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水 利 学 报

２０２４年 １１月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５５卷 第 １１期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２４）１１ － １３６６ － １３

膨胀土岸坡健康在线评估与修复平台构建与应用

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闫福根 ，王汉辉 ，马 瑞 ，刘成 ，钟 坤 ，郭建华 １
（１．长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北 武汉 ４３００１０；
２．长江空间信息技术工程有限公司（武汉），湖北 武汉 ４３００１０）
摘要：构建膨胀土岸坡健康在线评估与修复全链条技术平台，是膨胀土防治中需解决的难题之一。为此，本文构
建了数学模型，研发了在线评估数据实时采集技术和像素级、特征级及决策级三级数据融合技术，提出膨胀土岸
坡健康度动态评估和预警算法，实现了岸坡 “健康” “亚健康” 和 “隐患” 状态实时评估及 “不健康” 预警，研
发了 “外隔内排” 修复加固措施，构建了从信息采集融合到健康动态评估与预警再到修复加固的膨胀土岸坡防治
全链条技术平台，提升了膨胀土岸坡防治水平。以南水北调渠首宋岗码头岸坡为试验载体，结果表明：平台采集
的数据完整，融合度较好；２２０３组在线评估与预警数据与实际相符，算法可行；修复加固措施明显降低了土壤湿
度和渗压值，具有推广价值。
关键词：膨胀土；岸坡；健康在线评估；预警；平台
文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２４００２９
中图分类号：ＴＵ４４３

１ 研究背景

膨胀土具有吸水膨胀软化、失水收缩干裂的特性，常被称为 “工程癌症” ［１ － ３］ ，全球广泛分布 ［４］ 。
干湿循环作用下膨胀土体积变化可大于 １０％，据统计美国每年需花数十亿美元用于维修因膨胀土体积
变化损毁的道路、住宅等设施 ［５］ 。我国长江、黄河等流域 ２０多个省份有膨胀土地区，水荷载作用下
膨胀土引起的工程危害更为突出 ［６ － ９］ ，如丹江口水库蓄水后陶岔渠首河段出现了多处膨胀土岸坡滑动
变形等 ［１０ － １１］ 。可以说，膨胀土防治是水利工程建设亟需解决的难题，更是全球性问题。
［１２］
多年来，国内外学者已将 ＧＩＳ系统应用于膨胀土研究。Ｙｉｌｍａｚ 利用 ＧＩＳ技术分析研究了土耳其
Ｙａｌｏｖａ地区膨胀土隆起对建筑物的危害；马浩 ［１３］ 研发了基于 ＧＩＳ的膨胀岩土信息系统，建立了膨胀岩
土数据库模型，实现了膨胀岩土信息标准化管理；邓丁杰 ［１４］ 开发了基于开源 ＧＩＳ的海南省公路膨胀土
信息管理系统，实现了对海南省公路沿线附近膨胀土分布范围实时查询；Ｌａｕｒｅａｎｏ等 ［１５］ 利用 ＧＩＳ技术
开发了膨胀土空间分析程序，基于塑性指数等参数评估了膨胀土对基础设计可能产生的潜在危害。上
述学者以 ＧＩＳ平台为载体，实现了膨胀土分布范围的实时查询，对可能造成的危害进行了动态分析，
为实现膨胀土岸坡防治三维可视化分析提供了可靠的借鉴，但成果未涉及安全监测信息采集和岸坡健
康状态评估预警等内容。
在膨胀土岸坡防治系统（平台）以及滑坡预警方面，谢向荣等 ［１６］ 探讨了安全监测技术在膨胀土渠
道监测的应用，认为对膨胀土渠道开展安全监测至关重要。张文峰 ［１７］ 提出以累计位移作为膨胀土渠道
边坡控制标准，并在南水北调中线膨胀土边坡中应用。刘祖强等 ［１８ － １９］ 开发了南水北调中线工程南阳膨

收稿日期：２０２３ － １２ － ３０；网络首发日期：２０２４ － １０ － １２
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｌｉｎｋ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｕｒｌｉｄ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２４１０１１．１０３８．００１
基金项目：国家重点研发计划课题（２０１７ＹＦＣ１５０１２０６）
作者简介：闫福根（ １９８８ － ），博士，高级工程师，主要从事水利水电工程设计及水利工程信息化，大中型水库、高坝坝基处理、
边坡防护等研究。Ｅ － ｍａｉｌ：５１２３４０２５９＠ｑｑ．ｃｏｍ
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