MEMS传感器在锚杆加固边坡监测中的应用研究

• 作者: 李文龙 高燕
• 来源期刊: 地球科学进展
• 关键词: 边坡 智能监测 MEMS传感器 锚杆
• 年，卷（期）: null,（null）
• 所属期刊栏目: 青年论坛
• 页码范围: 439-448
• 页数: 9页
• 分类号: P642.22
• 语种: 中文
• DOI: 10. 11867/j. issn. 1001-8166. 2019. 04. 0439.

摘要

滑坡破坏各种建筑工程，严重影响了人民生产生活以及国民经济的发展。锚杆作为边坡治理的主要手段之一，其施工质量与锚固效果难以直接监测。随着微机电系统（MEMS）技术的兴起与不断发展，MEMS传感器具有体积小、造价低和精度高等优点，使其从常规监测手段中脱颖而出，为地质工程监测提供了新的可能。通过设计模型试验，基于MEMS传感器探讨锚杆对边坡的加固作用。试验采用天然河砂，通过撒砂法堆坡，边坡坡角为45°，分有锚杆加固和无锚杆加固2组。以降雨触发滑坡，将MEMS传感器布设在边坡内部，实现对边坡内部各点的加速度、角度和角速度的实时连续监测。研究表明：当未加固边坡蠕滑开始时，边坡内部和坡脚处的加速度与角度发生渐变，边坡后缘与表面处的加速度和角度变化不明显，表明边坡蠕滑主要发生在边坡内部与坡脚处；滑坡发生时，边坡内部与坡脚处的加速度和角度率先发生突变，边坡后缘与表面的参数随后发生突变，表明砂土坡破坏的瞬间，其内部与坡脚处先发生滑动，边坡后缘与坡面随后滑动，为典型的牵引式滑坡。采用锚杆加固后，边坡只发生蠕滑，边坡内部、坡脚处与坡面的加速度和角度有明显渐变，边坡后缘的各指标几乎无变化，表明降雨条件下，加固后的边坡发生整体蠕滑，边坡坡角降低，不发生破坏。MEMS传感器能够实现低成本、高精度的连续实时监测边坡蠕滑的渐变规律，捕捉到滑坡发生时运动的明显突变，对研究边坡的滑动机制及滑坡预警有一定的应用价值，在地质工程监测领域具有广阔的应用前景。