一种边坡复合防护方法、装置及系统

本发明涉及边坡地质灾害防治与生态修复，特别涉及一种适用于高陡土质边坡、弃土场边坡的分级卸荷-生态缓冲复合防护方法、装置以及系统。

背景技术：

1、高陡土质边坡与弃土场边坡因土体松散、整体稳定性差，属于边坡地质灾害高发区段。长期以来，边坡防护工程存在两种相对独立的技术路线：一种是以抗滑桩、锚杆、挡墙等为代表的刚性支护体系，侧重于边坡的结构稳定性；另一种是以客土喷播、植被恢复等为代表的生态防护体系，侧重于坡面绿化和水土保持。这两种技术路线在实践中往往相互割裂；刚性支护结构虽能提供可靠的稳定性，却严重破坏了自然景观和生态功能；生态防护虽能实现坡面绿化，却难以承担深层抗滑和结构性支护的任务。工程实践中形成了“稳而不绿、绿而不稳”的两难困境。

2、为兼顾结构安全与生态效益，近年来出现了将工程加固与生态恢复相结合的尝试，例如在锚杆挂网基础上喷射含种子的植生基材、在格构梁内填充种植土等。然而，这类“刚性结构+表层绿化”的简单叠加模式并未从根本上解决安全与生态的协同问题。

3、首先，锚杆、抗滑桩等刚性支护构件与加筋层、植被根系之间缺乏有效的力学传递路径，植被层仍仅作为表层覆盖物而非受力结构参与支护；其次，传统削坡卸荷施工采用“先设计、后一刀切开挖”的静态模式，未结合施工过程中边坡应力-应变的实时反馈进行动态调控，卸荷的盲目性往往导致边坡应力集中或超挖，反而削弱了坡体自稳能力；最后，施工过程的监测与后期养护依赖人工巡检，缺乏对边坡状态和植被生长的全周期智能化管控。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种边坡复合防护方法、装置及系统，解决现有技术中卸荷盲目、生态与支护协同性差、防护体系不完善、监测调控不足等问题，实现高陡土质边坡、弃土场边坡的稳定性防护与生态修复同步提升。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本技术提供一种边坡复合防护方法，包括以下步骤：

