本申请涉及岩土工程安全监测，特别是涉及一种基于应变监测的边坡稳定性评估、滑坡预警系统及方法。
背景技术：
1、地质灾害长期困扰着人类的安全生产活动，极易造成巨大人员伤亡和财产损失。通过滑坡地质灾害防控技术、滑坡防灾减灾技术实现对边坡工程开挖引起的大变形灾害、边坡和滑坡的监测、预警、分析一直是岩土工程界所面临的长期而艰巨的挑战。
2、滑动带或滑动面的变形是滑坡遭受破坏的前兆，对滑坡变形的及时监测并对其进行稳定性的评估可以提前预警，预防人员伤亡和财产损失。现行的多种边坡监测方法如gps、三维激光扫描技术、insar等技术存在易受天气影响、位移误差较大等问题，因此，如何提供一种监测精度高、监测范围广、抗电磁干扰、抗腐蚀等诸多优点的边坡稳定性评估及滑坡预警技术，对本领域的发展来说是十分必要的。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供一种基于应变监测的边坡稳定性评估、滑坡预警系统及方法，可实现对边坡不同变形阶段的实时有效监测。
2、为实现上述目的，本申请提供了如下方案：
3、第一方面，本申请提供了一种基于应变监测的边坡稳定性评估系统，包括：应变监测光缆、布里渊光时域反射仪和计算机终端；所述应变监测光缆穿行布置在边坡上开设的若干个钻孔中，并与边坡土壤充分耦合；若干个钻孔等间隔开设在边坡的中线上，且钻孔的开孔方向垂直于所述边坡的表面；所述布里渊光时域反射仪与所述应变监测光缆的一端连接，所述布里渊光时域反射仪用于向所述应变监测光缆中发射激光，并从所述应变监测光缆中接收布里渊散射光信号；所述布里渊光时域反射仪的信号输出端与所述计算机终端信号连接；所述计算机终端用于：根据所述布里渊散射光信号确定布里渊频移、依据布里渊频移和应变监测光缆的轴向应变之间的关系确定轴向应变、根据所述轴向应变确定横向位移，并根据所述横向位移确定横向剪切力、根据所述横向剪切力的变化计算出边坡的边坡稳定性系数。
4、可选地，还包括：温度补偿光缆和第一光谱解调仪；所述温度补偿光缆与所述应变监测光缆延伸方向平行，同样穿行布置在边坡上开设的若干个钻孔中，并与边坡土壤充分耦合；所述第一光谱解调仪与所述温度补偿光缆的一端连接，所述第一光谱解调仪的信号输出端与所述计算机终端连接；所述计算机终端用于根据所述温度补偿光缆对环境温度变化的监测信号，对所述布里渊散射光信号进行温度补偿。
5、可选地，相邻的两个钻孔通过开设于边坡表面中线的地沟连通，所述应变监测光缆从第一个钻孔伸出后，贴伏于所述地沟表面伸入第二个钻孔。
6、可选地，所述地沟两端靠近钻孔的位置固定有钢筋锚钉，所述应变监测光缆从第一个钻孔伸出后，在第一个钢筋铆钉上缠绕固定后，贴伏于所述地沟表面延伸，在第二个钢筋铆钉上缠绕固定后，伸入第二个钻孔。
7、可选地，所述应变监测光缆以s型布置在边坡表面上开设的s型地沟中，并与边坡表面的土壤充分耦合；所述s型地沟所成的平面平行于所述边坡的表面，并以所述边坡的中线为中心线。
8、第二方面，本申请提供了一种基于应变监测的边坡稳定性评估方法，包括以下步骤：
9、向应变监测光缆中发射激光，并从所述应变监测光缆中接收布里渊散射光信号。
10、根据所述布里渊散射光信号，确定布里渊频移。
