我国是一个多山的国家,山区面积占国土面积的三分之二以上,随着我国经济实力的快速发展,东部平原地区已经相对繁荣,而西部的山区由于交通不便利等地理因素,发展受到限制,为了实现共同发展,建设东西部连接的交通运输基础设施建设的重要性与日俱增。虽然目前我国已经修建了以青藏铁路、青藏公路为代表的大量通往西部地区的铁路、公路,但山区公路、铁路蜿蜒曲折,加之铁路、公路运输速度较慢,相对于我国广阔的土地面积和跨度而言,现有的铁路、公路交通网络依然无法满足交通运输需求。修建山区机场,具有修建成本低,后期维护容易,运输速度快等优点,是发展西部地区的首选方案。在山区修建机场,往往需要削山填谷,才能建造出足够大的平面。所以山区机场又有很大的填方量,目前一些山区机场的填方高度甚至已经超过了一百米。高填方体自重大,相对于原状土稳定性差,会产生较大的工后变形,到了雨季更是可能发生滑坡。所以对山区机场高填方区域进行变形监测,并分析其变形发展规律,预测变形发展趋势,有针对性地采取防治措施对机场的安全运营具有重要意义。本课题针对机场高填方工程的特点,设计了基于北斗卫星定位技术的远程变形监测设备。为提高卫星定位的精度,使用了差分定位技术,经试验测定精度优于3.36mm,可以满足机场高填方变形监测的精度要求。除了北斗定位模块外,设备还包含供电系统、数据传输模块和定时开关等组成部分,其中太阳能电池板和蓄电池组合供电系统,保障了设备的供电稳定和长期运行;数据传输模块通过4G无线数据网络将监测到的变形数据传输到云端服务器,实现远程测量;定时开关控制变形监测的作业时长和周期。在获取监测数据后,为了分析机场高填方的变形发展规律并预测其今后的变形,本研究使用变形监测数据反演分析得到土工参数,使用“考虑时间效应的UH本构模型”进行有限元数值模拟。计算结果可以较好地拟合已有的变形数据,并能够对高填方长期工后变形进行预测,针对超出预期的大变形发出预警。本课题还开发了“高填方机场工程全生命周期安全监测及预警平台”,软件实现了获取的监测数据、数据处理,反分析土工参数,预测未来变形的全流程的自动化,并能够展示监测数据和有限元计算的变形预测结果。