极端天气条件下山区公路路基稳定性监测与预警系统设计

受全球气候变化影响，暴雨、强降雪等极端天气频率明显上升，对山区公路的安全运营带来严峻挑战。山区地质结构复杂，路基一旦在强降雨等条件下失稳，极易引发滑坡、塌方等次生灾害。有效的监测预警系统是预防性维护与灾害应对的技术支撑。本文从山区路基特点出发，聚焦极端气候环境下的风险因素，探讨科学构建监测与预警系统的关键策略与实施路径。

一、极端天气对山区公路路基稳定性的影响分析

（一）强降雨诱发的渗流破坏机制

山区地带的地质构造多为砂土、黏土夹碎石等组成，抗剪强度较低，在连续降雨或突发强降雨过程中，雨水会迅速渗入路基填料和边坡土体内部， 造成孔隙水压力持续上升， 破坏土体原有的稳定结构。降雨引发的渗流作用逐渐削弱土颗粒之间的胶结力与摩阻力， 使得土体结构松动 生滑移、坍塌等地质灾害。大量雨水在坡面流动形成地表径流，在边坡局部地区形成冲刷带， 弱的风险，同时下渗雨水在土体中汇集形成饱和带，改变了原有的应力分布状态。若缺乏有效的排水与导渗设施，雨水长期积聚将持续软化路基材料，引起结构整体承载力下降。

（二）冻融循环造成的结构疲劳效应

高寒山区在冬季至初春时期普遍经历长时间的昼夜温差剧烈波动，造成路基填料中水分反复结冰与融化，形成典型的冻融循环过程。在冻结时水分膨胀，造成土体膨胀力上升，土颗粒间距增大，结构变形积累；在解冻时由于毛细作用与重力影响，融水下渗造成结构疏松，失去支撑力。多轮冻融循环下，路基结构的微裂缝不断增多，局部沉陷与侧向位移显现，对边坡稳定构成持续性侵蚀作用。冻融区域路基往往表现为长期性能劣化、整体稳定性逐年下降。在极端气温条件下，该过程加剧显现，带来不可逆的结构破坏。

（三）突发暴雪引发的荷载失衡问题

暴雪天气在山区路段中常伴随强风、低温、连续降雪等多重气候因素，在短时间内大量积雪附着于边坡、边沟与路基顶部，形成巨大静态与动态荷 的填方路 长期静压作用，会在原本压实不足或结构薄弱处出现沉降与移位现象。 表热量交换，导致下层土体长期处于冻结状态，进一步降低其承载力。在积雪融化期，表层水份集 路基或汇集于边坡根部，形成暂时性饱和区，加剧边坡稳定性恶化。暴雪融水中富含泥沙与腐殖质，增加渗流侵蚀作用，使坡面发生滑坍的可能性大幅提升。

二、山区公路路基稳定性监测与预警系统设计

（一）构建多源融合的监测感知网络体系

山区公路面临气候多变与地质复杂的双重挑战，单一传感设备难以实现对路基稳定状态的全面感知。为建立高覆盖率、高精度的监测网络，应整合位移监测、 孔隙水压、雨量、温度、土壤湿度、边坡倾角等多类型传感器，并按区域风险等级与地形条 测点选取需综合考虑滑坡历史、高差变化、结构薄弱带与交通通行量等因素，构建分布 采集网。感知节点采用低功耗广域通信技术保证数据实时传输与稳定性，结合边缘计算终端 筛选 降低中心平台运算负担。在部分重点路段引入地质雷达与地面激光扫描技术，提升对微 结构变形与隐患裂缝的识别精度。

（二）开发基于模型驱动的智能评估算法平台

为了实现对复杂地质灾害过程的精准预测与动态评估，监测系统需配套开发一个融合力学模型、统计模型与数据挖掘算法的智能评估平台。该平台以有限元分析构建路基变形机制的理论框架，结合实测数据不断修正与优化模型参数，提升评估精度。采用机器学习算法如支持向量机、随机森林等训练分类器，实现对不同监测数据特征下的灾害等级自动判断。平台运行中实时引入新的降雨、温度、位移等数据，通过动态更新回归关系提升模型适应性。在不同区域与季节条件下可切换专属子模型，强化系统的场景适应能力。智能算法输出结果以三维可视化形式呈现，明确展示高风险区、潜在裂缝带与应急干预路径，辅助管理人员进行精准决策与分级调度，推动山区道路灾害预防由经验型向智能型升级。

（三）设立分级响应的预警信息发布机制

科学的预警机制不仅要求准确识别危险状态，更需保障信息的有效传达与快速反应。在系统设计中，需对监测指标建立多级预警阈值，如常态监控、警示提醒、局部干预与紧急响应等不同等级，并将阈值逻辑与算法模型深度耦合。每当数据触发预警级别变化，系统将自动启动相应响应流程，如推送通知、启动巡查、发布交通管制建议等。预警信息通过短信、广播、移动端APP、路段可变情报板等多渠道同步发布，确保信息到达广泛覆盖并具备时效性。系统还应与交通调度中心、气象平台和应急响应系统对接，实现信息共享与联动指挥，避免因信息滞后或传达误差造成灾情扩大。响应机制应预设演练流程，周期性进行预案演练与能力评估，提升各单位协同处置能力，构建面向极端事件的快速反应链条与执行闭环。

（四）打造全周期闭环的数据管理与运维体系

山区路基监测系统运行环境复杂、设备密集，需建立稳定高效的数据管理与运维保障机制，支撑系统长期可靠运行。在数据管理方面，构建集成式平台统一管理不同源、不同格式的监测数据，设定标准化存储协议，确保数据标签清晰、结构统一、可快速检索。数据中心应具备自动清洗、分类归档、动态更新等功能，对异常数据进行标记与反馈，为建模与趋势分析提供干净高效数据源。在系统运维方面，需建立设备状态自检模块，实时监控传感器运行状况、通信链路质量与供电稳定性，发现异常自动报警。运维人员应定期巡检与检修重点设备，保持系统在线率与有效率。系统运行报告应定期生成并同步至监管平台，内容包括设备健康状态、风险预警分布、响应情况统计与维护日志，形成监测-管理-优化的全周期闭环，推动系统从建设向精细化运营演进。

三、结束语

山区公路路基在极端气候影响下表现出高度敏感性与突发性，传统静态监控模式已难以满足其灾害响应需求。通过构建多源感知网络、智能评估平台、分级响应机制与全周期数据管理体系，可以实现对路基稳定性的实时监测与动态预警，显著提升道路灾害防控水平。系统化、智能化、一体化的设计理念将成为未来山区交通安全保障体系的重要方向，助力实现交通工程的韧性发展与运营安全。

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