时变形监测系统,通过分布在边坡的GPS设备,实时在线全自动监测边坡位移的变化,形成了高效、节能的边坡监测硬件系统;利用Visual C++网络编程技术,以SQL Server2005为后台数据库,自主开发了镇江市烈士陵园边坡地质灾害远程预警预报系统,实现数据的远程实时接收存储,为管理部门及时了解现场监测结果和快速决策提供了强有力软件支持;系统建立了降雨量统计预警模型,并集成了多种时间预测模型,形成了变形预测模型库,通过选取合适的预报模型,为边坡预警预报的可靠性提供有力保证;结合本项目当前监测数据,系统给出该边坡处于安全状态。     

基于Kalman滤波模型的边坡灾害自动化监测预警平台

由于传统边坡灾害监测静态、断续、离线、易干扰、易失效、全人工等问题与特点,现将物联网、云计算和基于Kalman滤波模型的三大技术应用于边坡灾害,研发一套适于边坡灾害特点的自动化监测预警平台系统。通过平台实现可视化、连续、实时在线、避干扰、不失效、自动化的监测方法,满足对监测对象的预警预报的准确性、及时性、智能化的要求,监测数据的采集、传输、处理和预警预报全部由自动化监测系统完成;提供合理、可靠的预警预报阈值和求算方法,准确确定边坡工程预警阈值;实现了对监测数据发展趋势的预测,同时根据监测数据大小和其变化趋势,确定预警等级并据此预警;规范了包含专家辅助决策系统的预警处置流程,做到快速、及时、多通道的信息发布和预警处置。     

基于分布式光纤应变感测的边坡模型试验研究

 光纤传感是近年来发展起来的一种分布式监测技术,这种方法在边坡工程监测领域有着巨大的潜力和应用价值。提出一种通过监测坡体应变分布来实现边坡稳定性评估的新方法,通过一组边坡模型试验,采用布里渊光时域分析(BOTDA)技术,对坡顶加载过程中边坡模型不同深度处的水平向应变进行连续监测。试验结果表明：经过热缩管封装的直埋式紧套光纤适用于边坡应变分布的监测;铺设传感光纤时,在关键位置预留自由段可达到温度补偿和精确定位的双重效果;边坡滑裂面的位置可以通过对分布式应变监测数据的分析大致推算出来。通过分析试验中受荷边坡变形和稳定性状态的演化过程,证明最大水平向平均应变值和边坡安全系数具有一定的经验关系。该研究成果为边坡稳定性评估和滑坡预警提供一种新的思路和方法。     

空天地一体化地质灾害监测体系建设及应用研究

铁路工程区域地质灾害风险将长时间、多形式存在,对区域社会经济发展和重大工程建设构成威胁。构建全面感知、真实分析、实时控制的地质灾害闭环控制体系,建立基于InSAR“空基大范围监测”+LIDAR“天基区域监测”+物联网传感器“地基点监测”的工程区域边坡、防护工程和大邻构筑物的空天地一体化的自动化监测预警体系。建立空天地一体化监测预警海量数据处理技术及三维可视化平台,利用WebGL、WebGIS、GPU并行处理和可视化技术,开展灾害海量数据处理与优化技术研究。研发地质灾害监测预警综合管控可视化平台,实现研究区地形地质等基础信息、倾斜模型等快速调用与展示。     

基于沉降倾角综合测量仪的边坡变形分析

依托某高速公路路堑边坡监测项目,采用沉降倾角综合测量仪,建立一套边坡自动化监测系统。通过该自动化监测系统,可以实现对边坡沉降情况的采集、传输和管理。监测数据表明,该系统监测数据精度高、采集效率高、数据具有时效性,该系统成功预警了该路堑边坡的滑坡灾害,提前发出预警信息,减少了不必要的人力、物力损失。建立的自动化监测系统测量精度高、仪器成本低,可在边坡监测项目中推广应用。     

边坡工程中监测数据场三维云图实时动态可视化方法

实现监测物理量空间数据场的三维实时动态可视化表达,是边坡工程安全监测三维可视化在线分析的关键。空间数据场三维可视化最直观的表达形式是三维云图,其绘制方法包括面绘制和体绘制,而体绘制方法是实现三维数据场实时动态云图绘制的首选方法。鉴于X3D灵活的场景交互和丰富的三维几何造型节点,通过生成用于监测数据场三维云图显示的几何载体TEN模型,在提取监测点坐标并形成监测数据场的基础上,应用空间插值算法得到TEN网格节点的监测物理量数值,并按照特定颜色表映射到网格节点的颜色域值,提出基于X3D技术的空间数据场三维云图体绘制方法。以某水电站坝肩边坡和某水电站谷肩堆积体为例,应用该方法实现边坡和堆积体监测数据场三维分布云图的实时动态可视化显示,直观地揭示监测对象的变形趋势和可能的变形破坏模式,为该方法在水利水电和岩土工程的边坡及地下工程安全监测领域的应用提供参考。     

