滑坡監(jiān)測技術(shù)方案(2009-03-15)

1、滑坡監(jiān)測技術(shù)方案滑坡監(jiān)測技術(shù)方案版權(quán)所有廣州中海達測繪儀器有限公司廣州中海達測繪儀器有限公司香港理工大學土地測量與地理資訊學系香港理工大學土地測量與地理資訊學系2009 年 3 月 15 日目目 錄錄1.背景背景.22.滑坡監(jiān)測目的、方案設(shè)計依據(jù)與原則滑坡監(jiān)測目的、方案設(shè)計依據(jù)與原則.22.1 監(jiān)測目的.22.2 監(jiān)測方案設(shè)計依據(jù).32.3 監(jiān)測方案設(shè)計原則.33.滑坡監(jiān)測內(nèi)容、方法和儀器滑坡監(jiān)測內(nèi)容、方法和儀器.43.1 地表變形監(jiān)測.43.1.1常規(guī)精密大地測量技術(shù).43.1.2 GPS測量技術(shù).53.1.3 GPS與全站儀混合監(jiān)測技術(shù).63.1.4實施與規(guī)范要求.63.2 滑坡深部位移監(jiān)

2、測.93.2.1深部位移監(jiān)測的方法與作用.93.2.2測斜儀器.93.2.3測斜儀的布置.103.3 地下水位動態(tài)監(jiān)測.113.4 孔隙水壓力監(jiān)測.113.5 支護結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測.123.5.1 抗滑樁鋼筋應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測.133.5.2抗滑樁側(cè)土壓力監(jiān)測.143.5.3 錨索應(yīng)力監(jiān)測.153.6 水庫水位監(jiān)測.163.7 地表裂縫位錯監(jiān)測.163.8 宏觀地質(zhì)調(diào)查.164. 集成集成 GPS 的多傳感器滑坡自動化監(jiān)測方案設(shè)計的多傳感器滑坡自動化監(jiān)測方案設(shè)計.174.1 系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu).174.2 儀器的選擇與布設(shè).174.3 自動化采集系統(tǒng)方案.204.4 滑坡監(jiān)測信息管理與分析系統(tǒng).224.4

3、.1 系統(tǒng)總體功能結(jié)構(gòu).224.4.2 地質(zhì)地理信息管理.224.4.3 監(jiān)測信息管理.234.4.4監(jiān)測信息分析.245.GPS 變形監(jiān)測子系統(tǒng)變形監(jiān)測子系統(tǒng).255.1 監(jiān)測模式的選擇.255.2 監(jiān)測網(wǎng)的布設(shè).255.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計.265.3.1數(shù)據(jù)接收部分.275.3.2數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)采集部分.285.3.3數(shù)據(jù)處理部分.295.4 監(jiān)測設(shè)備配置及其技術(shù)指標.315.4.1測站設(shè)備配置.315.4.2監(jiān)控中心設(shè)備配置.315.5 安裝與施工.325.6 測量更新頻率及測量精度.336.總結(jié)總結(jié).33附錄附錄 1：香港理工大學安科：香港理工大學安科 GPS 變形監(jiān)測軟件系統(tǒng)（變形監(jiān)測

4、軟件系統(tǒng)（GDMS）.3附錄附錄 2：多天線開關(guān)控制器：多天線開關(guān)控制器.1附錄附錄 3：滑坡監(jiān)測系統(tǒng)的遠程數(shù)據(jù)采集解決方案：滑坡監(jiān)測系統(tǒng)的遠程數(shù)據(jù)采集解決方案.3附錄附錄 4：CX-3C 型測斜儀使用技術(shù)要求型測斜儀使用技術(shù)要求.7附錄附錄 5：VI-600 型固定式測斜儀使用技術(shù)要求型固定式測斜儀使用技術(shù)要求.112滑坡監(jiān)測技術(shù)方案滑坡監(jiān)測技術(shù)方案2009 年 3 月 25 日（V 1.0）1.背景背景滑坡是指場地由于地層結(jié)構(gòu)、河流沖刷、地下水活動、人工切坡幾各種震動等因素的影響，致使部分或全部土體（或巖體）在重力作用下，沿著地層軟弱面（或軟弱帶）整體向下滑動的不良地質(zhì)現(xiàn)象?；率枪こ痰刭|(zhì)

5、問題中常見的一種自然災(zāi)害，在山區(qū)及河谷地帶尤為常見。許多重要的工廠和居民區(qū)就建在滑坡上或是靠近滑坡的地方，滑坡引起的山體垮塌及暴雨后形成的泥石流常給國家建設(shè)和人民生命財產(chǎn)造成嚴重損害。我國是一個崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生十分頻繁和災(zāi)害損失極為嚴重的國家，尤其是西部地區(qū)。根據(jù)中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查監(jiān)測室的數(shù)據(jù)，2006 年發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害102804 起，其中滑坡占 87%；2007 發(fā)生 25364，其中滑坡占61%；2008 年 1-3 月發(fā)生 3106，其中滑坡占 67.42%。每年由此造成的直接經(jīng)濟損失約 200 億人民幣，其造成的人員傷亡高達數(shù)百人。 因此，做好地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測和

6、預警，特別是滑坡體的監(jiān)測和預警，對于有效減少直接經(jīng)濟損失和人員傷亡顯得尤為重要?；轮阅茉斐蓢乐負p害，是因為難以事先準確預報發(fā)生的地點、時間和強度。滑坡災(zāi)害預防，重在監(jiān)測。為防患于未然，必須對滑坡進行監(jiān)測，實現(xiàn)滑坡危害的早期預報。2.滑坡監(jiān)測目的、方案設(shè)計依據(jù)與原則滑坡監(jiān)測目的、方案設(shè)計依據(jù)與原則2.1 監(jiān)測目的監(jiān)測目的主要任務(wù)是通過各種測量手段，建立地表和地下深部的 3 維立體監(jiān)測網(wǎng)，對邊（滑）坡進行系統(tǒng)、可靠的變形監(jiān)測。主要目的為確定邊（滑）坡變形動態(tài)(包括滑坡體變形方向、變形速度、變形范圍等) ，并對變形發(fā)展和變形趨勢作出預測，判斷邊坡穩(wěn)定狀態(tài)，給出邊坡失穩(wěn)預警值，指導施工、反饋設(shè)計

7、和檢驗治理效果，了解工程實施后邊坡的變化特征，為最優(yōu)化設(shè)計、施工提供科學依據(jù)。以處治邊（滑）坡為對象的邊坡變形監(jiān)測主要分為：3(1)施工期安全監(jiān)測 在施工期對邊坡位移（地表水平位移、垂直位移、深部位移） 、支護結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變、地下水和庫水位等的監(jiān)測；(2)處治效果監(jiān)測 是檢驗邊坡處治設(shè)計與施工效果，是判斷處治后邊坡穩(wěn)定性的最具說服力的手段；(3)長期動態(tài)監(jiān)測 結(jié)合施工期監(jiān)測結(jié)果，保持監(jiān)測數(shù)據(jù)的連貫性，在防治工程后期開始，對邊坡體進行動態(tài)跟蹤，以掌握處治邊坡穩(wěn)定性的變化情況和特征，據(jù)此評價和預測處治后的邊坡長期穩(wěn)定性。2.2 監(jiān)測方案設(shè)計依據(jù)監(jiān)測方案設(shè)計依據(jù)監(jiān)測工作主要依據(jù)以下技術(shù)規(guī)范和資料：（1

8、）技術(shù)規(guī)范1、 建筑變形測量規(guī)程 （JGJ 8-2007） ；2、 滑坡防治工程勘察規(guī)范 （DZ2005） （征求意見稿） ；3、 建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范 （GB 50330-2002） ；4、 公路路基設(shè)計規(guī)范 （JTG F10-2004） ；5、 公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范 （JTJ 06498） ；6、 工程測量規(guī)范 （GB5002693） ；7、 混凝土壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范 （DL/T51782003） ；8、 全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范 （GB/T183142001） ；9、 土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范 。（2）勘察、設(shè)計資料工程地質(zhì)勘察、整治工程設(shè)計資料2.3 監(jiān)測方案設(shè)計原則監(jiān)測方案設(shè)計原

