路基清静是交通线路得以康健运行的基石；路基失稳，将导致蹊径中止，甚至可能陪同严重的清静事故 。路基清静问题，恒久以来都是交通领域难以根治的难题，它涵盖了路基塌陷、边坡垮塌、崩塌、滑坡等多种类型的灾难，并且具有规模小、危害大、隐患多、隐藏性强、突发性强等特点，往往导致“小灾浩劫”事务的爆发，严重威胁经济运行和生命康健 。2024年5月1日，广东梅大高速茶阳路段爆发路基垮塌事故，造成重大职员伤亡（见图1） 。事故爆发后，国家高度重视 。5月2日，对广东梅州市梅大高速茶阳路段塌方灾难作出主要指示，明确提出“增强灾难监测预警”；5月6日，国家自然资源部住房城乡建设部、水利部和应急治理部团结宣布了《关于增强都会地质清静危害防控的通知》，通知指出“建设多方位多参数监测系统，科学指导地面塌陷预警和蹊径地下病害体整治” 。
图1 梅大高速路基边坡塌方
现在，高速公路工程中路基监测预警主要关注某些离散点的沉降和水平位移等外部变形指标 。然而，实践批注，路基土体破损通常是从内到外的渐进式破损，只有当路基内部的损伤状态生长到一定水平时，外部差别沉降等才会泛起显著转变，这种情形往往导致错过最佳的加固时机 。为了战胜这一难题，研究职员最先增强对路基内部变形指标的现场测试与研究 。然而，现在的路基内部变形监测主要依赖非漫衍式丈量手段（如应变片、柔性拉伸计、光纤光栅传感器等），这些要领在监测两个传感器之间土体的损伤时保存显着的局限性 。近年来，基于布里渊散射的漫衍式光纤手艺逐渐崭露头角 。这类手艺具有监测精度高、传感距离长、不受电磁滋扰等诸多优点 。然而，其光纤漫衍式应变丈量规模通常小于2%，较难实现路基土体灾变全历程（最大应变达15%）的感知，且保存解调仪价钱腾贵、光纤质料易损坏等问题，制约了该手艺在路基全寿命周期内漫衍式变形监测中的大面积应用 。鉴于此，开发一种越发有用的手段对拓宽路基土体灾变全历程中的漫衍式变形举行全寿命周期监测显得尤为主要 。
SEG智能感知质料研发
近些年，由于土工合成质料（如土工格栅等）在路基工程中的普遍应用，山东大学崔新壮教授课题组通过多学科交织，研制了一种新型智能感知土工合成质料（Sensing geosynthetics, SEG）（见图2），使用SEG智能感知土工质料的拉敏效应提出了面向拓宽路基内部筋材的漫衍式变形自检测手艺 。
图2 智能感知土工合成质料(SEG)加筋路基监测预警动画
同时，建设了一套成熟的智能感知土工带生产线及配套装备系统，包括混拌系统、固化成型系统、热缩管封装工艺等，如图3所示 。为实现路基全铺面变形感知，进一步基于二次节点注塑手艺研发了一款兼具加筋与感知功效的智能高摩阻土工格栅SGG（见图4），为路基增添了强壮的“筋骨”和强韧迅速的“神经” 。
图3 SEG智能土工条带生产工艺
图4 SGG示意图及规；焐氨
该智能感知土工合成质料耐久性好、本钱低、应变丈量规模大，能够实现拓宽路基土体灾变全历程的变形感知，且自检测手艺不需要在质料内部埋入传感器，阻止了由于外部传感器的植入引起质料的强度和性能下降等征象 。
SEG智能感知质料探索
为进一步探索SEG智能感知质料的应用，研究团队开展了智能感知土工合成质料性能表征及传感机理研究事情，通过研究智能感知土工合成质料渗滤征象和微观导电网络（见图5），展现其导电机理，确定了导电填料目的掺量；另外，通过开展智能感知土工合成质料拉敏试验，研究了智能感知土工合成质料拉敏特征曲线，建设了智能感知土工合成质料变形-电阻本构模子（见图6） 。
图5 SEG智能感知土工质料渗滤效应
图6 SEG智能感知土工质料拉敏曲线及本构模子
基于SEG智能感知质料的监测预警系统
基于SEG的路基清静预警系统（见图7）是为实现SEG对路基及边坡等岩土工程结构举行实时监测而研发的一种自动化清静预警系统，可通过对路基的实时监测，实时相识和掌握路基及其边坡的滑裂、塌陷等灾变的演化历程，捕获灾变的特征信息，为路基灾变的准确剖析、评价、展望、预告及治理提供可靠数据和科学依据 。路基清静预警系统软件主要依赖内置敏感元件所收罗的数据举行传输、存储、剖析，并以手机APP的形式反响到手机客户端（见图8），同时能够通过网页端举行会见，凭证指定的协议举行手机端、后台端的在线评估及预警 。
图7 基于SEG的路基清静预警系统界面
图8 基于SEG的路基清静预警系统手机APP界面
另外，团队还开发了与路基清静预警系统配套的硬件装置，其焦点构件为SEG智能监测单位，如图9所示 。智能监测单位的主要功效部件包括：数据收罗单位、温湿度变送器和信号发射器等，可在供电状态下对SEG的数据举行？榛章 。收罗的数据经由信号发射器发送至云端效劳器，可从软件系统中盘问数据 。硬件系统还包括太阳能供电系统（见图10），包管智能监测单位在现场情形中能够不中止服役 。太阳能供电系统包括太阳能电池板、蓄电池、事情箱等构件 。
图9 SEG智能感知土工质料拉敏曲线及本构模子
图10 SEG智能感知土工质料拉敏曲线及本构模子
应用及科研奖励
现在，该手艺已经在京台高速改扩建、潍日高速采石坑高填方路基及济南绕城高速公路等国家重点工程项目中现实应用，为高速公路的清静运营施展了主要的作用 。同时，团队在智能土工合成质料取得的相关研究效果获得了多项国家、省部级及学会奖励，包括2019年国家科学手艺前进二等奖（“黄河中下游地区粉土路基制作支持手艺及工程应用”）、2022年山东省科学前进一等奖（“改扩建高速公路路基差别沉降智能感知、预警与细腻化控制及应用”）以及2024年中国交通运输协会科学前进一等奖（“改扩建高速公路新旧路基差别沉降绿色智能调控手艺立异与应用”）等 。
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