4、获取边坡勘察参数，根据所述勘察参数生成分级卸荷方案；

5、按照所述分级卸荷方案对边坡进行分层开挖施工，并在施工过程中采集边坡的实时状态参数，根据所述实时状态参数动态调整卸荷施工参数；

6、在完成开挖的分级平台处设置应力缓冲结构；

7、在边坡表面构建生态缓冲结构，所述生态缓冲结构包括加筋层、复合缓冲层和植被根系网；

8、将所述加筋层、锚固件与所述植被根系网通过连接组件连接，形成协同锚固体系；

9、通过无人机巡检模块采集边坡的监测数据，由大数据养护系统根据所述监测数据分析边坡状态并生成养护指令。

10、在一种实现中，所述根据所述实时状态参数动态调整卸荷施工参数，包括：

11、根据采集的边坡位移数据和应力数据，动态调整卸荷速度和边坡坡率。

12、在一种实现中，所述生态缓冲结构的构建方法包括：

13、在边坡表面铺设加筋层；

14、在所述加筋层上铺设复合缓冲层，所述复合缓冲层包含土壤基质、有机物料、保水材料和微生物菌剂；

15、在所述复合缓冲层中播种植被种子，使植被生长形成植被根系网。

16、在一种实现中，所述将所述加筋层、锚固件与所述植被根系网通过连接组件连接，包括：

17、将锚固件的一端锚固于边坡岩土体中，将所述锚固件的另一端与连接组件连接；

18、将所述加筋层与所述连接组件连接；

19、使所述植被根系网在生长过程中与所述连接组件和所述加筋层形成连接。

20、在一种实现中，所述由大数据养护系统根据所述监测数据分析边坡状态并生成养护指令，包括：

21、所述大数据养护系统接收所述无人机巡检模块采集的边坡影像数据和多光谱数据；

22、对所述监测数据进行图像识别处理，提取边坡位移信息和植被生长信息；

23、结合环境参数，通过大数据算法分析边坡支护状态和植被生长状况，生成灌溉指令和施肥指令。

24、第二方面，本技术提供一种边坡复合防护装置，包括：

25、分级卸荷组件，用于对边坡进行分级开挖卸荷，所述分级卸荷组件包括分级平台和设置于所述分级平台处的应力缓冲结构；

26、生态缓冲组件，设置于边坡表面，所述生态缓冲组件包括加筋层、复合缓冲层和植被根系网；

27、协同锚固组件，用于将所述加筋层、锚固件与所述植被根系网连接，形成协同锚固体系；

28、监测模块，用于采集边坡的实时状态参数和监测数据；

29、养护系统，用于根据所述监测数据分析边坡状态并生成养护指令。

30、在一种实现中，所述应力缓冲结构包括沿所述分级平台间隔设置的多个应力缓冲桩；

31、所述分级卸荷组件还包括设置于所述分级平台的排水结构；

32、所述加筋层为土工格栅；

33、所述复合缓冲层包含土壤基质、有机物料、保水材料和微生物菌剂；

34、所述植被根系网由深根植物和浅根植物的根系形成。

35、在一种实现中，所述协同锚固组件包括：

36、锚固件，其一端锚固于边坡岩土体中；

37、连接组件，分别与所述锚固件的另一端、所述加筋层连接，且所述连接组件用于与所述植被根系网形成连接；

38、所述锚固件为锚杆；

39、所述连接组件为连接板，所述连接板上设置有用于连接所述加筋层的第一连接部和用于连接所述锚固件的第二连接部。

40、在一种实现中，所述监测模块包括无人机巡检单元，所述无人机巡检单元搭载有图像采集传感器和多光谱传感器；

41、所述养护系统包括大数据分析单元和养护执行单元，所述大数据分析单元用于根据所述监测数据生成养护指令，所述养护执行单元用于执行所述养护指令。

42、第三方面，本技术提供一种边坡复合防护系统，包括：

43、如上述所述的边坡复合防护装置；

44、中央控制平台，与所述监测模块和所述养护系统通信连接，用于接收所述监测数据并向所述养护系统下发养护指令；

45、所述中央控制平台还用于根据所述监测数据动态调整所述分级卸荷组件的卸荷施工参数。

46、与现有技术相比，本发明至少具有以下一项有益效果：

47、本发明通过构建动态分级卸荷与实时监测控制的施工方法，使卸荷施工不再依赖于静态设计参数，而是在开挖过程中依据实时采集的边坡位移与应力数据动态调整卸荷速度和坡率，从而有效避免了传统一刀切削坡导致的应力集中与超挖问题，从施工源头降低了边坡坍塌风险并减少了生态破坏；在此基础上，通过在分级平台处设置应力缓冲结构，进一步消解了分级部位的应力集中效应，保障了多级卸荷条件下坡体结构的整体稳定性；同时，本发明打破传统技术中生态层仅作为表层覆盖物的技术偏见，将加筋层、复合缓冲层（含土壤基质、有机物料、保水材料与微生物菌剂）与深根/浅根植被根系网通过连接组件构建为加筋层、锚固件、植被根系三位一体的协同锚固方法，使植被根系不仅在生长过程中与加筋层物理交织形成整体抗滑表层，更通过连接组件将根系锚固力直接传递至锚固件和深层稳定岩土体，从而使生态缓冲层真正成为参与结构受力的主体，而非仅实现坡面绿化功能，实现了稳绿协同；此外，通过无人机巡检模块与大数据养护系统的耦合，实现了对边坡位移、植被覆盖率等多源数据的自动化采集与智能分析，进而驱动精准灌溉与施肥决策的自动生成与执行，将施工过程监测与后期生态养护整合为全周期智能管理体系，大幅降低了人工依赖与养护成本，同时延长了防护工程的有效寿命，最后共同解决了刚性支护与生态修复长期割裂的技术难题，实现了边坡结构稳定与生态修复的同步提升。