9、則(1) 監(jiān)測工作的布置應(yīng)基本上能控制整個邊坡可能的變形，監(jiān)測設(shè)施的布置應(yīng)考慮長久、穩(wěn)定、可靠、不易被破壞，測量基準控制點應(yīng)在邊坡范圍以外穩(wěn)定的基巖上。(2) 方法和儀器的選擇要能反映出邊破的變形動態(tài)，且儀器維護方便、費用節(jié)省的原則。監(jiān)測儀器的選擇原則是：儀器性能可靠、精度足夠、使用簡易4且不易損壞。(3) 施工前監(jiān)測、施工期監(jiān)測、處治效果監(jiān)測和長期監(jiān)測相結(jié)合的原則。(4)避免或減少施工干擾。應(yīng)盡量采用勘探洞和排水洞預埋儀器；施工活動應(yīng)各方通氣，進行文件會簽；應(yīng)盡量采用抗干擾能力強的儀器，保護設(shè)施力求可靠。（5）監(jiān)測設(shè)計應(yīng)留有余地。監(jiān)測過程中可能存在一些不確定的因素，如地質(zhì)條件不十分清楚，隨施

10、工開挖可能發(fā)現(xiàn)一些地質(zhì)缺陷、設(shè)計時未估計到的不穩(wěn)定契體，即可能出現(xiàn)一些設(shè)計中未能考慮到的問題，那時，需要修改和補充。3.滑坡監(jiān)測內(nèi)容、方法和儀器滑坡監(jiān)測內(nèi)容、方法和儀器滑坡穩(wěn)定性的監(jiān)測涉及到一系列特定的參數(shù)及其隨時間的變化量,如降雨量、土壤濕度、地下水位及移動特征。其中最重要的兩個參數(shù)是地下水位和移動特征。滑坡的移動特征由滑動面的深度、方向、移動量和移動速度來表征。通過監(jiān)測這些參數(shù)中的一項或多項就能達到監(jiān)測滑坡的目的。根據(jù)有關(guān)規(guī)范，對滑坡危害程度屬于一級的滑坡，應(yīng)建立以地表變形、裂縫位錯、深部位移、地下水位、庫水水位、支護結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變變化的立體監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)控滑坡整體變形。3.1 地表變形監(jiān)測地

11、表變形監(jiān)測 3.1.1 常規(guī)精密大地測量技術(shù)常規(guī)精密大地測量技術(shù)用常規(guī)精密大地測量方法進行水平位移監(jiān)測時，一般是在滑坡監(jiān)測區(qū)外建立平面控制網(wǎng)，使用精密測距儀、電子經(jīng)緯儀或電子全站儀進行觀測，以獲取滑坡平面位移監(jiān)測的參考基準。平面控制網(wǎng)一般包括基準網(wǎng)、校核網(wǎng)、監(jiān)測網(wǎng)，控制點分為基準點、校核點、工作基點、監(jiān)測點等，為了保持點位的穩(wěn)定性，均需要建造一定尺寸的鋼筋混凝土墩標。首先對基準網(wǎng)進行觀測，在判斷基準網(wǎng)穩(wěn)定的情況下，通過對監(jiān)測點的多期觀測，可計算監(jiān)測點的坐標變化量，進而分析監(jiān)測點的滑移量、滑移方向、滑移速度等。常規(guī)精密大地測量方法測量精度高，觀測量通過組網(wǎng)，可以進行5測量結(jié)果的校核與精度評定該方

12、法靈活多變，適用于不同形狀、不同精度要求和不同外界條件的滑坡監(jiān)測。用常規(guī)精密大地測量方法進行滑坡監(jiān)測，通常布設(shè)測邊測角控制網(wǎng)。常規(guī)精密大地測量方法監(jiān)測水平位移，技術(shù)手段成熟，適應(yīng)性強，但有時網(wǎng)形復雜，觀測條件較多，觀測周期長、費用高、工效低，適合中小型滑坡的水平位移監(jiān)測。通常用精密水準測量方法對滑坡進行垂直位移監(jiān)測，又稱沉降觀測，該方法屬于一維變形測量。根據(jù)監(jiān)測精度要求不同，通常采用一等水準測量或二等水準測量的精度要求進行。觀測采用精密水準儀或電子水準儀，配用因瓦水準尺。進行沉降監(jiān)測一般是須設(shè)置基巖標，作為地面沉降觀測的基準點，再在沉降地域布設(shè)沉降觀測點，以一定周期重復進行水準測量，經(jīng)過多期水

13、準測量和地面沉降觀測資料的分析研究，計算出各沉降觀測點的各期沉降量、累計沉降量、沉降速率等數(shù)據(jù)，從而為沉降區(qū)域的治理提供科學依據(jù)。3.1.2 GPS 測量技術(shù)測量技術(shù)GPS 在測量中的應(yīng)用主要有兩種方式：絕對定位和相對定位。差分相對定位至少需要兩臺接收機，差分的目的主要是為了消除接收機鐘差、衛(wèi)星鐘差以及削弱空間相關(guān)的大氣延遲誤差，通過相應(yīng)得 GPS 后處理軟件進行數(shù)據(jù)處理，可使 GPS 測量精度達到毫米級，這種模式稱為靜態(tài)測量模式。Real Time Kinematic （簡稱 RTK）GPS 定位技術(shù)是一種基于載波相位觀測值的實時動態(tài)相對定位技術(shù)，它能夠?qū)崟r地提供測站點在指定坐標系中的三維定

14、位結(jié)果，這種模式成為動態(tài)測量模式，其測量精度約為 12 厘米。與常規(guī)的方法相比，利用 GPS 進行變形監(jiān)測具有以下主要優(yōu)點： 不受氣候條件的限制，能在臺風、大霧、暴風雨等惡劣天氣條件下全天候進行工作； 監(jiān)測點與已知參考點間無需通視； 能夠直接測定監(jiān)測點的三維坐標值；6 自動化程度高，能夠進行實時動態(tài)監(jiān)測； 不同監(jiān)測點可以進行同步測量。作為一種全新的自動變形監(jiān)測方法，GPS 具有其獨特的優(yōu)越性，它克服了傳統(tǒng)的變形監(jiān)測方法的眾多缺陷。由于滑坡的變形比較緩慢，所以 GPS 用于滑坡變形監(jiān)測常采用周期性重復測量和連續(xù)靜態(tài)測量方式。前者按照一定周期（如：一月一次）進行野外采集數(shù)據(jù)，然后回到室內(nèi)下載數(shù)據(jù)并

15、進行靜態(tài)后處理；后一種方式則是從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理全部自動處理，一旦系統(tǒng)建立，無需人工到現(xiàn)場進行作業(yè)，非常適用于處于危險期或在惡劣天氣及監(jiān)測環(huán)境條件下的滑坡監(jiān)測，達到近實時的監(jiān)測要求。3.1.3 GPS 與全站儀混合監(jiān)測技術(shù)與全站儀混合監(jiān)測技術(shù)用傳統(tǒng)邊角測量方法的地表位移監(jiān)測一般需要在穩(wěn)定的地段，設(shè)置測量基準點，布設(shè)基準網(wǎng)，并在被監(jiān)測地段設(shè)置若干監(jiān)測點，利用基準點監(jiān)測監(jiān)測點的位移，所以要求監(jiān)測點與附近基準點應(yīng)通視。有時很難在邊坡附近穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)找到通視條件好的位置布設(shè)基準點，基準網(wǎng)難以采用常規(guī)的邊角網(wǎng)進行布設(shè)；另外邊坡位移監(jiān)測點之間通視也很困難，常規(guī)邊角網(wǎng)形式的變形監(jiān)測網(wǎng)也難以布設(shè)，交