11、依据布里渊频移和应变监测光缆的轴向应变之间的关系，确定轴向应变。
12、根据所述轴向应变确定横向位移，并根据所述横向位移确定横向剪切力。
13、根据所述横向剪切力的变化，确定边坡的边坡稳定性系数。
14、第三方面，本申请提供了一种基于应变监测的滑坡预警系统，包括：如前文所述的基于应变监测的边坡稳定性评估系统、湿度监测光缆和第二光谱解调仪；所述湿度监测光缆与所述应变监测光缆延伸方向平行，同样穿行布置在边坡上开设的若干个钻孔中，并与边坡土壤充分耦合；所述第二光谱解调仪于所述湿度监测光缆的一端连接，所述第二光谱解调仪用于通过所述湿度监测光缆的信号，确定边坡的土壤湿度；所述第二光谱解调仪的信号输出端与计算机终端连接；所述计算机终端用于根据边坡的土壤湿度和边坡的边坡稳定性系数，判断是否容易发生滑坡并及时进行滑坡预警。
15、可选地，所述湿度监测光缆、所述温度补偿光纤和所述应变监测光缆以s型布置在边坡表面上开设的s型地沟中，并与边坡表面的土壤充分耦合；所述s型地沟所成的平面平行于所述边坡的表面，并以所述边坡的中线为中心线。
16、可选地，所述湿度监测光缆、所述温度补偿光纤和所述应变监测光缆外套设有保护套，所述湿度监测光缆、所述温度补偿光纤和所述应变监测光缆在截面上呈三点式分布，所述保护套内的缝隙填充有边坡土壤。
17、第四方面，本申请提供了一种基于应变监测的滑坡预警方法，包括以下步骤：
18、通过如前文所述的基于应变监测的边坡稳定性评估系统，确定边坡的边坡稳定性系数。
19、通过第二光谱解调仪和湿度监测光缆，确定边坡的土壤湿度。
20、根据边坡的土壤湿度和边坡的边坡稳定性系数，判断是否容易发生滑坡并及时进行滑坡预警。
21、根据本申请提供的具体实施例，本申请公开了以下技术效果：
22、本申请提供了一种基于应变监测的边坡稳定性评估、滑坡预警系统及方法，边坡稳定性评估系统包括：应变监测光缆、布里渊光时域反射仪和计算机终端；应变监测光缆穿行布置在边坡上开设的若干个钻孔中，并与边坡土壤充分耦合；布里渊光时域反射仪与应变监测光缆的一端连接，布里渊光时域反射仪用于向应变监测光缆中发射激光，并从应变监测光缆中接收布里渊散射光信号；根据布里渊散射光信号确定布里渊频移、依据布里渊频移和应变监测光缆的轴向应变之间的关系确定轴向应变、根据轴向应变确定横向位移，并根据横向位移确定横向剪切力、根据横向剪切力的变化计算出边坡的边坡稳定性系数，进一步在滑坡预警系统中，结合湿度监测光缆测得的土壤湿度，据此判断是否容易发生滑坡并及时进行滑坡预警。本申请基于应变力监测分析的边坡稳定性评估系统能深入边坡土层，对土壤各层的位移活动进行精确分析，通过计算其滑动带的横向剪切力大小和位移，从而确定边坡的稳定性，并能用于提前预警，相较于现有的gps、三维激光扫描技术、insar等边坡监测技术，具有精度高、监测范围广、抗电磁干扰、抗腐蚀等诸多优点，可实现对边坡不同变形阶段的实时有效监测，该系统实现了边坡稳定性的科学评估和滑坡的及时预警预报，有助于预防人员伤亡和财产损失。
