(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210565412.4 (22)申请日 2022.05.23 (71)申请人 广西北投 交通养护科技 集团有限公 司 地址 530201 广西壮 族自治区南宁市良庆 区金龙路2号广西能源大厦16楼 (72)发明人 王诗海　骆俊晖　黄海峰　畅振超　 莫鹏　廖来兴　陈远鹏　吴春伟　 吴宇航　曾富权　 (74)专利代理 机构 南宁智卓专利代理事务所 (普通合伙) 4512 9 专利代理师 吴世贵 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) E02D 1/02(2006.01)E02D 1/04(2006.01) E02D 33/00(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种土质边坡自动监测及稳定判定方法 (57)摘要 本发明提供一种土质边坡自动监测及稳定 判定方法， 属于边坡监测技术领域， 将现场测量 得到的土壤含水量与室内试验得到的含水率进 行修正， 获得较为准确的现场含水率值。 同时将 修正后的含水率值与室内得到的不同含水率与 黏聚力和内摩擦角关系曲线进行内插法计算， 获 得坡体实际黏聚力和内摩擦角值， 进而计算坡体 的稳定性， 给出判断依据。 采用土壤含水率测定 仪测量边坡土体的含水率变化， 并通过自动化设 备进行传输， 不仅可以测量边坡土体不同时间段 的土体含水率变化， 还能将测量的数据自动上 传， 提高了监测效率， 自动化程度较高， 省时省 力。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 114840904 A 2022.08.02 CN 114840904 A 1.一种土质边坡自动监测及稳定判定方法， 其特 征在于： 所述方法包括如下步骤： S1、 对所监测边坡的不同典型断面进行不同土层钻探， 获得具有代表性的不同土层的 钻探土样； S2、 将现场获得的不同土层的土样进行室内试验， 获得相关物 理力学性质参数， 得到不 同土体含水率 w与黏聚力c和内摩擦角 之间的变化关系曲线； S3、 将含水率测定装置与所测土体进行初步测量， 获得含水率数据， 得到含水率修正系 数α； S4、 将土壤含水率测定仪埋入不同深度处的钻探孔内， 测量土体内部不同深度处的含 水率值， 并接入自动化传输设备 上进行数据传输； S5、 将现场获得的含水率通过修正系数α 进行修正， 将修正后的含水率值与室内试验对 应的含水率进行自动内插法计算， 获得现场含水率 w对应的黏聚力c和内摩擦角 S6、 将获得的现场黏聚力c和内摩擦角 自动输入三维地质模型中进行分析计算； S7、 通过三维地质模型的计算获得坡体在此刻黏聚力c和内摩擦角 下的变形情况， 并 进一步计算边坡的安全稳定系数 Fs； S8、 基于安全稳定系数Fs判定边坡的稳定情况， 给出计算书， 是否需要采取进一步的加 固措施， 用以指导 边坡现场施工 。 2.根据权利要求1所述的一种土质边坡自动监测及稳定判定方法， 其特征在于： S1步骤 中， 依据设计图纸和地勘报告， 并结合现场边坡实际情况， 选择边坡可能滑移的断面， 设置 边坡监测 点， 不同土层的钻探深度与坡体可能失稳 的滑移深度有关， 应根据坡体土层分布 情况进行合理钻探 。 3.根据权利要求1所述的一种土质边坡自动监测及稳定判定方法， 其特征在于： S2步骤 中， 室内试验中获得的岩土力学参数包括土体容重γ、 含水率w、 黏聚力c和内摩擦角 通 过计算绘制不同含水率w条件下的黏聚力c和内摩擦角 之间的变化关系曲线， 并通过抗剪 强度公式 获得土体的抗剪强度， 将现场坡体不同土层分别命名为A1、 A2 …… AN， 相对应的容重分别为γ1 ‑0、 γ1‑1……γ1‑N， γ2‑0、 γ2‑1……γ2‑N， 黏聚力为c1 ‑0、 c1‑1……c1‑N， 内摩擦角为 4.根据权利要求1所述的一种土质边坡自动监测及稳定判定方法， 其特征在于： S3步骤 中， 含水率测 定装置包括GNSS天线、 蓄电池、 电路板、 传输电缆、 若干个含水率测定仪、 含水 率测针和太阳能板， 若干个含水率测定仪设置在土体的不同深度， 含水率测针设置在含水 率测定仪的侧边， 若干个含水率测定仪通过传输电缆与设置在地面电路板连接， GNSS天线 与电路板连接， 太阳能板与蓄电池连接充电， 蓄电池与电路板连接供电， GNSS天线将监测的 数据传给远程 客户端。 5.根据权利要求4所述的一种土质边坡自动监测及稳定判定方法， 其特征在于： S3步骤 中， 含水率测定仪还需要根据现场监测边坡情况做进一步的测定值修正， 得到修正系数α， 对将要使用的含水率测定仪埋入监测土体不同位置处， 测 量土体的含水率值， 同时取埋入 点的土体进 行室内试验， 获得室内含水率测定值， 将两者进 行对比分析， 获得含 水率测定仪 的修正系数α 。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114840904 A 26.根据权利要求4所述的一种土质边坡自动监测及稳定判定方法， 其特征在于： S4步骤 中， 所有土壤含水率测定仪 收集边坡各个孔位在不同深度对应下 的含水率值， 同时对测量 所得值进行修 正， 获得土体实际含水率 值。 7.根据权利要求4所述的一种土质边坡自动监测及稳定判定方法， 其特征在于： S5步骤 中， 将现场测量得到的含水率进行系统自动修正， 将修正后的含水率值与步骤S2中得到的 黏聚力和内摩擦角关系曲线进 行内插法计算， 获得现场实际含水率对应下的黏聚力和内摩 擦角值。 8.根据权利要求1所述的一种土质边坡自动监测及稳定判定方法， 其特征在于： S6步骤 中， 输入三维地质模型中进行分析计算的参数包括当前边坡土体的容重， 现场边坡实际黏 聚力和内摩擦角值， 将步骤S4中通过内插法计算得到的黏聚力和内摩擦角及相应土体容重 等参数输入三维地质模型中进行运行分析计算。 9.根据权利要求1所述的一种土质边坡自动监测及稳定判定方法， 其特征在于： S7步骤 中， 计算得到的三 维地质模型包括初始含水率、 初始 黏聚力以及初始内摩 擦角下的模型， 以 及由于含水率变化导致黏聚力和内摩擦角变化后的模型对比， 三维地质模型采用Mohr ‑ Coulomb弹塑性本构模 型进行计算， 边坡安全稳定系数Fs为抗滑力与滑动力的比值， 通过计 算获得当前含水率和内摩擦角对应的坡体变形图， 并与初始含水率和初始 黏聚力以及初始 内摩擦角计算得到的坡体模型进行对比分析， 得到坡体的变形量， 估算坡体的可能失稳滑 移土方量， 同时进一 步计算坡体的整体安全稳定系数 Fs。 10.根据权利要求9所述的一种土质边坡自动监测及稳定判定方法， 其特征在于： S8步 骤中， 通过对步骤S6中计算得到的安全稳定系数Fs进行自动对比， 当Fs＜1时， 边坡即将发 生破坏， 当Fs＝1时， 边坡处于极限平衡状态， 当Fs＞1时， 边坡处于稳定状态， 其中当Fs≤1 时， 边坡需要采取进一步的加固措施， 防治边坡产生滑坡， 同时给出相应计算书， 重复步骤 S5至S8可实现另一时刻含水率下的黏聚力和内摩擦角对应的边坡稳定情况。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114840904 A 3