16、會法與極坐標法也因基準點及監(jiān)測點的通視條件限制而無法應(yīng)用。而GPS 靜態(tài)測量無需基準點與工作基點間相互通視，只需要每個觀測點上空有較大的可視天空即可，基準點可選在遠離變形影響范圍的穩(wěn)定區(qū)域，保證監(jiān)測結(jié)果的可靠性，故可考慮采用整體大范圍內(nèi)布設(shè) GPS 變形監(jiān)測網(wǎng)，局部小范圍內(nèi)用全站儀極坐標法監(jiān)測的綜合監(jiān)測方法，既方便了監(jiān)測工作的開展，又極大地減少了監(jiān)測成本。由于邊坡坡度較大，采用水準測量進行垂直位移監(jiān)測有較大難度，在滿足精度的前提條件下，用靜態(tài) GPS 測量和電磁波三角高程測量進行監(jiān)測。邊坡的監(jiān)測內(nèi)容包括滑坡水平位移、垂直位移以及變化速率，達到監(jiān)測地表位移目的。3.1.4 實施與規(guī)范要求實施與規(guī)

17、范要求一、變形監(jiān)測布設(shè)原則：監(jiān)測網(wǎng)基準點是進行水平位移和垂直位移觀測的工作基點，應(yīng)布置在7穩(wěn)定的地區(qū)，遠離滑坡體。監(jiān)測網(wǎng)基準點的數(shù)量在滿足控制滑坡范圍的條件下不易過多；圖形強度應(yīng)盡可能高，確保監(jiān)測網(wǎng)基準點坐標誤差不超過 23 毫米?；麦w上監(jiān)測點的布置應(yīng)突出重點、兼顧全面，盡可能在滑坡前后沿、裂縫和地質(zhì)邊界線等處設(shè)點。當滑坡上還有深部位移（如鉆孔測斜儀、多點位移計等）測孔（點）時，也應(yīng)盡量在這些測孔（點）附近設(shè)點，以便相互比較、印證。監(jiān)測點應(yīng)布置在穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，避免在松動的表層上建點，且測點數(shù)宜盡量少，以較少工作量，縮短觀測時間。監(jiān)測垂直位移的水準點應(yīng)布置在滑坡體以外，并必須與監(jiān)測基準點的高程

18、系統(tǒng)統(tǒng)一。二、滑坡觀測點位的標石、標志及其埋設(shè)，符合下列要求： （1）巖體上的 GPS 基準點及監(jiān)測點，可現(xiàn)場澆灌混凝土標石。根據(jù)觀測精度要求，頂部的安裝強制對中裝置，保證對中誤差小于 0.5mm，標石頂部須露出地面 100cm120cm，其埋設(shè)規(guī)格見圖 1（a）所示。（2）土體上的 GPS 基準點及監(jiān)測點，可現(xiàn)場澆灌混凝土標石。根據(jù)觀測精度要求，頂部的標志采用具有強制對中裝置的活動標志。標石埋深不宜小于1m，在凍土地區(qū)，應(yīng)埋至標準凍土線以下 0.5m。標石頂部須露出地面100cm120cm，其埋設(shè)規(guī)格見圖 1（b）所示。（3） 抗滑樁頂面的監(jiān)測點，采用砂漿現(xiàn)場澆固的混凝土樁，并安裝強制對中設(shè)

19、備。鑿孔深度不宜少于 10cm，觀測視線離結(jié)構(gòu)物頂面要高于 2030cm。8圖 1 基準點、工作基點的觀測墩埋設(shè)規(guī)格三、GPS 基準網(wǎng)觀測采用 GPS 靜態(tài)相對定位方法。采用 GPS 接收機同步觀測，觀測時段長為 3h，采樣間隔 15s，截止高度角 15，有效觀測衛(wèi)星數(shù)5顆。基準網(wǎng)基線解算與平差計算采用商用 GPS 靜態(tài)后處理軟件（如：中海達GPS 解算軟件） ，最弱點精度（相對已知點）MP1.0 mm，MH1.7 mm， （設(shè)計的 MP2.0 mm，MH4 mm） 。當觀測條件較差時，觀測時間長度需要提高到 46 小時；若基線長度超過 5 公里，需采用 Bernese、Gamit 或 GIP

20、sy 等精密解算軟件進行結(jié)算。四、滑坡觀測點平面位移的監(jiān)測精度按建筑變形測量規(guī)范所列二級精度指標施測，垂直位移的監(jiān)測精度按建筑變形測量規(guī)范所列三級精度指標施測，具體精度指標見表 1 所示。GPS 位移監(jiān)測網(wǎng)觀測時段長為 2h，采樣間隔15s，截止高度角 15，最小衛(wèi)星數(shù) 5 顆。基準網(wǎng)基線解算與平差計算采用商用 GPS 靜態(tài)后處理軟件，其內(nèi)符合精度平面位移精度優(yōu)于2.5 mm ，垂直位移精度優(yōu)于3.2 mm?？够瑯俄斆姹O(jiān)測點的監(jiān)測是在其附近的 GPS 位移監(jiān)測點上設(shè)站，用極坐標法進行監(jiān)測，其觀測的技術(shù)要求見表 2表 4 所示。表 1 本次監(jiān)測的精度要求沉降觀測水平位移觀測觀測點測站高差中誤差（

21、mm）觀測點坐標中誤差（mm）適 用 范 圍1.5 3.0 場地滑坡測量注：1、觀測點測站高差中誤差，系指幾何水準測量測站高差中誤差92、觀測點坐標中誤差，系指觀測點相對測站點（如工作基點等）的坐標中誤差、坐標差中誤差以及等價的觀測點相對基準線的偏差值中誤差、建筑物（或構(gòu)件）相對底部定點的水平位移分量中誤差。表 2 水平角觀測的技術(shù)要求級別儀器類型測回數(shù)2C 互差()半測回歸零差()同一方向值各測回較差()二級DJ291389表 3 垂直角觀測的技術(shù)要求級別儀器類型測回數(shù)兩次照準目標讀數(shù)差()指標差較差()垂直角測回較差()二級DJ26377 表 4 電磁波測距的技術(shù)要求每邊測的最小測回數(shù)氣象

22、數(shù)據(jù)測定的最小讀數(shù)級別儀器精度等級（mm）往返一測回讀數(shù)間較差限值（mm）單程測回間較差限值（mm）溫度（C）氣壓（hpa）往返或時段間較差限值（mm）二級34435.00.20.1)10(26Dba注：1、儀器精度等級系根據(jù)儀器標稱精度(),以相應(yīng)級別的平均邊長D610Dba代入計算的測距中誤差劃分； 2、一測回是指照準目標一次，讀數(shù) 4 次的過程； 3、 時段是指測邊的時間段，可用不同時段觀測代替往返觀測。儀器設(shè)備均應(yīng)經(jīng)過國家計量檢定單位的檢定，并檢驗合格。觀測前，還須對儀器進行常規(guī)檢查。3.2 滑坡深部位移監(jiān)測滑坡深部位移監(jiān)測 3.2.1 深部位移監(jiān)測的方法與作用深部位移監(jiān)測的方法與作用

23、對滑坡巖土體內(nèi)部蠕變、特別是滑動面位移矢量的監(jiān)測，采用測斜儀法。在鉆孔內(nèi)埋設(shè)測斜管，定期用測斜儀測量測斜管隨巖土體深部位移大小、方向，10以此觀測巖土體深部位移沿鉆孔深度逐點連續(xù)的位移變化，由此建立位移深度關(guān)系曲線，通過該關(guān)系曲線找出滑動面準確位置，對滑動面的位移大小及位移速率做到監(jiān)控。對邊坡巖土體內(nèi)部蠕變、特別是滑動面位移矢量的監(jiān)測，采用測斜儀法。該方法是通過鉆孔內(nèi)的測斜儀來測量巖土體深部位移沿鉆孔深度的變化，并建立位移深度關(guān)系曲線。通過該關(guān)系曲線可以找出滑動面的準確位置，并對滑動面的位移大小及位移速率進行監(jiān)控。3.2.2 測斜儀器測斜儀器滑坡監(jiān)測常采用滑移式與固定式測斜儀兩種方式進行測量。