1.一种基于应变监测的边坡稳定性评估系统，其特征在于，包括：应变监测光缆、布里渊光时域反射仪和计算机终端；所述应变监测光缆穿行布置在边坡上开设的若干个钻孔中，并与边坡土壤充分耦合；若干个钻孔等间隔开设在边坡的中线上，且钻孔的开孔方向垂直于所述边坡的表面；所述布里渊光时域反射仪与所述应变监测光缆的一端连接，所述布里渊光时域反射仪用于向所述应变监测光缆中发射激光，并从所述应变监测光缆中接收布里渊散射光信号；所述布里渊光时域反射仪的信号输出端与所述计算机终端信号连接；所述计算机终端用于：根据所述布里渊散射光信号确定布里渊频移、依据布里渊频移和应变监测光缆的轴向应变之间的关系确定轴向应变、根据所述轴向应变确定横向位移，并根据所述横向位移确定横向剪切力、根据所述横向剪切力的变化计算出边坡的边坡稳定性系数。
2.根据权利要求1所述的基于应变监测的边坡稳定性评估方法，其特征在于，还包括：温度补偿光缆和第一光谱解调仪；所述温度补偿光缆与所述应变监测光缆延伸方向平行，同样穿行布置在边坡上开设的若干个钻孔中，并与边坡土壤充分耦合；所述第一光谱解调仪与所述温度补偿光缆的一端连接，所述第一光谱解调仪的信号输出端与所述计算机终端连接；所述计算机终端用于根据所述温度补偿光缆对环境温度变化的监测信号，对所述布里渊散射光信号进行温度补偿。
3.根据权利要求1所述的基于应变监测的边坡稳定性评估方法，其特征在于，相邻的两个钻孔通过开设于边坡表面中线的地沟连通，所述应变监测光缆从第一个钻孔伸出后，贴伏于所述地沟表面伸入第二个钻孔。
4.根据权利要求3所述的基于应变监测的边坡稳定性评估方法，其特征在于，所述地沟两端靠近钻孔的位置固定有钢筋锚钉，所述应变监测光缆从第一个钻孔伸出后，在第一个钢筋铆钉上缠绕固定后，贴伏于所述地沟表面延伸，在第二个钢筋铆钉上缠绕固定后，伸入第二个钻孔。
5.根据权利要求1所述的基于应变监测的边坡稳定性评估系统，其特征在于，所述应变监测光缆以s型布置在边坡表面上开设的s型地沟中，并与边坡表面的土壤充分耦合；所述s型地沟所成的平面平行于所述边坡的表面，并以所述边坡的中线为中心线。
6.一种基于应变监测的边坡稳定性评估方法，其特征在于，包括：
7.一种基于应变监测的滑坡预警系统，其特征在于，包括：如权利要求1-5任一项所述的基于应变监测的边坡稳定性评估系统、湿度监测光缆和第二光谱解调仪；所述湿度监测光缆与所述应变监测光缆延伸方向平行，同样穿行布置在边坡上开设的若干个钻孔中，并与边坡土壤充分耦合；所述第二光谱解调仪于所述湿度监测光缆的一端连接，所述第二光谱解调仪用于通过所述湿度监测光缆的信号，确定边坡的土壤湿度；所述第二光谱解调仪的信号输出端与计算机终端连接；所述计算机终端用于根据边坡的土壤湿度和边坡的边坡稳定性系数，判断是否容易发生滑坡并及时进行滑坡预警。
8.根据权利要求7所述的基于应变监测的滑坡预警系统，其特征在于，所述湿度监测光缆、所述温度补偿光纤和所述应变监测光缆以s型布置在边坡表面上开设的s型地沟中，并与边坡表面的土壤充分耦合；所述s型地沟所成的平面平行于所述边坡的表面，并以所述边坡的中线为中心线。
9.根据权利要求8所述的基于应变监测的滑坡预警系统，其特征在于，所述湿度监测光缆、所述温度补偿光纤和所述应变监测光缆外套设有保护套，所述湿度监测光缆、所述温度补偿光纤和所述应变监测光缆在截面上呈三点式分布，所述保护套内的缝隙填充有边坡土壤。
10.一种基于应变监测的滑坡预警方法，其特征在于，包括：
