边坡稳定性监测方法及预警系统
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H现统分析
文/赵文忠 杨广庆 周乔勇
表1 监测内容分类
序号
监测项目
1
裂缝监测
2
位移监测
3
滑动面监测
4
地表水监测
5
地下水监测
6
降水量监测
7
应力监测
8
宏观变形迹象监测
监测内容 1.地表裂缝监测；2.建筑物裂缝监测 1.地表位移监测：2.地下位移监测 滑动面位置测定 1.自然沟水的观测；2.河、湖、水库水位观测；3.湿地 观测 1.钻孔、井水的观测；2.泉水监测；3.孔隙水压力监测 降雨量、降雪量监测 滑带应力监测、建筑物受力监测
仪表观测法分手动定期观测和预 埋设仪器自动化观测两种方式。后者多 和数据自动发送装置联合，建立远程自 动采集发送装置，为边坡地质灾害预警 预报提供数据支持。
此法对仪表的可靠度和精密度要 求较高，尤其是预埋设仪器，对其长期 稳定性要求较高。一般预埋件在安装时 注意防风、防雨、防雷电干扰等，并进 行定期巡检、维护工作。 远程自动监测法
对边坡稳定性监测大致经历了 几个阶段：宏观地质经验法，即根据 人工观测地表的变化特征，地下水的 异变，周围动植物的异常等来确定边 坡的状况；简易观测法，即在关键裂 缝处做标记、树标杆等方法来量取裂 缝长度、宽度、深度的变化以及延伸 方向；大地测量法，该方法是伴随着 高精度的光学及光电仪器的出现而逐 渐发展和成熟的；由于监测仪器的快 速发展，GPS测量以及近景摄影测量
随着电子技术和计算机网络技术 的发展，各种自动遥测技术相继问世， 边坡工程的监测也越来越多的采取远程 自动监测方法。
此法一般根据监测项目的需要埋 设固定式自动化采集监测仪器，通过现 场控制器汇总监测数据，再通过无线 网络（卫星网络、移动GPRS网络等） 发送到监测中心；监测中心设置数据接
收，处理设备，可实时采集、存储、打 印和显示观测数据，并随时调整现场数 据采集装置的采集项目、采集频率等。 具有自动化程度高、信息反馈速度快等 优点，近年来的应用越来越广泛。此法 比较适用于边坡的长期稳定性监测和地 质灾害的安全预报工作。
观测网的布设比较方便、自由； 观测不受天气条件和时间的限 制，可以进行全天候监测；
194 TRANSPOWORLD 2012 No.22 (Nov)
测量精度高，一般观测精度能达 到10-6数量级。 近景摄影法
近景摄影法是在边坡潜在滑坡影 响范围之外设置两到三个固定点，安装 固定的摄影仪器，定期对边坡取景，根 据取景影响构成边坡的立体影像，进而 对边坡的稳定性进行监测。
多参数、远程自动控制边坡 稳定性综合监测预警系统
随着电子技术和计算机技术的发 展，各种先进的自动遥控监测技术相 继问世，为边坡的远程自动监控创造 了有利条件。这种能够连续观测、自 动采集、发送、处理观测数据的远程 监控系统目前成为边坡稳定性监测的 重要方向。通过对滑坡体深层位移、 滑坡体倾斜、地下水、地表裂缝、环 境量的监测，配合无线数据采集传输 接收系统，可以形成一套完整的监测 预警体系。
概述
随着我国社会经济的发展，公 路建设逐渐由平原向山区发展，由于 山区山川纵横，气候多变，自然地质 条件复杂，由于自然因素和人为活动 （公路建设）的影响，破坏了原有边 坡的平衡条件，可能会发生崩塌、边 坡、泥石流、路基沉陷等地质灾害， 继而对社会生活和人类经济发展造成 较大的影响，因此，山区地质灾害的 防治已成为山区公路建设亟待解决的 关键技术难题。
近景摄影法有着方便、实时监测 等特点，但观测精度不高，一般可用于 岩质陡坡坡壁裂缝变化的观测。 仪表观测法
仪表观测法是指利用精密测量仪 表对边坡进行地表位移、深部位移、 沉降、孔隙水压力、土压力、锚杆 （索）、抗滑桩、挡墙的受力等物理 力学参数进行定期量测的观测方法。 这种观测方法具有可测项目丰富、观 测精度高、不受外界环境影响的优 点，适用于边坡变形的中、长期监测 和预测预报工作。
早期多是利用光学水准仪、经纬 仪等对地表位移进行定期量测、记录， 以掌握边坡的动态特征。近年来随着观 测仪器的发展和测量技术的进步，各种 自动化仪器和观测手段逐步应用到边坡 监测工作中。典型的有GPS测量法和近 景摄影测量法。 GPS测量法