24、滑移式測斜儀成本較低，一臺測斜儀可用于多個鉆孔的測量，并可重復使用。但是監(jiān)測時勞動強度大，費時較多，監(jiān)測費用高。同時，由于重復使用機械磨損較大，會引起測量誤差。在高陡邊坡上的監(jiān)測點人員難以到達進行監(jiān)測。因此，一般的監(jiān)測孔中宜采用滑移式測斜儀。固定式測斜儀是在滑移式測斜儀基礎(chǔ)上設(shè)計出來的，其主要優(yōu)點是精度高（機械誤差大大減少、避免了人工操作的失誤） 、測量方便、監(jiān)測成本低，并可長期測量。但是由于需將多個傳感器按監(jiān)測間距埋設(shè)在鉆孔內(nèi)，一次性投入較大。因此，宜在滑坡的重點部位有選擇地布置數(shù)個鉆孔，采用固定式測斜儀進行長期監(jiān)測，其數(shù)據(jù)還可作為其它測點觀測數(shù)據(jù)的參考。3.2.3 測斜儀的布置測斜儀的布置

25、一、人工邊坡在滑動面尚未出現(xiàn)時，應(yīng)采用活動式鉆孔測斜儀，當出現(xiàn)滑動面后，方可在滑動面的上下安裝固定式測斜儀；鉆孔測斜儀布置在邊坡監(jiān)測斷面的各級馬道上。上一個鉆孔孔底應(yīng)達到下一個相鄰鉆孔的孔口高程；一般，鉆孔是鉛直布置。但當邊坡較緩，鉆孔也可靠邊坡坡面方向呈斜孔布置，但偏離鉛直線不宜太大（1015 度以內(nèi)） ，以防損失其量程過多。深部水平位移監(jiān)測孔與地表水平變形測點靠近布置，以便相互比較、印證。11二、天然滑坡天然滑坡的監(jiān)測斷面一般一個，主要控制滑坡的整體穩(wěn)定性；鉆孔傾斜儀孔首先要控制滑坡的前緣和后緣。因此，在前后緣至少各布置一個鉆孔。埋設(shè)儀器的鉆孔應(yīng)盡量利用地質(zhì)勘探鉆孔，以節(jié)約經(jīng)費。宜在地質(zhì)分

26、析、理論計算等預測的基礎(chǔ)上將前后緣之間的鉆孔，布置在變形大，可能發(fā)生破壞的部位，或者地質(zhì)上有代表性的地段。根據(jù)滑坡的發(fā)展，也可能出現(xiàn)一些事先未能預計到的情況（如裂縫、塌方） ，根據(jù)這些新情況，如需要則補充測孔。監(jiān)測鉆孔應(yīng)穿過潛在滑動面，打到穩(wěn)定的基巖。深部水平位移監(jiān)測孔與地表水平變形測點靠近布置，以便相互比較、印證。3.3 地下水位動態(tài)監(jiān)測地下水位動態(tài)監(jiān)測 地下水是影響滑坡穩(wěn)定的主要外因之一。為了了解地下水位變動情況對邊坡穩(wěn)定性的影響，在場地仍保留的，合符監(jiān)測要求的原有勘察鉆孔和監(jiān)測工作增加的鉆孔中，與其它監(jiān)測同周期對鉆孔地下水位進行量測，以在解讀位移成果時，同步掌握地下水位影響因素。（一）地

27、下水位監(jiān)測的布設(shè)選擇滑坡坡高最高處的山頂或不同高程馬道上打深鉆孔，進行地下水長期觀測。鉆孔打到含水層底板以下。在監(jiān)測斷面與各排水洞交會處，各布置 1 個測壓管，進行重點監(jiān)測。此外，利用排水洞按一定間距布置一些測壓管，作一般監(jiān)測。當布置有鉆孔傾斜儀時，可在每個鉆孔傾斜儀孔孔底布置滲壓計一支。（二）監(jiān)測儀器與方法常用的地下水位監(jiān)測的儀器有手動式的電測水位計和傳感器式的遙測水位計。水位計在測頭中還可安裝測溫元件，在測水位的同時可監(jiān)測水溫。對地下水進行監(jiān)測，不同于水文地質(zhì)學中“長期觀測”的含義。因觀測是針對地下水的天然水位、水量和水質(zhì)的時間變化規(guī)律的，一般僅是提出動態(tài)觀12測資料。而監(jiān)測則不僅僅是觀測

28、，還要根據(jù)觀測資料提出問題，制訂處理方案和措施。3.4 孔隙水壓力監(jiān)測孔隙水壓力監(jiān)測 孔隙水壓力對巖土體變形和穩(wěn)定性有很大的影響，因此在飽和土層中進行地基處理和基礎(chǔ)施工過程中以及研究滑坡穩(wěn)定性等問題時，孔隙水壓力的監(jiān)測很有必要。監(jiān)測孔隙水壓力所用的孔隙水壓力計型號和規(guī)格較多，應(yīng)根據(jù)監(jiān)測目的、巖土的滲透性和監(jiān)測期長短等條件選擇，其精度、靈敏度和量程必須滿足要求。 孔隙水壓力計類型、適用條件及計算公式儀 器 類 型適 用 條 件計 算 公 式立管式（敞開式）滲透系數(shù)大于 10-4 cm /s 的巖土層U=rwh水壓式（液壓式）滲透系數(shù)小的土層，量測精度2kPa，監(jiān)測期1 個月U=rwh+p氣動式（

29、氣壓式） 各種巖土層，量測精度10kPa，監(jiān)測期1 個月U=K(f02 -f2 )電阻應(yīng)變式各種巖土層，量測精度2kPa，監(jiān)測期1 個月U=K(A-A0)（一）施工工藝流程：鉆孔清孔埋設(shè)孔隙水壓力計在孔口用磚及水泥做方形保護臺孔口用舊套管保護，上加蓋子測量讀數(shù)測量完畢保護電纜與孔口。（二）技術(shù)要求131. 鉆孔：按設(shè)計孔徑與孔深進行鉆進，鉆孔垂直偏斜度不大于 1.5%，并應(yīng)進行地質(zhì)與地下水編錄。2. 孔隙水壓力計埋設(shè)（1）埋設(shè)前應(yīng)首先檢查孔隙水壓力計，確保儀器完好，按設(shè)計要求接長電纜，并在電纜上做好編號記號。（2）在儀器埋設(shè)前將前蓋空腹裝滿水，排除氣泡。埋設(shè)時，將進水口朝上，以免空腹內(nèi)的水溢出

30、。（3）將砂灌入孔內(nèi)形成厚度為 50cm 左右的人工過濾層，然后將孔隙水壓力計放置預定的深度，到位后加 30-50cm 的中砂，上部再用粘土球形成隔離層。3.5 支護結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測支護結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測抗滑樁應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測 在抗滑樁施工期，選定部分樁體（2 根或 4 根） ，在樁中埋置壓力盒和鋼筋計（1.52.0m） ，監(jiān)測抗滑樁實際受力狀態(tài)以及應(yīng)變，對照設(shè)計力學模型分析，監(jiān)測實際受力狀態(tài)與設(shè)計理論狀態(tài)的吻合程度，判斷設(shè)計合理性和安全性。錨索應(yīng)力監(jiān)測 在錨索施工過程中，選取部分錨索，在錨索錨頭部位鋼絞線上安裝錨索測力計，監(jiān)測錨索實際受力狀況，對照設(shè)計分析，判斷設(shè)計的安全性和合理性。3.5.1 抗

