智能监测技术在岩土工程安全中的应用研究

引言

岩土工程作为重大工程，一直是研究的热点与难题。岩土工程建设过程的监测数据种类繁多且复杂，会出现不同程度的误差，给其在实践中的运用带来了极大的困难。为确保岩土工程建设稳步进行，避免出现安全问题，就必须加强岩土工程监测工作，对岩土工程监测误差来源展开研究分析，并就岩土工程监测误差问题提出合理有效的控制策略，切实保障最终的监测效果。

1 智能监测技术在岩土工程安全中的优势

在岩土工程中智能监测技术以其独特的优势，为工程安全提供了前所未有的保障。这一技术的运用不仅革新了传统监测手段，更是在精确性、实时性、预测能力以及效率提升等多个维度上展现了其无可比拟的价值。智能监测技术以其高精度的数据采集能力，显著提升了岩土工程的监测精度。传统的监测方法往往依赖于人工测量和定期巡检，这不仅耗时费力，且易受人为因素影响，导致数据的不准确或不完整。而智能监测系统通过集成传感器网络、物联网技术和大数据分析，能够实现对岩土体位移、应力状态、地下水动态等关键参数的连续、实时监测。这些高精度数据为工程师提供了更为详尽的工程状态画像，使得任何微小的异常变化都能被迅速捕捉，为及时采取应对措施赢得了宝贵时间。智能监测技术的实时性是其另一大亮点，在岩土工程中时间往往意味着安全。传统的监测周期较长，难以捕捉到瞬时的安全隐患，而智能监测系统能够及时反馈监测数据，通过云端平台或移动应用，工程师可以随时随地查看工程状态，实现对工程安全的即时监控。这种即时响应机制极大地缩短了从发现问题到采取措施的时间差，有效降低了事故发生的概率。智能监测技术在预测能力上的突破，为岩土工程的安全管理开辟了新路径。通过对历史数据的深度学习和模式识别，智能系统能够识别出岩土体变形、渗流等异常趋势，进而预测潜在的安全风险。这种基于数据的预测模型，比传统的经验判断更为科学、准确，为制定针对性的预防措施提供了有力支持。

2 智能监测技术在岩土工程安全中的应用

2.1 在边坡工程安全监测中的应用

边坡工程的安全主要取决于边坡体的稳定性，智能监测技术能够实时监测边坡的位移、应力、渗流等参数，及时发现边坡失稳的迹象。通过在边坡体不同部位布设 GPS 传感器和光纤光栅位移传感器，可以实时监测边坡的表面位移和内部变形；利用渗流传感器监测边坡体内的地下水渗流量和水位变化，分析地下水对边坡稳定性的影响；采用应力应变传感器监测边坡支护结构的应力状态，评估支护结构的安全性。当监测数据超过预设的阈值时，智能监测系统会自动发出预警信号，提醒管理人员采取加固、排水等措施，防止边坡失稳事故的发生。

2.2 在隧道工程安全监测中的应用

隧道工程具有隐蔽性强、地质条件复杂等特点，施工过程中可能面临塌方、涌水、管片变形等安全风险。智能监测技术可以对隧道的结构变形、围岩应力、渗漏水等进行全方位监测。在隧道衬砌上布设光纤光栅应变传感器，监测隧道结构的应变变化；利用地质雷达和红外探测技术监测隧道掌子面前方的地质情况，提前预警涌水、突泥等风险；通过位移传感器监测隧道的拱顶下沉、净空收敛等变形参数。借助物联网技术和无线传输技术，将隧道内的监测数据实时传输到地面监控中心，管理人员可以根据监测数据及时调整施工方案，确保隧道工程的安全施工。

2.3 在地基基础工程安全监测中的应用

地基基础的稳定性是建筑物安全的关键，智能监测技术能够监测地基的沉降、不均匀变形、桩身应力等参数，评估地基基础的安全状态。采用分层沉降仪监测地基土的分层沉降情况；利用应力传感器监测桩基的桩身应力和桩顶反力；通过全站仪监测建筑物的整体沉降和倾斜。智能监测系统可以对地基基础的监测数据进行长期跟踪和分析，预测地基的沉降趋势，当沉降量超过允许值时及时发出预警，为建筑物的安全运营提供保障。

3 智能监测技术应用的优化策略

3.1 优化监测点布设

监测点的合理布设是确保监测数据准确性和代表性的关键。应根据岩土工程的类型、规模、地质条件等因素，结合工程的潜在风险点，科学规划监测点的位置、数量和监测参数。在监测点布设过程中，可以利用数值模拟技术对工程的受力和变形情况进行分析，确定监测的关键部位，提高监测点布设的合理性和有效性。

3.2 收集传送数据

在岩土工程监测误差控制中，数据收集和传送是其关键的功能。根据工程实际需求，可采取 2 种主要传输方式。1）有线传输方案：通过电缆等物理连接介质建立稳定的数据传输通道，确保监测数据的完整性和实时性。该方式适用于传输距离较短、电磁环境复杂的工况条件。2）无线传输技术：针对特殊工况区域，可采用无线传感网络（WSN）、蓝牙等现代通信技术实现数据的高效采集与传输。这种传输模式具有部署灵活、扩展性强等技术优势，特别适用于大范围分布式监测场景。接下来就是在实际的应用中，选择合适的数据传输协议，如与 HTTP，FTP 等协议相结合，在数据有效传输和数据私密性控制等方面，设计出严格、详细的信息传送方案。其次，要对接收的资料进行适当处理和储存，可储存在本地或是云端，依应用需求选择适当的储存方法。为了提升数据的使用效果，还需要对数据进行清理、修正、分析和可视化管理。此外，对工程结构和地质情况等敏感资料处理也要对其进行监测、加密处理，并将其与身份认证、访问控制相结合，提高数据采集和传输精准性、保密性，减少在这一环节中的监测误差。

3.3 提升预警模型的准确性

预警模型是智能监测系统的核心，应不断优化预警模型的算法和参数，提高模型的预警准确性和及时性。可以利用历史监测数据和工程案例对预警模型进行训练和验证，根据工程的实际情况动态调整模型参数。结合专家经验和人工智能算法，建立多维度、多指标的预警模型，提高对复杂工程风险的识别能力。

3.4 加强人才培养

智能监测技术的应用需要具备岩土工程、信息技术、数据科学等多学科知识的复合型人才。应加强对相关人才的培养，通过高校教育、职业培训、学术交流等方式，提高从业人员的专业素质和技术水平。同时，鼓励企业与高校、科研机构开展合作，共同培养适应智能监测技术发展需求的人才，为智能监测技术在岩土工程安全中的应用提供人才保障。

结束语

智能监测技术在岩土工程安全领域的应用，不仅提高了监测的精度和效率，还为实现工程安全的预警、评估和决策提供了强有力的技术支撑。通过地质环境监测、工程结构监测和施工监测等多个维度的应用，智能监测技术展现了其在保障岩土工程安全方面的巨大潜力。

参考文献：

[1]李江川.岩土工程自动化监测系统及其实践研究[J].四川建材,2023,49(2):95-97.

[2]张宗浩,王继垚.浅谈岩土工程地质勘察中质量控制因素[J].中文科技期刊数据库(全文版)工程技术,2022(7):4.

[3]李文可.岩土工程勘察中常见的质量问题及控制措施[J].工程建设与设计,2023(4):35-37.