基于多级响应链的公路挡土墙排水预控方法及系统

本公开涉及公路支挡结构监测，具体涉及基于多级响应链的公路挡土墙排水预控方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、公路挡土墙长期服役过程中，墙后填土渗水条件及排水设施工作状态直接影响结构安全。降雨入渗后，若泄水孔、反滤层、盲沟、排水管或墙后排水通道保持畅通，墙后水分可及时排出，孔隙水压力通常在降雨后经历有限幅度的升高并较快消散，墙体位移多表现为可恢复的短时波动。相反，当排水孔淤堵、反滤层堵塞、排水管破损或排水通道局部失效时，墙后水压力容易持续累积，造成主动土压力增加、墙体外倾、局部鼓胀、裂缝扩展，严重时可诱发挡土墙滑移、倾覆或墙后路基失稳。

3、现有的公路挡土墙排水监测技术方案仍然存在以下局限性：

4、（1）人工巡查、泄水孔外观检查以及定期位移监测，能够发现已出现的明显渗水、堵塞、裂缝或变形，但难以识别排水能力逐步衰减的早期阶段；单独监测墙体位移只能反映结构结果，难以判断异常是否由排水失效引起；单独监测孔隙水压力又难以区分短时强降雨、前期含水状态变化与排水通道堵塞造成的孔压升高。

5、（2）雨量计、孔压计、位移计或流量监测装置通常被分别设置阈值进行告警。该类方法未充分利用降雨输入、排水输出、孔压响应和结构变形之间的时序因果关系，同一强度降雨在不同前期含水状态下可能产生不同响应，容易出现误报；而排水性能缓慢退化时，各单项指标可能尚未超过绝对阈值，又容易出现漏报；

6、（3）挡土墙排水设施往往沿线路和墙高方向呈离散分布，局部泄水孔堵塞可能通过墙后渗流路径重分配影响相邻区段。传统方法通常难以将异常流量、孔压及变形对应到具体排水分区，也难以区分“单孔堵塞”“连续排水通道衰减”“渗流路径异常”和“非排水主导结构变形”等不同故障类型，导致养护人员仍需进行大范围排查。

技术实现思路

1、本公开为了解决上述问题，提出了基于多级响应链的公路挡土墙排水预控方法及系统，建立降雨输入、排水输出、墙后孔压及墙体变形之间的时空对应关系，以降雨事件为基本分析单元，将当前事件与相似健康降雨事件进行工况匹配，提取排水响应滞后、单位有效降雨排水能力、孔压累积与消散、残余变形等特征，形成排水失效指数及故障类型判别结果，从而解决现有挡土墙监测中多源指标相互独立、排水衰减早期难识别、故障位置难定位以及报警后缺乏针对性养护闭环的问题。

2、根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

3、基于多级响应链的公路挡土墙排水预控方法，包括：

4、对待监测挡土墙进行排水诊断分区，对各排水诊断区内降雨监测、排水流量监测、孔压监测和墙体变形监测数据建立空间映射关系；

5、获取降雨、排水流量、墙后孔隙水压力和墙体变形时序数据，识别有效降雨事件并确定各降雨事件的事件前基线、事件响应时段和事件后恢复时段；

6、在预先构建的健康基线库中检索与当前降雨事件相似的健康事件，获得当前降雨事件在排水设施正常状态下的期望排水、孔压及变形响应；

7、计算当前降雨事件相对于相似健康事件的多维指标，并根据各指标在时间上的先后关系和空间上的相邻关系构建多级响应链失效指数；

8、基于所述响应链失效指数及多维指标的组合模式，对排水失效进行类型识别、空间定位和风险分级，并根据诊断结果生成相应的主动养护任务；在养护处治后，对养护效果进行闭环验证并更新健康基线库。

