1.一种适于寒区路基监测预警方法,其特征在于:所述方法是基于复合式智能土工格栅实现的,所述复合式智能土工格栅包括复合式土工格栅及数个传感器(10);所述复合式土工格栅由双重土工格栅及数个监测节点(3)组成;所述双重土工格栅由第一重土工格栅(1)和第二重土工格栅(2)组成;所述第一重土工格栅(1)和第二重土工格栅(2)均由数个肋条组成,第一重土工格栅(1)的数个肋条分别是数个横向肋条(4)和数个竖向肋条(5),所述第二重土工格栅(2)的数个肋条为数个斜向肋条(6);所述数个监测节点(3)呈矩阵形式设置,每相邻两个监测节点(3)的横向之间均通过横向肋条(4)连接,每相邻两个监测节点(3)的纵向之间均通过竖向肋条(5)连接,每两个呈对角设置的监测节点(3)之间均通过斜向肋条(6)连接,数个所述监测节点(3)处均设有安装孔(9),数个传感器(10)固定在数个安装孔(9)内,数个监测节点(3)处的安装孔(9)的内壁上均设有数个探针孔(15);所述方法包括以下步骤:步骤一:将复合式智能土工格栅(16)放置在寒区路基的基床表层,并在所述复合式智能土工格栅(16)的肋条部位布置应变光缆,将所述应变光缆一端与固定在复合式土工格栅的数个监测节点(3)处的数个传感器(10)信号连接,将应变光缆另一端与特征信息监测系统信号连接;同时将数据传输系统布置在复合式土工格栅的监测节点(3)处;通过所述数个传感器(10)监测得到路基填料特征数据,并将监测得到的数据信息传输给特征信息监测系统,从而实现路基填料特征信息的智能感知;所述路基填料特征数据包括复合式土工格栅周围路基位移场、力学特性及水文特性数据;步骤二:所述特征信息监测系统将监测得到的数据信息通过信号实时传输系统汇聚至通信控制系统,再由所述通信控制系统将数据传输至数据处理系统,所述数据处理系统采用高速DSP技术及去噪与异常识别技术对数据进行处理;步骤三:依据处理过的数据信息建立寒区路基风险评估模型,实时进行寒区铁路稳定性风险估计,并对风险估计结果进行安全预警;所述寒区路基风险评估模型的建立过程是:采用层次分析-模糊综合评价法估计风险概率和风险损失,最终建立寒区路基风险评估模型;所述实时进行寒区铁路稳定性风险估计的具体方法是:步骤一:建立寒区铁路运营安全评估评语集C;所述评语集C用于确定复合式智能土工格栅(16)所能监测到的指标中每个指标状态的集合,评语集C=(C 1 ,C 2 ,C 3 ,···,C 4 ,C k ),C k 代表不同的风险状态,在寒区铁路运营安全评估中,C被划分为5个等级,即:非常安全,安全,较安全,危险,很危险;步骤二:建立寒区铁路运营安全评估权重集;权重分析包含:构造优先关系判断矩阵、构造模糊一致判断矩阵以及计算权重集;(一)构造优先关系判断矩阵;采用3-标度法进行优先关系判断矩阵的建立,由专家调查法对目标层、准则层、指标层的不同指标因素对寒区铁路运营安全的重要性进行比较分析获得;(二)构造模糊一致判断矩阵;模糊一致判断矩阵是能够避免判断的主观性的一致性检验程序,并通过优先关系判断矩阵a获得模糊一致判断矩阵A=(A ij ) n×n ;式(3)中,A表示模糊一致判断矩阵、 (三)计算权重集;采用和行归一法由模糊一致判断矩阵A计算权重;首先将A中元素A ij 按列进行归一化得矩阵E=(e ij ) n×n ;式(4)中,e ij 表示矩阵E中的元素;其次将E中元素按行相加得向量F=(f 1 ,f 2 ,f 3 ,…,f n ),其中,f n 表示向量F中的元素,对向量F进行量纲归一化处理得权重集W i =(w i1 ,w i2 ,w i3 ,…,w in ) T ;其中,w in 表示权重集W i 中的元素,T表示矩阵的转置运算;式(5)中,w ij 表示权重集W i 的元素,f e 和f j 用于权重集的元素计算;步骤三:建立隶属度矩阵;隶属度矩阵是用来描述各个指标对于评语集C各个等级的隶属度的矩阵,是基础的评价结果;式(6)中,R表示隶属度矩阵,r