31、滑樁鋼筋應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測抗滑樁鋼筋應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測 目的是監(jiān)測抗滑樁實際受力狀態(tài)與設(shè)計理論狀態(tài)的吻合程度，判斷設(shè)計合理性和安全性。采用 GJ-16 型振弦式鋼筋測力計測量鋼筋應(yīng)力。量程 :最大壓應(yīng)力100MPa ，最大拉應(yīng)力 200MPa；靈敏度 0.1MPa；綜合誤差 1.5%F.S。（一）施工工藝流程：抗滑樁樁孔施工清孔制作鋼筋籠并將振弦式鋼筋計綁扎焊接在鋼筋籠上鋼筋計電纜綁扎與保護鋼筋計編號和存檔下放鋼筋籠至樁孔孔口電纜固定與保護。（二）技術(shù)要求14（1）埋設(shè)前應(yīng)首先檢查鋼筋計，確保儀器完好，按設(shè)計要求接長電纜，并在電纜上做好編號記號。（2）采用綁焊法安裝鋼筋計。用兩根與鋼筋主筋直徑相同且長度為

32、 10-15cm 的鋼筋等距離夾在連接桿與主筋接頭兩旁，單面滿焊。連接鋼筋計后再制鋼筋籠。（3）焊接時鋼筋計要包上濕棉紗并不斷地澆冷水，直到焊接完畢后鋼筋冷卻到一定溫度為止。（4）計算公式 P=KF+bT+B式中:P-被測鋼筋的載荷(kN) K-鋼筋計的標定系數(shù)(kN/F) F-鋼筋計輸出頻率模數(shù)實時測量值相對于基準值的變化量(F) b-鋼筋計的溫度修正系數(shù)(kN/) T-鋼筋計的溫度實時測量值相對于基準值的變化量() B-鋼筋計的計算修正值(kN). 注:頻率模數(shù) F=f 10 3.5.2 抗滑樁側(cè)土壓力監(jiān)測抗滑樁側(cè)土壓力監(jiān)測采用 TJ22 型振弦式土壓力計進行監(jiān)測。測量范圍 2.5MPa，

33、分辨率0.08%F.S，綜合誤差1.5%F.S。（一）施工工藝流程：土壓力盒接電纜并編號抗滑樁樁孔施工一段在孔壁開鑿坑槽作為土壓力計埋設(shè)點在坑槽側(cè)壁均勻地抹上高標號的水泥砂漿水泥砂漿初凝后安裝土壓力計孔口電纜固定與保護。（二）技術(shù)要求（1）土壓力盒的埋設(shè)應(yīng)在抗滑樁樁孔護壁澆注前進行。埋設(shè)前應(yīng)首先檢查土壓力計，確保儀器完好，按設(shè)計要求接長電纜，接頭處的防水密封要可靠，并在電纜上做好編號記號。（2）抗滑樁樁孔每開挖一段，在護壁混凝土澆注前，按土壓力計直徑尺寸的 1.1 倍在孔壁預定位置開鑿坑槽作為土壓力計埋設(shè)點?？硬壅娌郾趹?yīng)修平，15并用細砂填充搗實?？硬蹅?cè)壁均勻地抹上高標號的水泥砂漿。（3）待

34、水泥砂漿初凝后將土壓力計放入坑槽內(nèi)，土壓力計的受力感應(yīng)板應(yīng)面對著土體，并與孔壁表面平齊，兩者之間不能留有縫隙。土壓力計與坑槽側(cè)壁縫隙及抗滑樁之間用水泥砂漿填充搗實，不能留有縫隙。（4）埋設(shè)時應(yīng)注意避免水泥砂漿包裹住土壓力計的受力感應(yīng)板。（5）護壁施工中應(yīng)做好電纜和土壓力計的保護和防水工作。（6）測量及計算: TJ 型振弦式土壓力計的測量用振弦頻率讀數(shù)儀完成。測量方法請參照相應(yīng)讀數(shù)儀的使用說明書。測量完成后，記錄傳感器的頻率值(或頻率模數(shù)值） 、溫度值、儀器編號、設(shè)計編號和測量時間。TJ 型振弦式土壓力的計算公式: P=KF+bT+B 式中:P-被測土壓力(MPa)，K-儀器標定系數(shù)(MPa/F

35、)， F-土壓力計實時測量頻率模數(shù)值相對于基準值的變化量(F)， b-土壓力計的溫度修正系數(shù)(MPa/)， T-土壓力計的溫度實時測量值相對于基準值的變化量()， B-土壓力計的計算修正值(MPa)。注:頻率模數(shù) F= f 103.5.3 錨索應(yīng)力監(jiān)測錨索應(yīng)力監(jiān)測 在錨桿施工過程中，選取部分錨桿，在錨桿鋼筋上預埋錨桿測力計，監(jiān)測錨桿實際工作狀況，對照設(shè)計分析，判斷設(shè)計分析的安全性和合理性。采用 MJ-101 型振弦式錨索測力計。（一）工作原理當被測載荷作用在錨索測力計上，將引起彈性圓筒的變形并傳遞給振弦，轉(zhuǎn)變成振弦應(yīng)力的變化，從而改變振弦的振動頻率。電磁線圈激振鋼弦并測量其振動頻率，頻率信號經(jīng)

36、電纜傳輸至振弦式讀數(shù)儀上，即可測讀出頻率值，從而計算出作用在錨索測力計的載荷值。為了減少不均勻和偏心受力影響，設(shè)計時住錨索測力計的彈性圓筒周邊內(nèi)平均安裝了三套振弦系統(tǒng)，測量時只要接上振弦讀數(shù)儀就可直接讀數(shù)三根振弦的頻率平均值。 測量范圍：03000kN，分辯率0.06 F.S。16（二）施工技術(shù)要求1. 錨索測力計應(yīng)在錨索施工完畢 7 天之后進行安裝。2. 根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，錨索計安裝在張拉端或錨固端，安裝時鋼鉸線或錨索從錨索計中心穿過，測力計處于鋼墊座和工作錨之間。3. 安裝過程中應(yīng)隨時對錨索計進行監(jiān)測，并從中間錨索開始向周圍錨索逐步加載以免錨索計的偏心受力或過載。 4. 測量與計算MJ-1

37、01 型振弦式錨索測力計的手工測量用 ZXY-3 型或其它型號振弦頻率讀數(shù)儀完成。測量方法請參照相應(yīng)讀數(shù)儀的使用說明書。測量完成后，記錄傳感器的頻率值(或頻率模數(shù)值)、溫度值、儀器編號、設(shè)計編號和測量時間。MJ-10l 型振弦式錨索測力的計算公式：P=KF+bT+B式中：P-被測錨索荷載值(kN)；K-儀器標定系數(shù)(kNF)；F-錨索測力計三弦實時測量頻率模數(shù)的平均值相對于基準模數(shù)的平均值的變化量(F)；b-錨索測力計的溫度修正系數(shù)(KN)；T-錨索測力計的溫度實時測量值相對于基準值的變化量()；B-錨索測力計的計算修正值(KN)。F-(F1+F2+F3)/3注：頻率模數(shù) F=f210-3。3

38、.6 水庫水位監(jiān)測水庫水位監(jiān)測 采用特制的水位計定期進行庫水位測量。3.7 地表裂縫位錯監(jiān)測地表裂縫位錯監(jiān)測 對存在于地表的滑坡裂縫進行位錯監(jiān)測，采用裂縫兩盤埋設(shè)觀測樁，采用鋼尺定期測量的方法，監(jiān)測滑坡裂縫發(fā)展狀況與錯動大小、方向，主要針對剛剛開始治理的邊坡，作為最直觀和快速的監(jiān)測手段，對施工安全監(jiān)控起到預報17作用。對存在于地表的滑坡裂縫進行位錯監(jiān)測，采用裂縫兩盤埋設(shè)觀測樁、用鋼尺定期測量的方法，監(jiān)測滑坡裂縫發(fā)展狀況與錯動大小、方向，作為最直觀和快速的監(jiān)測手段，對施工安全監(jiān)控起到預報作用。3.8 宏觀地質(zhì)調(diào)查宏觀地質(zhì)調(diào)查宏觀地質(zhì)調(diào)查法是采用常規(guī)的邊坡變形形跡追蹤地質(zhì)調(diào)查方法，進行人工巡視，該