9、根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

10、基于多级响应链的公路挡土墙排水预控系统，包括：

11、排水诊断分区模块，用于对待监测挡土墙进行排水诊断分区，对各排水诊断区内降雨监测、排水流量监测、孔压监测和墙体变形监测数据建立空间映射关系；

12、多源数据采集模块，用于获取降雨、排水流量、墙后孔隙水压力和墙体变形时序数据；

13、降雨事件处理模块，用于识别有效降雨事件并确定各降雨事件的事件前基线、事件响应时段和事件后恢复时段；

14、健康基线匹配模块，用于在预先构建的健康基线库中检索与当前降雨事件相似的健康事件；获得当前降雨事件在排水设施正常状态下的期望排水、孔压及变形响应；

15、响应链特征计算模块，用于计算当前降雨事件相对于相似健康事件的多维指标，并根据各指标在时间上的先后关系和空间上的相邻关系构建多级响应链失效指数；

16、失效诊断与风险分级模块，用于基于所述响应链失效指数及多维指标的组合模式，对排水失效进行类型识别、空间定位和风险分级；

17、主动养护决策模块，用于根据诊断结果生成相应的主动养护任务；

18、处治验证与台账更新模块，用于在养护处治后，对养护效果进行闭环验证并更新健康基线库。

19、根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

20、一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现所述的基于多级响应链的公路挡土墙排水预控方法。

21、根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

22、一种电子设备，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现所述的基于多级响应链的公路挡土墙排水预控方法。

23、与现有技术相比，本公开的有益效果为：

24、本公开的基于多级响应链的公路挡土墙排水预控方法，以单次降雨事件为诊断单元，不再仅依赖孔压、位移或降雨量的绝对阈值，而是将“降雨输入—排水输出—孔压累积与消散—墙体变形”串联为可解释的响应链，能够在墙体出现明显变形之前识别排水能力下降及孔压消散变慢等早期征兆。

25、本公开的基于多级响应链的公路挡土墙排水预控方法，通过相似健康降雨事件进行工况匹配，将累计降雨量、强度、历时及前期湿润程度对排水和孔压响应的影响纳入比较基准，可减少强降雨、连续降雨或季节性含水变化造成的误报，提高不同降雨工况下诊断结果的可比性。

26、本公开的基于多级响应链的公路挡土墙排水预控方法，通过排水诊断区及空间关联权重，将排水出口、墙后孔压和墙体变形对应到具体区段，并利用相邻分区的响应差异区分局部堵塞、区域性排水衰减、渗流路径异常和非排水主导结构异常，有利于缩小现场排查范围。

27、本公开的基于多级响应链的公路挡土墙排水预控方法，将诊断结果直接转换为养护任务，并在处治后利用后续相似降雨或控制性试验对排水恢复效果进行量化验证，使挡土墙养护由“出现病害后处治”转变为“功能衰减识别—针对性处治—效果验证—基线更新”的主动养护闭环。

1.基于多级响应链的公路挡土墙排水预控方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于多级响应链的公路挡土墙排水预控方法，其特征在于，所述对待监测挡土墙进行排水诊断分区，包括：

3.如权利要求1所述的基于多级响应链的公路挡土墙排水预控方法，其特征在于，降雨监测数据包括瞬时降雨强度、累计降雨量及降雨历时；排水流量监测数据包括各排水出口的瞬时流量、累计出水量和出水启动时间；孔压监测数据包括事件初始孔压、孔压增量、峰值孔压、达到峰值时间和孔压消散时间；墙体变形监测数据包括墙体水平位移、竖向位移、倾斜、裂缝开合量或其组合。

4.如权利要求1所述的基于多级响应链的公路挡土墙排水预控方法，其特征在于，所述获取降雨、排水流量、墙后孔隙水压力和墙体变形时序数据，识别有效降雨事件并确定各降雨事件的事件前基线、事件响应时段和事件后恢复时段，包括：

5.如权利要求1所述的基于多级响应链的公路挡土墙排水预控方法，其特征在于，所述在预先构建的健康基线库中检索与当前降雨事件相似的健康事件，获得当前降雨事件在排水设施正常状态下的期望排水、孔压及变形响应，包括：

6.如权利要求1所述的基于多级响应链的公路挡土墙排水预控方法，其特征在于，所述计算当前降雨事件相对于相似健康事件的多维指标，并根据各指标在时间上的先后关系和空间上的相邻关系构建多级响应链失效指数，包括：

7.如权利要求1所述的基于多级响应链的公路挡土墙排水预控方法，其特征在于，所述基于所述响应链失效指数及多维指标的组合模式，对排水失效进行类型识别、空间定位和风险分级，并根据诊断结果生成相应的主动养护任务；在养护处治后，对养护效果进行闭环验证并更新健康基线库，包括：

8.基于多级响应链的公路挡土墙排水预控系统，其特征在于，包括：

9.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现如权利要求1-7任一项所述的基于多级响应链的公路挡土墙排水预控方法。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现如权利要求1-7任一项所述的基于多级响应链的公路挡土墙排水预控方法。