摘要

廣東省因復雜的地形地貌與亞熱帶季風氣候影響，邊坡失穩(wěn)與基坑坍塌風險突出。隨著粵港澳大灣區(qū)建設加速，傳統(tǒng)監(jiān)測技術難以應對動態(tài)變形、空間限制及惡劣環(huán)境挑戰(zhàn)。晨穹公司研發(fā)的線纜式全柔性傾角儀，通過高分子復合纖維材料、分布式MEMS傳感網(wǎng)絡及抗干擾算法，實現(xiàn)了毫米級精度與連續(xù)場監(jiān)測能力。工程實踐表明，該技術可提前預警漸進式變形，降低45%運維成本，并支持多參數(shù)數(shù)據(jù)融合分析。結合廣東省“十四五”地質(zhì)災害防治規(guī)劃，柔性傳感技術將推動工程安全監(jiān)測向“數(shù)字孿生”模式演進，為智能建造與城市安全提供核心支撐。

關鍵詞

邊坡監(jiān)測；基坑工程；全柔性傾角儀；地質(zhì)災害預警；

隨著我國城市建設和工程建設的快速發(fā)展，公路、鐵路、礦山、水利等部門都涉及到大量的邊坡與基坑問題 ，且涉及范圍非常廣泛 ?；庸こ淘诨A設施建設中仍將占據(jù)重要地位 。然而，隨著基坑工程進一步向大深度、大面積、 周邊環(huán)境更加復雜的方向發(fā)展 ，基坑開挖施工風險高、施工難度大。近年來基坑工程事故不斷，主要表現(xiàn)為圍護結構破壞 ，基坑塌方以及大面積滑坡，基坑四周道路開裂與塌陷，相鄰地下設施變位與破壞，臨近建（構）筑物開裂與倒塌。隨著粵港澳大灣區(qū)城市群建設加速，高層建筑、軌道交通、地下管廊等工程密集施工，邊坡與基坑的安全監(jiān)測已成為工程領域的核心痛點。其地形復雜多樣，山地、臺地、沖積平原交錯分布，加之亞熱帶季風氣候帶來的強降雨頻發(fā)，使得邊坡失穩(wěn)、基坑坍塌等地質(zhì)災害風險顯著。2021年全省新增地質(zhì)災害隱患點中，邊坡與基坑問題占比達63%（數(shù)據(jù)來源：廣東省自然資源廳）。傳統(tǒng)點式監(jiān)測設備受限于剛性結構與低時空分辨率，難以滿足復雜工程需求。本文以晨穹線纜式全柔性傾角儀為研究對象，探討其技術特性在廣東省城市建設、工程建設應用價值。

一、廣東邊坡/基坑監(jiān)測的特殊挑戰(zhàn)

1.地質(zhì)脆弱性 

   珠江三角洲軟土、粵北風化巖層等復雜地層易受降水滲透影響，傳統(tǒng)剛性傳感器難以適應土體微變形導致的安裝結構破壞。  

2.空間限制 

   城市密集區(qū)基坑常毗鄰既有建筑，監(jiān)測設備需具備毫米級精度與微小位移捕捉能力，而常規(guī)傾角儀受制于剛性結構易產(chǎn)生監(jiān)測盲區(qū)。

3.動態(tài)監(jiān)測需求 

   臺風季單日降雨量可達300mm以上，要求監(jiān)測系統(tǒng)具備分鐘級響應能力，傳統(tǒng)人工巡檢存在嚴重滯后風險。

二、晨穹線纜式全柔性傾角儀的技術突破

全柔性傾角儀是一種高精度、高靈敏度的傾斜角度測量設備，采用柔性材料與傳感器技術結合，適用于復雜地形和動態(tài)環(huán)境下的長期監(jiān)測。產(chǎn)品核心優(yōu)勢在于柔性結構設計，工作原理是通過MEMS（微機電系統(tǒng)）或光纖技術，結合加速度計、陀螺儀等元件，實時感知物體相對于重力方向的姿態(tài)變化，可適應彎曲、扭轉等形變場景的連續(xù)監(jiān)測，輸出角度數(shù)據(jù)。安裝更方便，監(jiān)測更全面，精度更高，還可結合加速度數(shù)據(jù)實現(xiàn)動態(tài)姿態(tài)實時分析。

技術突破

1、材料革新

  采用高分子復合纖維纜體，可隨土體變形自主貼合，避免傳統(tǒng)金屬傳感器因形變導致的測量失真。其全柔性基于仿生學原理設計的纜體（彈性模量≤2GPa），可承受200%拉伸形變。

2、多節(jié)點感知網(wǎng)絡（高精度和動態(tài)測量）

采用溫度補償算法和濾波技術，測量精度達±0.01°，分辨率0.001°， 消除振動、電磁干擾影響，支持多軸傾斜監(jiān)測。支持多節(jié)點組網(wǎng)監(jiān)測，覆蓋大范圍監(jiān)測區(qū)域。 適用于寬溫、振動等復雜環(huán)境（如車輛運動、機械振動）。支持高頻采樣（如100Hz以上），適用于運動狀態(tài)下的實時姿態(tài)監(jiān)測，相比點式傳感器監(jiān)測覆蓋率提升400%。

3、小型化與集成化

 MEMS技術推動傳感器體積縮?。蛇_硬幣大?。?，通過電路設計，將所有元器件集成于61mm×14mm×9mm的小型結構內(nèi)，重量輕，且功耗低，便于嵌入復雜設備或狹小空間，體積較傳統(tǒng)設備縮減70%以上。在空間敏感場景中實現(xiàn)“無感化監(jiān)測”適合長期無人值守場景。  

三、工程建設實踐中的價值

1、預警前置化，可提前捕捉到漸進式傾斜并出發(fā)預警系統(tǒng)，避免經(jīng)濟損失造成的整體滑移事故，較傳統(tǒng)設備靈敏度提升6～8倍。

2、成本優(yōu)化，柔性部署特性使單項目傳感器用量減少60%，配合LoRa無線組網(wǎng)技術，綜合運維成本降低45%。

3、數(shù)據(jù)融合應用，通過對接BIM管理平臺，實現(xiàn)傾斜數(shù)據(jù)與地下水位、土壓力等多參數(shù)耦合分析，為支護結構動態(tài)調(diào)參提供決策支持。

四、行業(yè)發(fā)展趨勢

隨著《廣東省地質(zhì)災害防治"十四五"規(guī)劃》的實施，智能監(jiān)測設備滲透率正以年均27%的速度增長。晨穹研發(fā)的線纜式全柔性傾角儀解決了廣東特殊地質(zhì)條件下的監(jiān)測難題，其“感知-分析-決策”閉環(huán)體系為新型城鎮(zhèn)化建設提供了安全保障范式。該技術的推廣將加速巖土工程領域從經(jīng)驗驅(qū)動向數(shù)據(jù)驅(qū)動的轉型升級。

未來該技術的規(guī)?；瘧每蓸嫿ǖ刭|(zhì)災害概率預測系統(tǒng)（精度預期＞85%），不僅降低了工程風險，更加推動工程安全監(jiān)測進入智能化新階段，其經(jīng)濟效益與社會安全價值的乘數(shù)效應正在顯現(xiàn)。