摘要 广东省因复杂的地形地貌与亚热带季风气候影响,边坡失稳与基坑坍塌风险突出。随着粤港澳大湾区建设加速,传统监测技术难以应对动态变形、空间限制及恶劣环境挑战。晨穹公司研发的线缆式全柔性倾角仪,通过高分子复合纤维材料、分布式 MEMS传感网络及抗干扰算法,实现了毫米级精度与连续场监测能力。工程实践表明,该技术可提前预警渐进式变形,降低45%运维成本,并支持多参数数据融合分析。结合广东省“十四五”地质灾害防治规划,柔性传感技术将推动工程安全监测向“数字孪生”模式演进,为智能建造与城市安全提供核心支撑。 关键词 边坡监测;基坑工程;全柔性倾角仪;地质灾害预警; 随着我国城市建设和工程建设的快速发展 , 公路、铁路、矿山、水利等部门都涉及到大量的边坡与基坑问题 ,且涉及范围非常广泛 。基坑工程在基础设施建设中仍将占据重要地位 。然而,随着基坑工程进一步向大深度、大面积、 周边环境更加复杂的方向发展 ,基坑开挖施工风险高、施工难度大。近年来基坑工程事 故不断,主要表现为围护结构破坏 ,基坑塌方以及大面积滑坡,基坑四周道路开裂与塌陷 , 相邻地下设施变位与破坏,领近建(构)筑物开裂与倒塌 。随着粤港澳大湾区城市群建设加速,高层建筑、轨道交通、地下管廊等工程密集施工,边坡与基坑的安全监测已成为工程领域的核心痛点。 其地形复杂多样,山地、台地、冲积平原交错分布,加之亚热带季风气候带来的强降雨频发,使得边坡失稳、基坑坍塌等地质灾害风险显著。 2021年全省新增地质灾害隐患点中,边坡与基坑问题占比达63%(数据来源:广东省自然资源厅)。传统点式监测设备受限于刚性结构与低时空分辨率,难以满足复杂工程需求。本文以晨穹线缆式全柔性倾角仪为研究对象,探讨其技术特性 在广东省 城市建设、工程建设 应用价值。 一、广东边坡 /基坑监测的特殊挑战 1.地质脆弱性 珠江三角洲软土、粤北风化岩层等复杂地层易受降水渗透影响,传统刚性传感器难以适应土体微变形导致的安装结构破坏。 2.空间限制 城市密集区基坑常毗邻既有建筑,监测设备需具备毫米级精度与微小位移捕捉能力,而常规倾角仪受制于刚性结构易产生监测盲区。 3.动态监测需求 台风季单日降雨量可达 300mm以上,要求监测系统具备分钟级响应能力,传统人工巡检存在严重滞后风险。 二、晨穹线缆式全柔性倾角仪的技术突破 全柔性倾角仪是一种高精度、高灵敏度的倾斜角度测量设备,采用柔性材料与先进传感器技术结合,适用于复杂地形和动态环境下的长期监测。 产品核心优势在于柔性结构设计,工作原理是通过 MEMS(微机电系统)或光纤技术,结合加速度计、陀螺仪等元件,实时感知物体相对于重力方向的姿态变化,可适应弯曲、扭转等形变场景的连续监测,输出角度数据。安装更方便,监测更全面,精度更高,还可结合加速度数据实现动态姿态实时分析。 技术突破 1、材料革新 采用高分子复合纤维缆体,可随土体变形自主贴合,避免传统金属传感器因形变导致的测量失真。 其全柔性 基于仿生学原理设计的缆体(弹性模量 ≤2GPa),可承受200%拉伸形变 。 2、 多节点感知网络(高精度和动态测量) 采用温度补偿算法和滤波技术,测量精度达 ±0.01°,分辨率0.001° , 消除振动、电磁干扰影响,支持多轴倾斜监测。支持多节点组网监测,覆盖大范围监测区域。 适用于宽温、振动等复杂环境(如车辆运动、机械振动)。支持高频采样(如 100Hz以上),适用于运动状态下的实时姿态监测 ,相比点式传感器监测覆盖率提升 400%。 3、 小型化与集成化 MEMS技术推动传感器体积缩小(可达硬币大小),通过先进的电路设计,将所有元器件集成于61mm×14mm×9mm的小型结构内,重量轻,且功耗低,便于嵌入复杂设备或狭小空间,体积较传统设备缩减70%以上。在空间敏感场景中实现“无感化监测”适合长期无人值守场景。 三、 工程建设实践中的价值 1、 预警前置化,可提前捕捉到渐进式倾斜并出发预警系统,避免经济损失造成的整体滑移事故,较传统设备灵敏度提升 6~8倍。 2、 成本优化,柔性部署特性使单项目传感器用量减少 60%,配合LoRa无线组网技术,综合运维成本降低45%。 3、 数据融合应用,通过对接 BIM管理平台,实现倾斜数据与地下水位、土压力等多参数耦合分析,为支护结构动态调参提供决策支持。 四、 行业发展趋势 随着《广东省地质灾害防治 "十四五"规划》的实施,智能监测设备渗透率正以年均27%的速度增长。晨穹研发的线缆式全柔性倾角仪解决了广东特殊地质条件下的监测难题,其“感知-分析-决策”闭环体系为新型城镇化建设提供了安全保障范式。该技术的推广将加速岩土工程领域从经验驱动向数据驱动的转型升级。未来该技术的规模化应用可构建地质灾害概率预测系统(精度预期>85%),不仅降低了工程风险,更加推动工程安全监测进入智能化新阶段,其经济效益与社会安全价值的乘数效应正在显现。