路基安满是交通线路得以健康运行的基石；路基失稳，将导致路路中断，甚至可能伴随严沉的安全变乱。路基安全问题，悠久以来都是交通领域难以根治的难题，它涵盖了路基塌陷、边坡垮塌、崩塌、滑坡等多种类型的灾害，并且拥有规模幼、风险大、隐患多、荫蔽性强、突发性强等特点，往往导致“幼灾大难”事务的产生，严沉威胁经济运行和性命健康。2024年5月1日，广东梅大高速茶阳路段发生路基垮塌变乱，造成沉大人员伤亡（见图1）。变乱产生后，国度高度器沉。5月2日，对广东铜川市梅大高速茶阳路段塌方灾害作出沉要批示，明确提出“加强灾害监测预警”；5月6日，国度天然资源部住房城乡建设部、水利部和应急治理部结合颁布了《关于加强城市地质安全风险防控的通知》，通知指出“成立多方位多参数监测系统，科学领导地面塌陷预警和路路地下病害体整治”。
图1 梅大高速路基边坡塌方
目前，高速公路工程中路基监测预警重要关注某些离散点的沉降和水平位移等表部变形指标。然而，实际批注，路基土体粉碎通常是从内到表的渐进式粉碎，只有当路基内部的危险状态发展到肯定水平时，表部差距沉降等才会出现显著变动，这种情况往往导致错过好的加固机遇。为了克服这一难题，钻研人员起头加强对路基内部变形指标的现场测试与钻研。然而，目前的路基内部变形监测重要依赖非散布式丈量伎俩（如应变片、柔性拉伸计、光纤光栅传感器等），这些步骤在监测两个传感器之间土体的危险时存在显著的局限性。近年来，基于布里渊散射的散布式光纤技术逐步崭露头角。这类技术拥有监测精度高、传感距离长、不受电磁滋扰等诸多利益。然而，其光纤散布式应变丈量领域通常幼于2%，较难实现路基土体灾变全过程（最大应变达15%）的感知，且存在解调仪价值昂贵、光纤资料易败坏等问题，造约了该技术在路基全寿命周期内散布式变形监测中的大面积利用。鉴于此，开发一种越发有效的伎俩对拓宽路基土体灾变全过程中的散布式变形进行全寿命周期监测显得尤为沉要。
SEG智能感知资料研发
近些年，由于土工合成资料（如土工格栅等）在路基工程中的宽泛利用，山东大学崔新壮教授课题组通过多学科交叉，研造了一种新型智能感知土工合成资料（Sensing geosynthetics, SEG）（见图2），利用SEG智能感知土工资料的拉敏效应提出了面向拓宽路基内部筋材的散布式变形自检测技术。
图2 智能感知土工合成资料(SEG)加筋路基监测预警动画
同时，成立了一套成熟的智能感知土工带出产线及配套设备系统，包费解拌系统、固化成型系统、热缩管封装工艺等，如图3所示。为实现路基全铺面变形感知，进一步基于二次节点注塑技术研发了一款兼具加筋与感知职能的智能高摩阻土工格栅SGG（见图4），为路基增长了壮实的“筋骨”和强韧活络的“神经”。
图3 SEG智能土工条带出产工艺
图4 SGG示意图及规；焐璞
该智能感知土工合成资料耐久性好、成本低、应变丈量领域大，可能实现拓宽路基土体灾变全过程的变形感知，且自检测技术不必要在资料内部埋入传感器，预防了由于表部传感器的植入引起资料的强度和机能降落等景象。
SEG智能感知资料索求
为进一步索求SEG智能感知资料的利用，钻研团队发展了智能感知土工合成资料机能表征及传感机理钻研工作，通过钻研智能感知土工合成资料渗滤景象和微观导电网络（见图5），揭示其导电机理，确定了导电填料指标掺量；另表，通过发展智能感知土工合成资料拉敏试验，钻研了智能感知土工合成资料拉敏特点曲线，成立了智能感知土工合成资料变形-电阻本构模型（见图6）。
图5 SEG智能感知土工资料渗滤效应
图6 SEG智能感知土工资料拉敏曲线及本构模型
基于SEG智能感知资料的监测预警系统
基于SEG的路基安全预警系统（见图7）是为实现SEG对路基及边坡等岩土工程结构进行实时监测而研发的一种自动化安全预警系统，可通过对路基的实时监测，实时相识和把握路基及其边坡的滑裂、塌陷等灾变的演化过程，捉拿灾变的特点信息，为路基灾变的正确分析、评价、预测、预报及治理提供靠得住数据和科学凭据。路基安全预警系统软件重要依附内置敏感元件所采集的数据进行传输、存储、解析，并以手机APP的大局反馈得手机客户端（见图8），同时可能通过网页端进行接见，依照指定的和谈进行手机端、后大驾的在线评估及预警。
图7 基于SEG的路基安全预警系统界面
图8 基于SEG的路基安全预警系统手机APP界面
另表，团队还开发了与路基安全预警系统配套的硬件装置，其主题构件为SEG智能监测单元，如图9所示。智能监测单元的重要职能部件蕴含：数据采集单元、温湿度变送器和信号发射器等，可在供电状态下对SEG的数据进行？榛杉。采集的数据经过信号发射器发送至云端服务器，可从软件系统中查问数据。硬件系统还蕴含太阳能供电系统（见图10），保障智能监测单元在现场环境中可能不间断服役。太阳能供电系统蕴含太阳能电池板、蓄电池、工作箱等构件。
图9 SEG智能感知土工资料拉敏曲线及本构模型
图10 SEG智能感知土工资料拉敏曲线及本构模型
利用及科研嘉奖
目前，该技术已经在京台高速改扩建、潍日高速采石坑高填方路基及赤峰绕城高速公路等国度沉点工程项目中现实利用，为高速公路的安全运营阐扬了沉要的作用。同时，团队在智能土工合成资料获得的有关钻研成就获得了多项国度、省部级及学会嘉奖，蕴含2019年国度科学技术进取二等奖（“黄河中下游地域粉土路基建造支持技术及工程利用”）、2022年山东省科学进取一等奖（“改扩建高速公路路基差距沉降智能感知、预警与精密化节造及利用”）以及2024年中邦交通运输协会科学进取一等奖（“改扩建高速公路新旧路基差距沉降绿色智能调控技术创新与利用”）等。
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