探讨边坡变形监测技术与发展

探讨边坡变形监测技术与发展

发表时间：2017-09-08T14:45:42.973Z 来源：《基层建设》2017年第13期作者：李远华

[导读] 摘要：随着科学技术技术的迅猛发展，矿山、地质灾害边坡变形监测技术、处理方法上有了新的发展。

广东有色工程勘察设计院 510080

摘要：随着科学技术技术的迅猛发展，矿山、地质灾害边坡变形监测技术、处理方法上有了新的发展。文章针对边坡工程变形监测的作用与基本原则展开了讨论，同时从边坡监测新技术、新方法进行了深入分析，并就边坡变形监测的发展方向进行了探讨。

关键词：边坡变形；监测方法；技术分析

前言

近年来，矿山、地质灾害工程建设和生产与滑坡地质灾害的发生有直接的关系。因此，为了最大限度地减小灾害损失，避免造成生命财产的损失，就要对边坡变形的监测，则是科学治理边坡和正确处理潜在问题的依据，合理的边坡监测可以提供相关边坡恶性发展的报警，以保证作业人员及设备的安全，反之在变形趋稳时解除警报，以利组织生产。通过对边坡动态的观测，为边坡稳定性分析提供基础资料，切实掌握边坡岩体的变形规律，了解滑坡体的形态、范围及规模，以制定防灾、减灾措施，从而采取防治措施，使边坡处于安全的、稳定的良好状态。

一、边坡工程监测的作用

在水利建设、矿山开采、地质灾害治理、高层建筑基坑和深开挖施工等各个建设领域中，通过边坡工程的监测，可以起到以下作用。

1.1边坡的稳定性

评价边坡施工及其使用过程中边坡的稳定性，并作出有关预报，为业主、施工方及监理提供预报数据，跟踪和控制施工进程，对原有的设计和施工组织的改进提供最直接的依据，对可能出现的险情及时提供报警值，合理采用和调整有关施工工艺和步骤，做到信息化施工和取得最佳经济效益。

1.2防治滑坡，蠕动变形

为防治滑坡及可能的滑动和蠕动变形提供技术依据，预测和预报今后边坡的位移、变形的发展趋势，通过监测可对岩土体的时效特性进行相关的研究。

1.3监测结果

对已经发生滑动破坏和加固处理后的滑坡，监测结果也是检验崩塌、滑坡分析评价及滑坡处理工程效果的尺度。

1.4提供参数

为进行有关位移反分析及数值模拟计算提供参数。对于岩土体的特征参数，由于直接通过试验无法直接取得，通过监测工作对实际监测的数据建立相关的计算模型，进行有关反分析计算。

二、边坡变形监测原则

边坡变形是一个自微观变形向宏观变形的转化过程，通常自变形开始至失稳要经历4个阶段。然而在边坡发生变形的过程中，采取适当方法对其变形进行监测，确保其变形在安全范围内，这样就确保了边坡的稳定。因此，通过变形监测，掌握边坡变形的发展和变化规律，进而对其进行预报，防止边坡的失稳或减小边坡失稳时人员和财产的损失是非常必要的。

2.1重点监测、优先布置

（1）在监测项目上，由于影响边坡稳定性的因素很多，因此所要进行的监测项目也很多，如大地位移测量、裂缝伸长测量、爆破震动测量和压力测量等，我们需要全面考虑这些影响因素，但工程实际中也不可能对这些项目进行全面监测，故需要找出主要反映指标和主要影响因素，对其进行重点监测，这样既符合工程需要又达到监测目的；

（2）在监测点的布置上，既要保证监测系统对整个边坡的覆盖，又要确保关键部位和敏感部位的监测需要，在这些重点部位应优先布置监测点。

2.2及时有效、安全可靠

（1）监测系统应及时埋设、及时观测、及时整理分析监测资料和及时反馈监测信息，反应工程的需要和进度，有效地反馈边坡的变形情况，及时指导生产；

（2）仪器安装和测量过程应当安全，测量方法和监测仪器应当可靠，整个监测系统应具有较强的可靠性。

2.3简单易行、经济合理

（1）监测系统现场使用应当便于操作和分析，力求简单易行，仪器不易损坏，适用于长期观测；

（2）应充分利用现有设备，仪器在满足工程实际需要的前提下尽可能考虑造价的合理，建立监测系统费用应比较低，力争经济适用。

三、边坡工程监测的方法

现阶段，我国边坡变形监测方法主要采用简易观测法、设站观测法、仪表观测法和远程监测法等。

3.1简易观测法

简易观测法是通过人工观测边坡中地表裂缝、鼓胀、沉降、坍塌、建筑物变形及地下水位变化、地温变化等现象。简易观测法对于发生病害的边坡进行观测较为合适，也可结合仪器监测资料综合分析，初步判定滑坡体所处的变形阶段及中短期滑动趋势。即使采用先进的仪表观测，该法仍然是不可缺少的观测方法。