GPS测量法是在边坡地表埋设 GPS发送装置，布置成合理的三维观测 网，通过全球GPS网络定期接收信号， 监测边坡稳定性动态特征数据。该方法 具有如下优点：
通过在潜在滑坡体的适当位置布 置专门的监测仪器，用来监测滑坡体 的表面裂缝、深层位移、倾斜变形、 地下水位以及环境降雨量，这些监测 仪器可以通过专门的数据采集装置进 行自动采集并记录，再通过GPRS或 GSM无线传输方式将采集的数据发送 到远程的中心数据接收站，远程中心 数据接收站只需要一台台式机或笔记 本电脑配合相应的通讯模块，通过配 套的数据采集软件即可实现数据的现 场采集、实时监控、异常测值报警的 目的，从而可远程监控该滑坡体的表 面裂缝开合位移、深层变形和相应的 变形速率，以及环境量变化等实时状 况，对动态监控滑坡体变形发展以及 预测可能的破坏规模都具有非常重要 的意义。
边坡监测方法众多，不同的监测 项目需要采取不同的监测手段和监测仪 器。总结起来，边坡监测主要有以下几 种方法：
简易观测法
是定期通过人工观测对边坡工程 及其周围环境的宏观现象进行观测、 记录，以便能随时掌握边坡变形动态 及发展趋势。通常观察地表裂缝，地 面鼓胀、沉降、坍塌，建筑物变形特
征，地表水变化情况，建筑物裂缝扩 展情况等。
简易观测法一般用于对于已发生 病害的边坡进行观测，该方法具有直观 性、适应性及实用性强的特点，不仅适 用于各种类型的崩塌滑坡不同变形发展 阶段的监测，而且监测获得的前兆信息 直观可靠，可信度高。我国曾利用宏观 信息预报判据成功地预报了宝成铁路须 家河滑坡。
设站观测法
设站观测法是指在边坡的潜在滑 坡体外部或内部设立固定观测点，布置 成网状或带状，利用测量仪器手动定期 观测或自动定期采集观测数据的一种监 测方法。
也应用于边坡稳定性监测；随着电子 技术及计算机技术的发展，声发射方 法，时域反射法，光时域反射法等也 正被应用于边坡之中；网络技术的快 速发展，边坡的稳定性监测方法又在 向自动化、高精度及远程无线监测系 统发展。
边坡监测的内容
为了全面掌握分析边坡的稳定 性，监测内容可分为表1的各种类型。
边坡稳定性监测方法
文/赵文忠 杨广庆 周乔勇
表1 监测内容分类
序号
监测项目
1
裂缝监测
2
位移监测
3
滑动面监测
4
地表水监测
5
地下水监测
6
降水量监测
7
应力监测
8
宏观变形迹象监测
监测内容 1.地表裂缝监测；2.建筑物裂缝监测 1.地表位移监测：2.地下位移监测 滑动面位置测定 1.自然沟水的观测；2.河、湖、水库水位观测；3.湿地 观测 1.钻孔、井水的观测；2.泉水监测；3.孔隙水压力监测 降雨量、降雪量监测 滑带应力监测、建筑物受力监测
仪表观测法分手动定期观测和预 埋设仪器自动化观测两种方式。后者多 和数据自动发送装置联合，建立远程自 动采集发送装置，为边坡地质灾害预警 预报提供数据支持。
此法对仪表的可靠度和精密度要 求较高，尤其是预埋设仪器，对其长期 稳定性要求较高。一般预埋件在安装时 注意防风、防雨、防雷电干扰等，并进 行定期巡检、维护工作。 远程自动监测法
对边坡稳定性监测大致经历了 几个阶段：宏观地质经验法，即根据 人工观测地表的变化特征，地下水的 异变，周围动植物的异常等来确定边 坡的状况；简易观测法，即在关键裂 缝处做标记、树标杆等方法来量取裂 缝长度、宽度、深度的变化以及延伸 方向；大地测量法，该方法是伴随着 高精度的光学及光电仪器的出现而逐 渐发展和成熟的；由于监测仪器的快 速发展，GPS测量以及近景摄影测量
随着电子技术和计算机网络技术 的发展，各种自动遥测技术相继问世， 边坡工程的监测也越来越多的采取远程 自动监测方法。
此法一般根据监测项目的需要埋 设固定式自动化采集监测仪器，通过现 场控制器汇总监测数据，再通过无线 网络（卫星网络、移动GPRS网络等） 发送到监测中心；监测中心设置数据接
收，处理设备，可实时采集、存储、打 印和显示观测数据，并随时调整现场数 据采集装置的采集项目、采集频率等。 具有自动化程度高、信息反馈速度快等 优点，近年来的应用越来越广泛。此法 比较适用于边坡的长期稳定性监测和地 质灾害的安全预报工作。