39、調(diào)查法是在變化明顯地段設(shè)固定點，定期采用調(diào)查路線穿越塌岸區(qū)。主要觀察邊坡滑塌跡象、地表變形、地表水系、植被情況、地面及結(jié)構(gòu)物裂縫發(fā)育發(fā)展情況等，為判斷邊坡穩(wěn)定性發(fā)展趨勢提供第一手資料。4. 集成集成 GPS 的多傳感器滑坡自動化監(jiān)測方案設(shè)計的多傳感器滑坡自動化監(jiān)測方案設(shè)計4.1 系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)如上圖所示，通過在潛在滑坡體的適當位置布置專門的監(jiān)測儀器，用來監(jiān)測滑坡體的地表位移、表面裂縫、深部位移、傾斜變形、地下水位以及環(huán)境降18雨量，這些監(jiān)測儀器通過專門的數(shù)據(jù)采集裝置進行自動采集并記錄，再通過GPRS 無線傳輸方式將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠程的中心數(shù)據(jù)接收站，遠程中心數(shù)據(jù)接收站只需要一臺臺式

40、機配合相應(yīng)的 Internet 網(wǎng)絡(luò)（需要公網(wǎng) IP 或 ADSL） ，通過配套的數(shù)據(jù)采集軟件即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的現(xiàn)場采集、實時監(jiān)控、異常測值報警的目的，從而可遠程監(jiān)控該滑坡體的地表位移、深部變形和相應(yīng)的變形速率，以及環(huán)境量變化等實時狀況，實現(xiàn)對動態(tài)監(jiān)控滑坡體變形發(fā)展及災(zāi)害預警。4.2 儀器的選擇與布設(shè)儀器的選擇與布設(shè) 對于高危滑坡體或高邊坡，以其變形監(jiān)測為重點，即對監(jiān)測對象在表面布設(shè)若干個 GPS 位移測點，同時在兩個不同高程各布設(shè)一套深部位移監(jiān)測儀器，共同監(jiān)測邊坡或滑坡體的位移變形或傾斜情況，實時監(jiān)測其穩(wěn)定情況。對處于高地下水區(qū)域的邊坡或滑坡體，可以增設(shè)一個地下水位觀測點?？紤]到降雨對地質(zhì)災(zāi)害的

41、誘發(fā)作用，需要布置一個雨量觀測點。 （1）地表（整體）位移監(jiān)測采用中海達 GPS 進行自動化監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用香港理工大學的多天線與單天線混合 GPS 變形監(jiān)測技術(shù),即在不改變已有 GPS 接收機的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，19通過一個附加的 GPS 多天線轉(zhuǎn)換開關(guān) GMS（GPS Multi-antenna Switch）來實現(xiàn)一臺接收機機多個天線的時分單通連接，實現(xiàn)一機多天線，從而達到節(jié)省硬件費用的目的。該系統(tǒng)目前分別在韓國和臺灣的高速公路邊坡上安裝了該套系統(tǒng)，運行狀況良好。實踐證明，一機多天線系統(tǒng)適用于滑坡、大壩、工業(yè)廠房等緩慢變形的連續(xù)運行自動化變形監(jiān)測。當滑坡監(jiān)測的部分監(jiān)測點比較分散時，可以采

42、用單機單天線模式，以避免天線電纜過長而帶來的信號衰減過多和施工困難。GPS 變形監(jiān)測子系統(tǒng)是整個滑坡變形監(jiān)測系統(tǒng)中最主要的部分，也是最復雜的部分，為此該子系統(tǒng)的詳細設(shè)計方案將在第 5 節(jié)詳細進行說明。（2）內(nèi)部變形監(jiān)測 滑坡體或邊坡的內(nèi)部變形觀測，依據(jù)其具體情況可采用垂直坡面鉆孔安裝多點位移計或鉆孔安裝垂直測斜管配固定測斜儀。固定式側(cè)斜儀具有以下優(yōu)點： 避免人工讀數(shù)和記錄引起的人為誤差 ； 可以實現(xiàn)遠程及惡劣天氣下采集數(shù)據(jù) ； 每天可以進行 24 小時的連續(xù)監(jiān)測，特別是快到臨界變化時，能在事態(tài)惡 化之前采取處理措施 可以準確記錄失事事件的時間，使之與外部因素相關(guān)聯(lián)，比如降雨、地震、人工建造活動

43、，便于監(jiān)測小組分析事故原因； 自動化監(jiān)測系統(tǒng)可以按程序步驟監(jiān)測限定的閾值、變化速率，從而能在超出預定的極限值時自動報警。 具體安裝如下： 鉆孔：在期望的測量位置，鉆一定深度的測量孔，注意對基準位置進行相應(yīng)的工程處理。 安裝測斜管：由于雅安的位移監(jiān)測已進行很長時間，對位移量和位移方向都已了解，所以準備采用單傳感器探頭，要求安裝測斜管時，將導槽方向?qū)室阎品较颉?回填灌漿：灌漿過程中要注意在測斜管中加清水平衡，避免測斜管浮起。首次灌漿后，漿液會有所回落，屆時需進行補灌。 固定式測斜儀安裝：首先，按照設(shè)計位置，截取安裝連接桿，通過安裝連接桿將各探頭串接，組成傳感器串（也可在下放過程中連接） ；接

44、20著在管口位置安裝頂部夾具，通過夾具支撐傳感器串，將傳感器串的導輪方向?qū)蕼y斜管的導槽方向，慢慢將傳感器串放入設(shè)計位置；最后，將傳感器串固定在頂部夾具上。（3）地下水監(jiān)測（如果需要的話） 邊坡或滑坡體處于高地下水區(qū)域，地下水的變化往往對災(zāi)害點加速惡化起很大作用，因此建議在這樣的地方增設(shè)地下水觀測項目，布設(shè)一個測點，采用鉆孔安裝一支滲壓計來實現(xiàn)地下水監(jiān)測。（4）降雨量監(jiān)測（如果需要的話） 滑坡體或邊坡的環(huán)境量監(jiān)測一般多采用降雨量作為環(huán)境的主要技術(shù)要求，可根據(jù)地形條件和周圍環(huán)境的情況在合適的地方布置一個雨量監(jiān)測測點。 4.3 自動化采集系統(tǒng)方案自動化采集系統(tǒng)方案 在野外高邊坡或滑坡體安裝監(jiān)測儀器

45、后，由于地勢險要，場地有限，現(xiàn)場大多無法提供便利、安全的人行通道及配套供電設(shè)施，特別是在汛期或梅雨季節(jié)需要加密監(jiān)測時，現(xiàn)場塌方、落石及滑坡還將會威脅到監(jiān)測人員的生命安全。21但要獲取第一手的監(jiān)測數(shù)據(jù)，沿線散布的監(jiān)測儀器，采用人工觀測方式不僅勞動強度大、效率低，受道路條件或天氣的影響，往往還不能及時獲取現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)。采用常規(guī)的數(shù)據(jù)采集裝置由于體積大、功耗高、通訊布線難度大，在現(xiàn)場無電源供應(yīng)的環(huán)境下也難以實現(xiàn)長期自動監(jiān)測，因此非常有必要需要選擇低功耗的數(shù)據(jù)采集設(shè)備。對于 GPS 變形監(jiān)測子系統(tǒng)來說，中海達新推出的專門用于變形監(jiān)測的接收機本身具有數(shù)據(jù)采集的模塊，其數(shù)據(jù)通過內(nèi)置的 GPRS 模塊無線傳