边坡工程分布式光纤监测技术研究

 通过对边坡及其加固工程进行实时、在线监测,可掌握边坡的变形动态,对滑坡进行预警。分布式光纤传感技术与常规监测方法相比具有很大的优越性,如分布式、长距离、实时性和长期稳定性等,可满足加固工程安全监测和滑坡早期预警的要求。对布里渊光时域反射技术(BOTDR)的测量原理和优点进行介绍,设计一套基于BOTDR的新型分布式边坡监测系统,详细阐述工程应用中传感光纤的布设方法、光纤保护和温度补偿技术等。通过将传感光纤按一定的方式布设在加固工程及坡体内,并相互连接构成基于BOTDR的边坡分布式光纤监测系统,进而实现对整个边坡的远程分布式监测。以实际工程为例,对边坡分布式变形监测结果进行分析。结果表明,基于BOTDR技术的边坡分布式光纤监测系统能够准确地反映边坡及加固工程的变形情况,具有显著的优越性,可用于边坡稳定性的监测和预报。     

抚顺西露天矿区边坡灾害多源监测预警系统及工程应用

露天矿在我国分布广泛,受自然因素及工程扰动的影响,边坡崩塌、滑坡等地质灾害较为频发。针对露天矿区面积大、服务年限长、地质条件复杂的特点,以抚顺西露天矿区为工程背景,利用多源数据信息融合构建露天矿边坡灾害多维度协同监测与预警系统。基于采场区域位置、工程地质条件以及灾害分布特征,确定气象环境、地表、边坡以及周边重要建(构)筑物等主要监测对象,并建立反映露天矿边坡整体特征、局部特征和外部环境特征的多元监测指标体系;融合GNSS,InSAR,Li DAR和裂缝计等浅表层监测、分布式光纤深部原位监测、光纤光栅建筑物监测和边坡真实孔径雷达短临监测等手段,建立露天矿边坡灾害多维度协同监测系统,实现矿区边坡浅表、深部及周边建筑物的实时监测、周期性监测和灾害短临监测;通过对抚顺西露天矿区边坡灾害演化特征分析,将边坡位移速率作为预警指标,研究提出抚顺西露天矿区边坡灾害的预警等级和阈值;在已有地理信息的基础上,采用GIS、物联网等技术构建多参数、多维度、多时序的矿区地质灾害多源监测数据库,并开发露天矿边坡灾害可视化预警平台。实践效果表明,该系统能够快速、准确辨识矿区地质灾害隐患,大范围、高精度监测预警边坡灾...     

基于ArcGIS的三维可视化深基坑监测系统的研发及应用

采用Geodatabase作为空间数据模型,并基于Arc GIS Engine二次组件库技术和MATLAB BP神经网络模型,研发出集深基坑监测数据管理、预测预警分析、可视化表达于一体的深基坑监测系统,通过长沙地铁湘府路车站实例表明,该基坑监测系统能稳定处理大量监测数据。     

Case studies of high-sensitivity monitoring of natural and engineered slopes

High-sensitivity monitoring solutions are crucial for early warning systems of earth structures. In this paper, we discuss the design and implementation of such systems for natural and engineered slopes using two case studies. At the Gradenbach Observatory, one key element of the monitoring system is a large fiber optic strain rosette embedded in the slope. We demonstrate that the strain rosette can depict landslide deformations much earlier than geodetic sensors like GPS or total stations and is therefore well suitable for an early warning system. In a second application we report the construction of a reinforced earth structure using geogrids. A distributed fiber optic measurement system was installed to measure the current operating grade of the geogrids within the earth structure. About 2 km of Brillouin sensing cables were installed in the project area. It is demonstrated that the developed monitoring system is well suited for assessing the current state of health of reinforced earth structures.     

Development of a monitoring and warning system based on optical fiber sensing technology for masonry retaining walls and trees

Hong Kong has a long history of applying masonry retaining walls to provide horizontal platforms and stabilize man-made slopes. Due to the sub-tropical climate, some masonry retaining walls are colonized by trees. Extreme weather, such as typhoons and heavy rains, may cause rupture or root failure of those trees, thus resulting in instability of the retaining walls. A monitoring and warning system for the movement of masonry retaining walls and sway of trees has been designed with the application of fiber Bragg grating (FBG) sensing technology. The monitoring system is also equipped with a solar power system and 4G data transmission devices. The key functions of the proposed monitoring system include remote sensing and data access, early warning, and real-time data visualization. The setups and working principles of the monitoring systems and related transducers are introduced. The feasibility, accuracy, serviceability and reliability of this monitoring system have been checked by in-site calibration tests and four-month monitoring. Besides, a two-level interface has been developed for data visualization. The monitoring results show that the monitored masonry retaining wall had a reversible movement up to 2.5 mm during the monitoring period. Besides, it is found that the locations of the maximum strain on trees depend on the crown spread of trees.     

