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交通基础设施边坡性能:仪器监测的现在与未来

2024-01-24 15:35 浏览:24

交通基础设施边坡监测的未来 /MetaGeo

APA 格式引文：

Smethurst, J. A., Smith, A., Uhlemann, S., Wooff, C., Chambers, J., Hughes, P., Lenart, S., Saroglou, H., Springman, S. M., Lofroth, H., & Hughes, D. (2017). Current and future role of instrumentation and monitoring in the performance of transport infrastructure slopes. Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology, 50(3), 271-286. https://doi.org/10.1144/qjegh2016-080

研究亮点

● 交通基础设施中边坡监测的重要性：强调了监测工程基础设施边坡的关键作用，强调了故障如何严重影响运输系统。它讨论了在欧洲各地使用现场监测来评估斜坡修复的条件、风险和设计参数。

● 监控技术的进步和未来：最近的技术进步正在改变边坡监测。本文研究、考虑它们可能如何改变未来的监测实践，以及在边坡工程中集成更先进仪器的挑战。

● 数据管理和决策方面的挑战：指出了随着监测系统数据的增加，管理大型数据集和做出明智决策成为一项挑战。它强调了对连续、可靠数据的需求，并强调了安全关键监控系统中出现误报的可能性。

● 气候变化对边坡稳定性的影响：认识到气候变化是边坡稳定性的一个重要风险因素，极端天气事件加剧了破坏的可能性。更普遍地使用仪器可以帮助管理这些风险。

● 边坡监测的经济和实际考虑因素：讨论了仪器的经济方面、管理边坡性能的复杂性以及监测不同地质和环境条件的困难。强调了具有成本效益的、主动的边坡监测管理策略的重要性。

摘要：仪器经常被用来监测工程基础设施坡道的性能。本文探讨了仪器监测的当前作用，包括监测基础设施坡道的原因、通常安装的仪器及其测量的参数。文章随后调查了技术方面的最新发展，并考虑这些发展如何改变未来监测的使用方式，试图总结在坡道工程中更广泛使用仪器的障碍和挑战。这些挑战与仪器在更广泛风险管理系统中的经济性、更好地理解坡道的性能表现和/或性能丧失的方式、以及从更多数据中管理和做出决策的复杂性有关。

背景：仪器和监测在维护运输基础设施边坡（例如现代运输系统中的路堑和路堤）的安全性和可靠性方面具有关键作用。土质边坡破坏会严重影响道路和铁路，给交通带来风险甚至导致列车脱轨。

科学问题：本文深入探讨了为什么要监测基础设施边坡。主要挑战涉及风险管理中仪器的经济方面、了解边坡性能和退化以及基于大数据量的管理决策。

方法：常见的方法包括钻孔和安装仪器来测量土壤位移和地下水位。指出了目视检查的局限性以及对遥感、地震方法和激光雷达等更普遍的监测方法的需求。讨论了新颖的监测技术、其成熟度以及对边坡监测管理的潜在影响。其中包括自动化系统和更复杂的数据管理和处理技术。

结果：使用监测来评估条件和风险、设计修复并提供早期预警是必要的。尤其对大型、具有挑战性的地形进行连续、可靠和实时监控更是如此。新技术拥有彻底改变监测实践、提供增强的能力、成本效益和数据质量的巨大潜力。

结论： 关于仪器和监测方面，新的监测技术具有从根本上改变边坡监测实践的巨大潜力。它预计未来能够通过提供故障早期预警的系统来监控更多土方工程。关于风险管理和沟通方面，改进的边坡性能模型、更好的监测财务合理性以及增强的数据共享和沟通被确定为未来发展的关键要素。

图文赏析：

图. 英国诺森伯兰郡仿生学研究堤。该设施已用于了解与气候相关的土方工程行为并测试新的仪器方法（照片由英国纽卡斯尔大学 R. Stirling 提供）。

图. 挪威 XGEO 系统，显示根据雨水和融雪以及土壤饱和度数据确定的颜色编码的滑坡危险。危险图每天更新四次。

要点问答

Questions & Answers

█ 新仪器和监测技术的出现如何影响交通基础设施边坡的管理？

仪器仪表和监测新技术的发展极大地改变了交通基础设施边坡的管理。这些进步可以实现更准确、实时的数据收集和分析，从而促进更积极主动的边坡管理方法。电阻率层析成像 (ERT) 和地震方法等技术可提供深入的地下信息，而遥感方法可提供广泛的地表数据。这些技术能够及早发现潜在故障，通过及时维护和干预策略来提高交通基础设施的安全性和可靠性。

█ 将先进监测技术应用于基础设施边坡的主要挑战是什么？

对基础设施边坡实施先进的监测技术面临着一些挑战。首先，经济方面至关重要，因为仪器和监测的成本必须通过防止边坡破坏的潜在节省来证明是合理的。其次，准确解释生成的大量数据面临挑战，这需要复杂的数据管理和分析系统。此外，环境条件和地质特征的复杂性可能会给获得准确可靠的数据带来困难。最后，需要将这些技术有效地集成到现有的风险管理框架中。

█ 气候变化以何种方式影响交通基础设施坡度的监测和稳定性？

气候变化显着影响交通基础设施边坡的稳定性和监测。它引入了新的变量并增加了极端天气事件的频率，例如强降雨、干旱和冻融循环，这些都会破坏边坡的稳定性。这些变化需要调整监测策略以应对这些新的风险因素。能够应对环境条件快速变化的更密集和适应性监测变得至关重要。这包括使用可以监测土壤湿度、地面运动以及受气候变化影响的其他关键指标变化的仪器。

原文请查阅 Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology。