[00136548]岩土环境安全监测仪器系统及其防灾减灾应用

滑坡等地质灾害、重大危险源尾矿库垮塌、公路铁路边坡坍塌、建筑基坑垮塌等岩土类环境的灾变,已成为严重影响人类生活和生产的公共安全问题。而长期以来,因岩土环境的特殊性,监测传感器和仪器方面存在很多盲点和缺陷,岩土特性测试技术缺乏,岩土环境灾变的力学分析模型单一以及状态判定方法亟待改进。为此,本项目在岩土环境监测新型传感器和仪器以及多源信息综合监测、岩土分析试验装置、岩土灾变力学分析方法和预警预报等方面,开展了系列研究,并取得了大量的防灾减灾的应用成果。 主要技术创新点： 1.地下位移的集成传感器和测量仪器 集成了霍尔效应、电磁互感效应、MEMS微悬臂梁谐振效应等物理效应,形成了集成传感器单元和由单元组成的柔性入地集成传感器串。通过根据MEMS微悬臂梁谐振效应测斜可测出集成传感器单元相互间的轴向夹角θ,根据霍尔效应、互感效应测出集成传感器单元两两间的综合等效电压uo,再根据电磁场理论推导出集成传感器单元两两间的轴向夹角θ、综合等效电压uo和水平相对位移d的测量函数关系,从而实现岩土体地下的变形状态测量。 2.岩土变形分布式测量传感电缆及仪器 该项技术是继光纤分布式变形测量技术后的第二种分布式变形测量技术,是基于平行传输线的特性阻抗的变化、电感值的变化可实现岩土体大变形的分布式测量,这对于没有裂缝的岩土体、尾矿坝、公路铁路边坡的变形监测极为有效,解决了岩土体大变形“变处未测、测出未变”的大难题。 3.岩土环境灾变力学试验装备和岩土灾变状态判定技术 研制出柔性边界等应力加载试验技术及装置、地下承压水可控动力加载试验技术及装置,解决了土石混合体大尺度、大变形、非均匀、多参数的力学试验方法,揭示了岩土体尤其土石混合体变形与强度特征,证实了传统的应力强度准则不能表征土石混合体的破坏特性,提出了判别土石混合体破坏状态的应变强度准则。 4.远程高精度实时降雨量测量方法和仪器 降雨是岩土环境发生灾变的最主要诱发因数,精确的降雨量测量对准确研究灾害形成过程、预警预报有重要的意义。提出并实现了虹吸排水过程降雨量测量自补偿方法结合动态测量（模型化测量+预测测量）方法的新型降雨量测量仪器,其精度为误差小于1%。 5.岩土环境多源信息综合测量仪器系统和预警预报分析软件 将前述的独有技术、理论成果和其他测量技术结合,形成了超过8种自主研发的岩土环境测量仪器所组成的仪器系统;融入了岩土力学研究成果--岩土灾变状态判定技术,开发成岩土灾变的预测预报软件;软件嵌入了综合仪器系统,形成了完备的岩土环境监测系统。 共获得15项发明专利、10项软件著作权;发表50余篇学术论文,其中在仪器类的TOP期刊发表论文6篇（SCI收录,If1.5-2.0）。项目成果已被国家安全生产监督管理总局遴选为安全生产先进适用技术。已在全国各地地质灾害隐患点、尾矿库的监测中推广应用,保护人数达200万以上。