边坡监测方法研究(用)

第20卷第3期2006年6月土　工　基　础Soil Eng.and FoundationVol.20No.3J un.2006边坡监测方法研究张志英,何　昆(中国石油工程设计辽阳分公司,辽宁辽阳111003)摘　要:对边坡监测的内容和方法进行了总结,提出了智能化边坡监测系统的设计思路,并给出了一个多参数边坡监测系统模型。

关键词:边坡,监测系统,监测方法中图分类号:TU457 文献标识码:B 文章编号:100423152(2006)03200822031　边坡监测的目的在交通、矿山、建筑和水利等各个建设领域中,通过边坡工程的监测,可以达到下述作用[1,2]。

(1)评价边坡的稳定程度,跟踪和控制施工进程,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。

(2)为防治滑坡及可能的滑动和蠕动变形提供技术依据,预测和预报边坡的位移、变形。

(3)监测结果是检验崩塌、滑坡,分析评价滑坡处理工程效果的尺度。

(4)为进行有关位移反分析及数值模拟计算提供参数。

2　边坡监测的内容和方法对边坡进行监测,主要包括以下方面:危岩;位移、倾斜;应力应变、地声变化;地震、爆破震动;降雨量、气温、地表(下)水(水位、水质、水温、泉流量、孔隙水压力)等监测。

目前,纵观边坡工程监测技术,主要有如下几种常用方法:2.1　宏观地质观测法宏观地质观测法,是用常规的地质路线调查方法对崩塌、滑坡的宏观变形迹象和与其有关的各种异常现象进行定期的观测、记录。

该方法具有直观性、动态性、适应性及实用性强的特点,不仅适用于各种类型的崩塌滑体在不同变形发展阶段的监测,而且监测内容比较丰富,获得的前兆信息直观可靠,可信度高。

2.2　简易观测法简易观测法是在变形体及建筑物的裂缝处因地制宜设置骑缝式简易观测标志,用长度量具直接观测裂缝变化与时间关系的方法[2]。

该方法监测的内容单一,精度相对较低,劳动强度较大,但是操作简单,直观性强,观测数据可靠,适合于交通不便、经济困难的山区普及推广应用。

2.3　设站观测法(1)大地测量法常用的大地测量法主要有两方向(或三方向)前方交会法、双边距离交会法、视准线法、小角法、测距法、几何水准测量法以及精密三角高程测量法等[2,3,4]。

大地测量法有如下突出优点:①能确定边坡地表变形范围;②量程不受限制;③能观测到边坡体的绝对位移量;④在滑坡发生剧滑时,监测仪器设施不会因滑坡加速运动而损坏,监测人员不必到滑坡体上,因此能保证滑坡监测的连续性。

(2)GPS(全球定位系统)测量法GPS测量法的基本原理是用GPS卫星发送的导航定位信号进行空间后方交会测量,确定地面待测点的三维坐标[2,3,4]。

将GPS测量法用于边坡工程监测有以下优点:①观测站之间无须通视,选点方便;②定位精度高;③观测时间短;④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;⑤操作简便;⑥全天候作业,一般不受气候条件的影响。

(3)近景摄影测量法该方法是把近景摄影仪安置在2个不同位置的　收稿日期:2005211217固定测点上,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[2,3]。

其周期性重复摄影方便,外业省时省力,可以同时测定许多观测点在某一瞬间的空间位置,可随时进行比较。

可以满足崩滑体处于速变、剧变阶段的监测要求,即适合危岩临空陡壁裂缝变化(如链子崖陡壁裂缝)或滑坡地表位移量变化速率较大时的监测。

2.4　仪表观测法仪表观测法是指用精密仪器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[2]。

监测的内容丰富,精度高(灵敏度高),测程可调,仪器便于携带,可以避免恶劣环境对测试仪表的损害,观测成果直观,可靠度高,适用于斜坡变形的中、长期监测。

2.5　远程监测法远距离无线传输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。

同时,无线监测也为我们进行边坡监测提供了一个很好的途径,通过无线监测,我们可以真正的实现测试的多参数,是研究边坡和建筑物稳定性及活动规律的有力工具。

2.6　声发射方法岩石或岩体受力作用时会不断地发生破坏,主要表现为裂纹的产生、扩展及岩体断裂。

裂纹形成或扩展时,造成应力松弛,贮存的部分能量以应力波的形式释放出来,产生声发射,据此可推断岩石内部的形态变化,反演岩石的破坏机制[5]。

对边坡岩体进行声发射监测,具有如下几个特点:(1)具有直接、可靠、快捷的优点;(2)采用连续监测,劳动强度低、人为因素少;(3)受气候影响较小,监测结果受干扰也小。