nk 表示隶属度矩阵R中的矩阵元素;r ij 为第i个指标关于第j个评语等级的隶属度,采用专家调查法获得;i=1,2,3,…,n;j=1,2,3,…,k;步骤四:寒区铁路运营安全多层次综合评判;多层次综合评判基于所得隶属度矩阵和权重集由指标层至目标层,逐层向上计算各层次评判集,并最终获得目标指标的风险估计结果的过程;(一)二级指标综合评判;首先,由二级指标权重集W i 和二级指标隶属度矩阵R i 得到二级指标评判集B i ;式(7)中,b ik 表示表示评判集B i 内的元素, 表示模糊运算符,采用Zadeh算子,为主因素决定型,即M(∧,∨),突出主要因素的影响而忽略次要因素,即:其中,r je 表示二级指标隶属度矩阵内的元素;对二级指标评判集B i 作归量纲归一化处理;(二)一级指标综合评判;由二级指标评判集B i ,得到一级指标隶属度矩阵R;考虑一级指标权重集W,得到一级指标评判集B,式(8)中,B m 表示一级指标隶属度矩阵R中的矩阵元素;对B i 作量纲归一化处理;对于W直接由专家经验给出的情况,B由以下公式得到;B=W T ·R=(w 1 ,w 2 ,…,w m )·(B 1 ,B 2 ,…,B m ) T (10)(三)目标指标综合评判;由评语集C评分区间中间值建立评分集G=(0.1,0.3,0.5,0.6,0.9),得到目标指标U的风险估计结果D为:D=B·G T =(b 1 ,b 2 ,…,b k )·(g 1 ,g 2 ,…,g k ) T (11)式(11)中,g k 表示G T 内的元素,根据式(11)得到风险估计结果。
2.根据权利要求1所述的一种适于寒区路基监测预警方法,其特征在于:每个所述安装孔(9)的边缘处均布固定有四个用于与传感器(10)外壁上的四个预设凹槽一(8)相配合的固定柱(7)。
3.根据权利要求1或2所述的一种适于寒区路基监测预警方法,其特征在于:每个所述传感器(10)的端面上均有预设凹槽二(11),光纤将端部位置进行弯折工艺处理后嵌入预设凹槽二(11)内与传感器(10)紧密连接。
4.根据权利要求3所述的一种适于寒区路基监测预警方法,其特征在于:所述预设凹槽二(11)内固定有弹性铜片一(12)和弹性铜片二(13),且所述弹性铜片一(12)位于弹性铜片二(13)的外侧,光纤头部(14)与弹性铜片一(12)及弹性铜片二(13)紧密连接。
5.根据权利要求1所述的一种适于寒区路基监测预警方法,其特征在于:所述复合式土工格栅由适于负温环境下的聚乙烯塑料制成。
6.根据权利要求1所述的一种适于寒区路基监测预警方法,其特征在于:所述数个传感器(10)分别是数个位移传感器、数个加速度传感器、数个土体温度传感器、数个路基含水量传感器、数个路基含冰量传感器、数个动荷载传感器及数个静荷载传感器。
7.根据权利要求1所述的适于寒区路基监测预警方法,其特征在于:步骤一中,所述数个传感器(10)分别是数个位移传感器、数个加速度传感器、数个土体温度传感器、数个路基含水量传感器、数个路基含冰量传感器、数个动荷载传感器及数个静荷载传感器;所述复合式土工格栅周围路基位移场包括横向位移、纵向位移及深度方向位移,所述复合式土工格栅周围路基力学特性包括静荷载、动荷载及加速度,所述复合式土工格栅周围路基水文特性包括冻土温度、冻土含水量及冻土含冰量;所述数个位移传感器用于监测复合式土工格栅周围处路基的横向位移、纵向位移及深度方向位移;所述数个静荷载传感器和数个动荷载传感器分别用于监测复合式土工格栅周围处路基的静荷载和动荷载;所述数个加速度传感器用于监测复合式土工格栅周围处路基的加速度;所述数个土体温度传感器用于监测复合式土工格栅周围处路基的冻土温度;所述数个路基含水量传感器用于监测复合式土工格栅周围处路基的冻土含水量;所述数个路基含冰量传感器用于监测复合式土工格栅周围处路基的冻土含冰量。