光纤传感技术在边坡稳定监测中的应用与发展

介绍了光纤传感技术的研究和应用现状,对边坡监测中可应用的光纤传感器进行了分析研究,并对各种光纤应变监测技术进行了比较,指出了光纤传感技术必将成为工程监测的首选.     

Soil strain-field and stability analysis of cut slope based on optical fiber measurement

A relatively small laboratory model of soil slope was constructed, and a special strain-sensing cable was embedded in the slope soil mass. The strain at different positions of the model slope was measured using pulse-prepump Brillouin optical time-domain analysis (PPP-BOTDA) technology during slope surface loading and slope cutting. The data measurements under loading were analyzed, and the co-deformation between the sensing cable and the artificial compacted soil mass is discussed. The results show that the specially designed strain sensing cable is co-deformed well with the soil after a loading of 225 kPa. The measurement data of the cut slope were analyzed in detail to elaborate the relationship between soil strain-field and slope stability. When the slope failed, the position of the sliding surface was coordinated with the strain anomaly area of the soil strain-field. A limit equilibrium analysis was then conducted to determine safety factors during slope cutting. This analysis allowed determination of the characteristic strains, reflecting the stability of the slope, which permitted the establishment of an empirical relationship between horizontal characteristic maximum strains and safety factors. The results were most effective in validating the use of the distributed optical fiber sensing technology for soil strain-field monitoring, for the purposes of evaluating slope stability and creating a warning system for landslides.     

SMW工法桩的分布式光纤监测系统的研发与应用

BOTDA作为一种新的分布式光纤传感监测技术,近些年在工程界得到了广泛重视,但其监测数据处理工作量大,本文结合某地区的基坑SMW工法桩BOTDA分布式光纤监测的工程实例,运用组件GIS技术开发出了一套面向SMW工法桩的分布式光纤监测数据管理系统。该系统具有监测数据自动入库、监测数据可视化、监测点实时预警等功能,为实际工程提供决策支持。     

小尺度和中尺度产烟模型烟气毒性评价研究

摘 要：以现行燃烧性能分级框架内的小尺度动态管式炉法和中尺度单体燃烧试验为产烟模型,选取典型阻燃和非阻燃材料开展燃烧产烟试验,利用FTIR等气体分析技术实时测量烟气组分数据,借助有效剂量分数（FED）等计算模型进行烟气毒性量化研究。结果表明：根据动态管式炉产烟气体分析计算的FED1值约为单体燃烧试验FED3max值的4～17倍;难燃材料单体燃烧试验获得的FED值较小,通常在0.15以下,而易燃材料的FED值则高达0.65;以小尺度动态管式炉和中尺度单体燃烧试验为产烟模型,应用毒性组分计算模型FED1和FED3,可对材料在火灾无焰燃烧（氧化热解）阶段和通风充足的有焰燃烧阶段的烟气毒性做出具有代表性的有效便捷评价。     

基于透明土技术土岩边坡滑移机理的模型试验研究

随着工程技术的飞速发展,土岩边坡滑移机理的研究具有重要的意义和工程应用价值。通过透明土模型试验研究坡顶荷载作用下土岩界面接触滑移机理和规律,实现了土岩边坡内部滑移变形的可视化。考虑了岩体Barton节理粗糙度系数、坡体角度和坡体高度等因素对土岩边坡稳定性的影响。利用粒子图像测速(PIV)和激光散斑技术,获得了土岩边坡在坡顶荷载作用下内部变形的特征。试验分析表明,土岩边坡的滑动可分为3个阶段:初始阶段、匀速阶段和加速阶段;在土岩边坡滑移过程中减小岩体Barton节理粗糙度系数、增大坡体高度、增大坡趾角度将引起边坡土体内部较大的位移,进而引发土岩边坡的失稳。采用双排抗滑桩的边坡防护措施后,有效地延缓边坡土体内部位移的发展,提高土岩边坡的稳定性。文中研究成果为揭示土岩边坡滑移机理及其工程防护的有效性提供了重要的理论依据,通过跟踪透明土颗粒的运动轨迹实现土体内部变形可视化的土岩边坡滑移提供了试验依据。     

基于图像分析的土坡离心模型试验变形场测量

开发了离心场条件下土坡离心模型试验变形场非接触测量技术并进行了实际应用。基于图像相关分析理论,开发了新的土坡离心模型试验过程中土体位移非接触测量系统以观测离心机运行中土坡的位移。针对简单土坡进行了离心模型试验,测量了土坡的位移场变化过程。测量结果规律性好,表明该非接触测量技术能够较好地测定离心模型试验中土体侧面任意点在任意时刻的位移,适用于离心场环境中土坡变形过程的测量。加载导致土坡在某些位置出现变形集中,意味着这些位置发生了应变局部化。应变局部化的发展与土坡破坏有着密切联系。