2.7　时域反射法-TDR时域反射测试技术是一种电子测量技术[6]。

TDR技术以方便、安全、经济、数字化及远程控制等优点而受到广泛应用。

一个完整的TDR滑坡监测系统,一般由TDR 同轴电缆、电缆测试仪、数据记录仪、远程通讯设备以及数据分析软件等几部分组成。

应用于滑坡监测时,TDR系统与倾斜仪等传统监测仪器相比有很多优点:(1)价格低廉;(2)检测时间短;(3)可远程访问;(4)数据提供快捷;(5)安全性高。

但TDR系统也存在不足。

首先,它不能用于需要监测倾斜情况但不存在剪切作用的区域,如护堤。

其次,它无法确定滑坡移动量和滑坡移动的方向。

2.8　光时域反射法(O TDR)O TDR检测方法[7]的实质是:传感器输出信号反映了被测参数(如裂缝)在空间上的变化情况,输出信号主要沿光纤前向传输,但还有部分信号后向散射,考虑光波的传输速度,即可确定光源到被测点的距离。

光时域反射技术可以快速确定滑坡中变形、应力的大小,以及失效面的位置,真正实现多点准分布式测量。

3　智能边坡监测系统的开发3.1　监测系统的设计原则对于一般的边坡工程,其监测方法并不是靠某一种监测仪器就能够完成的,而是一个复杂的监测系统。

由于监测对边坡的设计、施工和运行都起着非常重要的作用,我们应该综合各种有关资料和信息进行设计,一般应该按照以下原则[1]:(1)可靠性原则;(2)多层次原则;(3)以位移为主的监测原则;(4)关键部位优先原则;(5)整体控制原则;(6)遵照工程需要原则;(7)方便适用原则;(8)经济合理原则。

3.2　监测系统的构成目前在边坡数据的采集方式上,仍采用传统的点对点模式,即采集一个参量对应一台控制仪器。

这种做法的直接缺点就是,由于各种仪器的系统误差和性能的不同,把它们采集的数据进行预测预报时,会产生很大的误差,甚至会出现由于某台仪器的功能失效造成预测错误。

因此我们的基本设想就是利用一台仪器控制多个传感器或者数据采集器,因此可以保证在相同的系统误差的情况下各参量数据的同步性和统一性。

基于上述思想,可以开发出多参数的智能监测系统。

首先开发出一种多参数采集仪器,利用这一台仪器就可以控制多个数据采集传感器,根据每个边坡的特点,可以任意组合需要采集的参量数据,从而选用不同的传感器。

同时,可以将采集到的数据通过网络传输到远程的专家电脑里面,从而使专家们在远处就可以对现场的状况做出判断。

38　第3期 张志英等:边坡监测方法研究4　结论与展望鉴于边坡地质情况的复杂性和滑坡预测预报的重要性,边坡的监测工作就变得更加重要,只有取得了比较准确的实时监测数据,我们才能准确地对边坡情况做出判断。

因此智能化、高精度监测系统的开发就成为未来的一个研究方向,同时综合性集成化的滑坡预测预报软件的开发也应该成为未来研究的一个重点。

参考文献[1]　吕建红,袁宝远.边坡监测与快速反馈分析[J].河海大学学报,1999,27(6)[2]　罗志强.边坡工程监测技术分析[J].公路,2002.No.5[3]　叶青,赵全麟.三峡工程库区滑坡监测几个问题的探讨[J].人民长江,2000,31(6)[4]　夏柏如,张燕,虞立红.我国滑坡地质灾害监测治理技术[J].探矿工程,2001,增刊[5]　胡伟,李庶林.岩质边坡稳定性分析中的A E技术研究[J].矿业研究与开发,2002,22(3)[6]　邬晓岚,涂亚庆.滑坡监测的一种新方法-TDR技术探析[J].岩石力学与工程学报,2002,21(5)[7]　万华琳,蔡德所,何薪基,李俊美.高陡边坡深部变形的光纤传感监测实验研究[J].三峡大学学报(自然科学版),2001,23(1)A Study on Slope Monitoring System and MethodsZHAN G Zhi ying,H E Kun(Chinese Pet.Eng.Design Co.Liaoyang Branch,Liaoyang,Liaoning110003,China)Abstract　At first,the purposes and the f unctions about slope monitoring are summarized.Secondly,we presented the main methods of slope monitoring based on thoroughly analysis of the research results about monitoring methods.At the same time, the design idea of intelligentized slope monitoring and a multi2parameter slope monitoring system model are given,finally the trends in the f uture are constructively put forward.K ey w ords　slope,monitoring system,monitoring method(上接第64页)Study of the Anti2seepage T echnology of Conf ined DisposalF acilities and Evaluation of Its E ffectivenessC H EN Qi hui,SUN Shu lin(Depart ment of Geological and Geotechnical Engineering,Hohai University,Nanjing,Jiangsu210098,China)Abstract　This paper introduce some of the confined disposal facility’s anti2seepage technology that is most often used at present time.And model the seepage field using FEM model is used to evaluate it’s effectiveness.K ey w ords　contaminated sediments,environmental dredging,confined disposal facility(CDF),anti2seepage technology,finite element modeling(FEM)48土　工　基　础 2006　。