46、輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心，具體模式請參考本方案第 5 節(jié)。對于測斜儀、地下水位計等傳感器的數(shù)據(jù)采集，由于其數(shù)據(jù)量小，一般采用通用的智能型數(shù)據(jù)采集器，多個傳感器功用一個數(shù)據(jù)采集器。以下是 BGK-8001 型智能數(shù)據(jù)記錄儀一些功能和特點： BGK-8001 型智能記錄儀為 1 臺微功耗設(shè)計的振弦式數(shù)據(jù)采集儀，采用全內(nèi)置全密封結(jié)構(gòu)設(shè)計。只需使用 4 節(jié) 1 號（D 型）堿性干電池供電，正常采集數(shù)時在不更換電池的情況下可連續(xù)工作時間可達 1 年以上，也可選用外接直流電源、交流適配器或太陽能電池供電。 BGK-8001 數(shù)據(jù)采集儀適合任何無電源及人工觀測難以接近的環(huán)境下的數(shù)據(jù)采集，每臺 BGK-8001 最多

47、可提供 6 支傳感器接入通道，必要時還可接入一支氣溫計與一臺翻斗式雨量計以監(jiān)測環(huán)境量。 BGK-8001 數(shù)據(jù)采集儀內(nèi)置的 256K 容量存儲器,可儲存 3000 組/通道觀22測數(shù)據(jù),保證即便通訊故障情況下數(shù)據(jù)仍可持續(xù)采集而不會丟失。此外，每臺 BGK-8001 數(shù)據(jù)采集儀均可作為一個獨立的節(jié)點進行組網(wǎng)，以形成一個完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 BGK-8001 數(shù)據(jù)采集儀具有多種通訊方式，可內(nèi)置一臺 GSM 調(diào)制解調(diào)器(手機通訊模塊)或 GPRS 模塊，在有移動通訊網(wǎng)絡(luò)覆蓋的環(huán)境下均可實現(xiàn)遠程通訊?；?者直接選用超短波數(shù)傳電臺實現(xiàn)遠程無線通訊，還可提供現(xiàn)場的有線通訊。利用 GSM 移動通訊網(wǎng)絡(luò)或 S

48、MS 短信通訊時，直接使用 BGK-8001 內(nèi)部的干電池供電即可。對于現(xiàn)場不具備 GSM 移動通訊網(wǎng)絡(luò)覆蓋而選用超短波無線通訊模塊（即數(shù)傳電臺）時，則需選用太陽能電池組與蓄電池組合供電的方式。4.4 滑坡監(jiān)測信息管理與分析系統(tǒng)滑坡監(jiān)測信息管理與分析系統(tǒng)4.4.1 系統(tǒng)總體功能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)總體功能結(jié)構(gòu) 滑坡監(jiān)測信息管理與分析系統(tǒng)主要包括三大功能：滑坡地質(zhì)地理信息管理、滑坡監(jiān)測信息管理和監(jiān)測信息分析。系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)圖如下：23滑坡地質(zhì)地理信息管理模塊主要是將滑坡所在區(qū)域的地質(zhì)圖、地形圖、剖面圖、鉆孔柱狀圖以及儀器、鉆孔巖芯、地貌等照片組織起來，實現(xiàn)系統(tǒng)的管理；檢測信息管理模塊主要完成所有監(jiān)測點所有監(jiān)

49、測儀器的監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集、處理，形成監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，以用于后續(xù)分析；檢測信息分析模塊包括監(jiān)測信息隨時間變化的各種圖形顯示，各個監(jiān)測項目的關(guān)聯(lián)分析以及輔助預測分析等功能。這三大模塊通過 GIS 技術(shù)將滑坡空間信息和監(jiān)測信息結(jié)合在一起，實現(xiàn)滑坡信息的系統(tǒng)化管理、快速查詢和可視化分析。4.4.2 地質(zhì)地理信息管理地質(zhì)地理信息管理 將滑坡所在區(qū)域的地形圖、剖面圖、地質(zhì)圖和鉆孔柱狀圖等圖件數(shù)字化，得到 GIS 中可用的矢量數(shù)據(jù)，以圖層形式加入系統(tǒng)中，監(jiān)測點、鉆孔、監(jiān)測設(shè)備等信息都進行對象化以圖層形式存入 GIS 數(shù)據(jù)庫中。根據(jù)實際管理的需要，可將圖層分為剖面線層、地形層、建筑物曾、等高線層、地質(zhì)層等。儀器、鉆

50、孔巖芯、地貌等照片以二進制形式存入關(guān)系數(shù)據(jù)庫，并有相應(yīng)的照片管理子模塊進行管理。利用 GIS 技術(shù)可對各種圖形進行放大、縮小、漫游以及圖層管理等各種地圖操作功能，并實現(xiàn)滑坡體、監(jiān)測點、鉆孔、監(jiān)測設(shè)備的圖形與屬性24的雙向交互查詢功能。通過這些功能操作，可以了解不同滑坡、監(jiān)測點、鉆孔等對象的空間位置、分布、特征等相關(guān)信息。4.4.3 監(jiān)測信息管理監(jiān)測信息管理 把監(jiān)測點、鉆孔、儀器的相關(guān)信息，如：鉆孔的編號、孔徑、深度、位置等；儀器的編號、各種參數(shù)、安裝位置等。根據(jù)監(jiān)測儀器的不同，分別具有相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理模塊，對原始監(jiān)測信息進行濾波、插值、剔除和曲線擬合等操作功能，最后得到 GPS 地表位移數(shù)據(jù)庫、

51、深部位移數(shù)據(jù)庫、地下水位數(shù)據(jù)庫、空隙滲壓數(shù)據(jù)庫、雨量數(shù)據(jù)庫等。 監(jiān)測點、鉆孔、監(jiān)測設(shè)備等都可進行圖形對象化，根據(jù)其具體位置以圖形符號的形式直觀的顯示在滑坡體地圖上。在地圖上點擊不同監(jiān)測點即可對相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息進行瀏覽、編輯、更新等操作，相反通過屬性查詢也可實現(xiàn)監(jiān)測點、設(shè)備等信息的圖形定位。4.4.4 監(jiān)測信息分析監(jiān)測信息分析 根據(jù)不同的監(jiān)測項目和所用不同的儀器監(jiān)測所得到的結(jié)果及所反映的物理量變化大小和規(guī)律，繪制成果圖表進行分析，主要包括：（1）基本監(jiān)測信息分析；（2）監(jiān)測信息的關(guān)聯(lián)分析；（3）預測分析。基本監(jiān)測信息分析將地表（整體）形變、深部位移滲壓、地下水位、降雨等監(jiān)測信息隨時間變化情況及深部

52、位移沿測斜孔深度的分布以圖形方式顯示圖來。監(jiān)測信息的關(guān)聯(lián)分析包括25不同監(jiān)測項目之間的關(guān)聯(lián)分析和相同監(jiān)測項目的空間關(guān)聯(lián)分析，如降雨與庫水位、降雨與地下水位、地下水位與滲壓、地下水壓與變形等之間的關(guān)聯(lián)分析。系統(tǒng)可根據(jù)需要（如選擇特定的時間段）繪制相應(yīng)的圖件和報表，分析這些項目的關(guān)系變化規(guī)律。預測分析主要是綜合各種影響因素對滑動帶的變形做回歸分析，繪制其未來的變形曲線，為滑坡的預測預報提供依據(jù)。5.GPS 變形監(jiān)測子系統(tǒng)變形監(jiān)測子系統(tǒng)5.1 監(jiān)測模式的選擇監(jiān)測模式的選擇根據(jù)被監(jiān)測對象的特點，GPS 用于變形監(jiān)測可分為三種應(yīng)用模式：周期性重復測量、固定連續(xù)靜態(tài) GPS 監(jiān)測陣列和實時動態(tài)監(jiān)測。前兩種