观测网的布设比较方便、自由； 观测不受天气条件和时间的限 制，可以进行全天候监测；
194 TRANSPOWORLD 2012 No.22 (Nov)
测量精度高，一般观测精度能达 到10-6数量级。 近景摄影法
近景摄影法是在边坡潜在滑坡影 响范围之外设置两到三个固定点，安装 固定的摄影仪器，定期对边坡取景，根 据取景影响构成边坡的立体影像，进而 对边坡的稳定性进行监测。
多参数、远程自动控制边坡 稳定性综合监测预警系统
随着电子技术和计算机技术的发 展，各种先进的自动遥控监测技术相 继问世，为边坡的远程自动监控创造 了有利条件。这种能够连续观测、自 动采集、发送、处理观测数据的远程 监控系统目前成为边坡稳定性监测的 重要方向。通过对滑坡体深层位移、 滑坡体倾斜、地下水、地表裂缝、环 境量的监测，配合无线数据采集传输 接收系统，可以形成一套完整的监测 预警体系。
概述
随着我国社会经济的发展，公 路建设逐渐由平原向山区发展，由于 山区山川纵横，气候多变，自然地质 条件复杂，由于自然因素和人为活动 （公路建设）的影响，破坏了原有边 坡的平衡条件，可能会发生崩塌、边 坡、泥石流、路基沉陷等地质灾害， 继而对社会生活和人类经济发展造成 较大的影响，因此，山区地质灾害的 防治已成为山区公路建设亟待解决的 关键技术难题。
近景摄影法有着方便、实时监测 等特点，但观测精度不高，一般可用于 岩质陡坡坡壁裂缝变化的观测。 仪表观测法
仪表观测法是指利用精密测量仪 表对边坡进行地表位移、深部位移、 沉降、孔隙水压力、土压力、锚杆 （索）、抗滑桩、挡墙的受力等物理 力学参数进行定期量测的观测方法。 这种观测方法具有可测项目丰富、观 测精度高、不受外界环境影响的优 点，适用于边坡变形的中、长期监测 和预测预报工作。
早期多是利用光学水准仪、经纬 仪等对地表位移进行定期量测、记录， 以掌握边坡的动态特征。近年来随着观 测仪器的发展和测量技术的进步，各种 自动化仪器和观测手段逐步应用到边坡 监测工作中。典型的有GPS测量法和近 景摄影测量法。 GPS测量法
GPS测量法是在边坡地表埋设 GPS发送装置，布置成合理的三维观测 网，通过全球GPS网络定期接收信号， 监测边坡稳定性动态特征数据。该方法 具有如下优点：
通过在潜在滑坡体的适当位置布 置专门的监测仪器，用来监测滑坡体 的表面裂缝、深层位移、倾斜变形、 地下水位以及环境降雨量，这些监测 仪器可以通过专门的数据采集装置进 行自动采集并记录，再通过GPRS或 GSM无线传输方式将采集的数据发送 到远程的中心数据接收站，远程中心 数据接收站只需要一台台式机或笔记 本电脑配合相应的通讯模块，通过配 套的数据采集软件即可实现数据的现 场采集、实时监控、异常测值报警的 目的，从而可远程监控该滑坡体的表 面裂缝开合位移、深层变形和相应的 变形速率，以及环境量变化等实时状 况，对动态监控滑坡体变形发展以及 预测可能的破坏规模都具有非常重要 的意义。
边坡监测方法众多，不同的监测 项目需要采取不同的监测手段和监测仪 器。总结起来，边坡监测主要有以下几 种方法：
简易观测法
是定期通过人工观测对边坡工程 及其周围环境的宏观现象进行观测、 记录，以便能随时掌握边坡变形动态 及发展趋势。通常观察地表裂缝，地 面鼓胀、沉降、坍塌，建筑物变形特
征，地表水变化情况，建筑物裂缝扩 展情况等。
简易观测法一般用于对于已发生 病害的边坡进行观测，该方法具有直观 性、适应性及实用性强的特点，不仅适 用于各种类型的崩塌滑坡不同变形发展 阶段的监测，而且监测获得的前兆信息 直观可靠，可信度高。我国曾利用宏观 信息预报判据成功地预报了宝成铁路须 家河滑坡。
设站观测法
设站观测法是指在边坡的潜在滑 坡体外部或内部设立固定观测点，布置 成网状或带状，利用测量仪器手动定期 观测或自动定期采集观测数据的一种监 测方法。
也应用于边坡稳定性监测；随着电子 技术及计算机技术的发展，声发射方 法，时域反射法，光时域反射法等也 正被应用于边坡之中；网络技术的快 速发展，边坡的稳定性监测方法又在 向自动化、高精度及远程无线监测系 统发展。
边坡监测的内容
为了全面掌握分析边坡的稳定 性，监测内容可分为表1的各种类型。
边坡稳定性监测方法