[00825941]岩土环境安全监测的关键测量传感技术及应用

岩土环境安全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，该项目在岩土环境监测新型传感技术以及岩土分析试验装置、岩土灾变力学分析方法、多源信息综合监测、预警预报等方面，开展了系列研究，主要技术内容： 基于多种电磁效应的地下位移集成传感器和测量技术： 集成了各种电磁效应和MEMS微悬臂梁谐振效应等物理效应，形成了集成传感器单元，并组成入地的柔性集成传感器串，每个集成传感器单元间没有机械力学的约束，可随岩土体的运动而移动，而集成传感器两两间的三维几何变化由各种电磁效应测量参数综合所建立的测量模型获得。在国内外首次实现了岩土地下变形的三维测量，无需人工干预，实现从地表到深部对岩土层地下变形的连续、实时的测量。 岩土体变形分布式测量传感器及测量方法： 适继光纤分布式变形测量技术后的第二种变形分布式测量技术，发明了两种螺旋平行传输线结构，基于它在拉伸变形时的特性阻抗的变化、电感值的变化实现岩土体大变形的分布式测量，将螺旋传感线埋入岩土体后，在岩土体发生变形时，螺旋传感线将发生拉伸变形，这对于尚未有肉眼可见裂缝的岩土体整体分布变形的监测极为有效；在国内外首次解决了岩土体大变形光纤无法测量的难题（光纤的变形量仅为6000με，即1米长的光纤只能拉伸6毫米)，解决了岩土体环境监测中出现的“变处未测、测处未变”的大难题。 基于动态测量和虹吸自补偿的远程高精度实时降雨量测量方法和仪器： 实现了独创的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% (其他方法远程测量误差大于5%)。 根据深部三维变形和表层分布变形的岩土环境多源信息综合监测系统和预警预报分析： 超过8种自主研发的岩土环境测量仪器所组成仪器系统，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，在现场形成了完备的岩土环境监测系统；在防灾减灾、施工安全中发挥了极大的作用。 项目共获得20项授权发明专利（其中美国专利2项)、10项软件著作权、80余篇学术论文（其中SCI收录21篇、EI收录35篇），其中在传感类的TOP期刊发表论文8篇（SCI收录，IF 1.9-2.9)。创造了两种全新机理的传感技术。 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、公路铁路边坡、建筑基坑等岩土环境安全的监测中推广应用，近10年来累计已成功预警避险达90次以上、保护人数达250万以上、避免人员伤亡2700人以上、提前避灾减少经济损失1.1亿元以上，2014-2017年三年销售收近亿元。