53、模式適用于地26殼形變、大壩以及滑坡等變形量較小的緩慢變形監(jiān)測，其數(shù)據(jù)處理模式為靜態(tài)解算。實時動態(tài)監(jiān)測多適用于在緩慢變形中存在突變的變形以及工程結(jié)構(gòu)物在外力作用下的振動變形。周期性重復測量實施與常規(guī) GPS 控制網(wǎng)測量基本一致，即先進性野外數(shù)據(jù)采集，然后手動下載數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)處理，因此設(shè)備可以重復使用，適用于低于次/數(shù)月頻率的監(jiān)測應(yīng)用，當監(jiān)測頻率提高時，野外數(shù)據(jù)采集的勞動強度將大大提高；固定連續(xù)靜態(tài) GPS 監(jiān)測陣列的實施模式與連續(xù)運行參考站（CORS）的模式類似，所有監(jiān)測數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備發(fā)送至數(shù)據(jù)中心，然后由相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理軟件自動進行靜態(tài)處理，其監(jiān)測頻率一般為次/幾十分鐘數(shù)天。這種模式的

54、缺點是設(shè)備必需長期安裝在監(jiān)測點上，硬件的一次性投入較大，但如果監(jiān)測頻率要求較高的監(jiān)測應(yīng)用（如：大壩、處于滑動期的滑坡、礦山尾礦壩、山采空區(qū)的變形監(jiān)測），則可以大大降低野外數(shù)據(jù)采集的成本，并實現(xiàn)整個監(jiān)測的自動化，提高災(zāi)害預報的實時性。5.2 監(jiān)測網(wǎng)的布設(shè)監(jiān)測網(wǎng)的布設(shè)監(jiān)測點布設(shè)需考慮的因素：監(jiān)測點布設(shè)需考慮的因素：（1）位于尾礦壩體上并能夠反映尾礦壩的變形；（2）開闊性應(yīng)較好，遮擋不嚴重，盡量避開房屋或樹木等遮擋物；（3）應(yīng)盡量避開水體、金屬、玻璃幕墻等強多路徑環(huán)境；（4）盡量避開強磁場的干擾；（5）監(jiān)測墩建造的施工、供電、通訊等應(yīng)盡量方便。以上因素應(yīng)該首要考慮第一個，一般根據(jù)壩體的結(jié)構(gòu)和地質(zhì)條件

55、來確定，最大壩高處、地基地形地質(zhì)變化較大處均應(yīng)布置監(jiān)測剖面。每個剖面上根據(jù)壩的高矮，在壩坡表面從上到下均勻設(shè)置若干個監(jiān)測點。最下面一個點應(yīng)設(shè)置在壩腳外 510m 范圍內(nèi)的地面上，以用于監(jiān)測尾礦壩發(fā)生整體滑動的可能性。在滿足第一個條件后，再根據(jù)后幾個個條件進行調(diào)整。基準點的布設(shè)需考慮的因素：基準點的布設(shè)需考慮的因素：（1）基準點應(yīng)位于穩(wěn)固的基巖或建筑體上；27（2）基準點距離監(jiān)測點應(yīng)盡量近；（3）監(jiān)測墩建造的施工、供電、通訊等應(yīng)盡量方便。同樣，基準點的布設(shè)首先要考慮第一個條件，然后再根據(jù)后面的條件進行調(diào)整。5.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)由數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)傳輸以及數(shù)據(jù)處理三大部分組成，其基本結(jié)

56、構(gòu)示意圖如圖 4.2 所示。即：監(jiān)測站與參考站的硬件配置是相同的，由 GPS 天線、GPS接收機（可采用一機多天線設(shè)備混合使用） 、天線電纜、GPRS Modem、電源（可采用太陽能或 UPS）組成。數(shù)據(jù)通過 GPRS 可直接發(fā)送至已連接 Intenet 的計算機系統(tǒng)上，通過計算機上的數(shù)據(jù)采集、處理、管理及分析軟件自動提供監(jiān)測目標的變形信息。 圖 4.2 GPS 變形監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖數(shù)據(jù)采集控制軟件數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)管理軟件軟件計算機系統(tǒng)Internet 網(wǎng)絡(luò)中海達 GPS接收機參考站RS232 串口通訊電纜GPRS Modem電源天線中海達 GPS 接收機GPRS 電源監(jiān)測點天線中海達 GPS

57、 接收機GPRS 電源監(jiān)測點天線中海達 GPS 接收機GPRS 電源天線轉(zhuǎn)換控制器監(jiān)測點天線陣列285.3.1 數(shù)據(jù)接收部分數(shù)據(jù)接收部分數(shù)據(jù)接收部分主要由 GPS 接收機、GPS 天線、天線電纜以及電源組成。（1）GPS接收機和天線。接收機和天線。采用中海達GPS接收機和天線。當監(jiān)測站與參考站距離小于2公里時，可采用單頻接收機，否則采用雙頻接收機。當監(jiān)測點比較密集（直徑小于120m）時，可以采用一機多天線GPS技術(shù)使多個監(jiān)測點共享一個接收機，以降低接收機硬件、供電、通訊及施工的成本。 圖4.3-1 GPS接收機 圖 4.3-2 多天線控制器295.3.2 數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)采集部分數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)采

58、集部分數(shù)據(jù)傳輸部分負責把 GPS 原始觀測數(shù)據(jù)（包括監(jiān)測站和參考站）發(fā)送至數(shù)據(jù)處理和分析中心的計算機上。數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞娇捎卸喾N，如：Internet 網(wǎng)、GPRS/CDMA、局域網(wǎng)絡(luò)以及通訊電臺等，其中在有手機信號覆蓋的地區(qū)選擇GPRS/CDMA。中海達 V8 系列接收機集成了 GPRS 調(diào)制解調(diào)器模塊，使用時只要插入 SIM 卡即可實現(xiàn) GPRS/CDMA 無線通訊。數(shù)據(jù)采集軟件為 GPSDTUCenter。其中 DataLogging 支持通過串口或Internet 方式通訊，其主界面如圖 4.4 所示；GPSDTUCenter 則是專門為GPRS/CDMA 通訊方式開發(fā)的數(shù)據(jù)采集軟件，其

59、主界面如圖 4.5 所示。圖 4.4 DataLogging 軟件主界面30圖 4.5 GPSDTUCenter 軟件主界面5.3.3 數(shù)據(jù)處理部分數(shù)據(jù)處理部分數(shù)據(jù)處理軟件為安科 GDMS（Anchor GPS Deformation Monitoring System ） ，該軟件是由香港理工大學土地測量與地理資訊學系開發(fā)的一款適用于滑坡、大橋、大壩等，基于 Windows 操作系統(tǒng)的 GPS 變形監(jiān)測應(yīng)用軟件，軟件采用特殊的算法進行基線解算，同時還具有可視化、數(shù)據(jù)管理、變形分析、自動報表、語音報警、短消息提醒等功能。（1）基線解算基線解算采用適用于變形監(jiān)測的單歷元模糊度搜索算法，無需探測周

60、跳，從而提高了基線解算的可靠性。采用了基于載噪比的抗差隨機模型，該模型可有效的削弱衍射和大氣殘余誤差的影響，提高了 GPS 測量精度。（2）數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)管理可采用數(shù)據(jù)庫和文件兩種方式管理，包括原始觀測文件數(shù)據(jù)、變形量及變形速度、監(jiān)測站信息等數(shù)據(jù)的入庫、檢索、輸出等功能。（3）變形可視化變形可視化 包括每個監(jiān)測點的位移時程曲線圖、變形速率時程曲線圖、壩體或滑坡的可視化及變形矢量場圖。31（4）變形分析變形分析可采用 Kalman 濾波和加權(quán)移動平均進行消噪處理，同時 Kalman 濾波還可以進行簡單預報。根據(jù)實際應(yīng)用需求，可以采用回歸分析法進行變形預報分析。由于變形分析與預報比較復雜，為了適用各