3.2设站观测法

设站观测法是指在充分了解了现场的工程地质背景的基础上，在边坡上设立变形观测点（成线状、网络状)，在变形区影响范围之外稳定地点设置固定观测站，用测量仪器（经纬仪、水准仪，测距仪、摄影仪及全站型电子速测仪、GPS接收机等)定期监测变形区内网点的三维（X，Y，Z)位移变化的一种行之有效的监测方法。

（1）大地观测法

常用的大地测量法主要有两方向（或二方向)前方交汇法、双边距离交汇法、视准线法，小角法、测距法及几何水准测量法，以及精密

三角高程测量法等。大地测量法有以下优点：①能确定边坡地表变形范围。②量程不受限制。③能观测到边坡坡体的绝对位移量。由于大地测量法具有以上优点，在边坡工程的地表监测中占主导地位。但大地测量法也受到地形通视条件限制和气象条件的影响，工作量大，周期长，连续观测能力较差。

（2）GPS（全球定位系统)测量法

GPS测量法的基本原理是边坡变形监测技术分析用GPS卫星发送的导航定位信号进行空间后方交汇测量，确定地面待测点的三维坐标。将GPS测量法用于边坡工程监测有以下优点：①观测点之间无需通视，选点方便；②观测不受天气条件的限制，可以进行全天候的观测；③观测点的三维坐标可以同时测定，对于运动的观测点还能精确测出它的速度；④在测程大于10km时，其相对精度可达到5*10-6一1*10-6，优于精密光电测距仪。此法适用于边坡地表的三维位移监测，特别适合于地形条件复杂，起伏大或建筑物密集、通视条件差的边坡监测。

（3)近景摄影测量法

该方法是把近景摄影仪安置在两个不同位置的固定测点上，同时对边坡范围内观测点摄影构成立体像时，利用立体坐标仪量测像片上各观测点三维坐标的一种方法。

3.3仪表观测法

仪表观测法是指用精密仪表对变形斜坡进行地表及深部的位移、倾斜（沉降)动态、裂缝相对张、闭沉、错位变化及地声、应力应变等物理参数与环境影响因素进行监测。目前，监测仪器的类型，一般可分为位移监测，地下倾斜监测、地下应力测试和环境监测四大类。

3.4远程监测法

伴随着电子技术及计算机技术的发展，各种先进的自动遥控监测系统相继问世，为边坡工程、特别是边坡崩塌和滑坡的自动化连续遥测创造了条件。远距离无线传播是该方法最基本的特点，由于其自动化程度高，可全天候连续观测，故省时、省力和安全，是当前和今后一个时期滑坡监测发展的方向。

四、边坡变形监测技术的发展

边坡是指岩土体在自然重力作用或人为作用下形成的具有一定倾斜度的临空面。工程建设中遇到的自然边坡和人工边坡，有可能直接影响到工程安全。因此人们做了大量边坡监测方面的研究工作，诸多先进仪器也相继被应用到边坡变形监测中来。通过调查与监测技术方法的融合：地球物理勘探方法的数据采集、信号处理和资料处理能力大幅度提高，可以实现高分辨率、高采样技术的应用；地球物理技术将向二维、三维采集系统发展；通过加大测试频次，实现时间序列的边坡变形破坏监测。智能传感器的发展：集多种功能于一体的、低造价的边坡、滑坡监测智能传感技术的研究与开发，将逐渐改变传统的点线式空间布设模式；由于可以采用网式布设模式，且每个单元均可以采集多种信息，最终可以实现近似连续的三维地质灾害信息采集。

结语

随着时代的发展，边坡问题变得越来越复杂，岩土工程中边坡及滑坡的失稳破坏，都有一个从渐变到突变的发展过程。通过对边坡变形监测精度的提高和边坡岩体结构类型以及影响因素的综合分析来提高预测精度；既要监测保证工程的施工、运行安全；又要提高监测验证设计、优化设计水平。直至目前，还没有适用于各种类型边坡失稳临界判据。边坡变形监测的发展方向会向着非线性动力学预测模。

参考文献：

[1]华锡生.何秀凤.边坡变形预测研究现状与发展趋势[J] 江西科学，2008（8）

[2]志平.廖志中.先进边坡监测系统之研发[J].土木水利.2002.（2）

[3]新建铁路工程测量规范，中华人民共和国铁道部，1999