滑坡监测技术方案--精品.doc

。 -可编辑修改- 滑坡滑坡监测监测技技术术方案方案 版权所有 广州中海达广州中海达测绘仪测绘仪器有限公司器有限公司 香港理工大学土地香港理工大学土地测测量与地理量与地理资讯资讯学系学系 2009 年 3 月 15 日 。 -可编辑修改- 目目 录录 1.背景背景.2 2.滑坡滑坡监测监测目的、方案目的、方案设计设计依据与原依据与原则则2 2.1 监测目的2 2.2 监测方案设计依据3 2.3 监测方案设计原则3 3.滑坡滑坡监测监测内容、方法和内容、方法和仪仪器器4 3.1 地表变形监测4 3.1.1常规精密大地测量技术4 3.1.2 GPS测量技术5 3.1.3 GPS与全站仪混合监测技术6 3.1.4实施与规范要求6 3.2 滑坡深部位移监测9 3.2.1深部位移监测的方法与作用9 3.2.2测斜仪器9 3.2.3测斜仪的布置10 3.3 地下水位动态监测.11 3.4 孔隙水压力监测.11 3.5 支护结构应力应变监测12 3.5.1 抗滑桩钢筋应力应变监测.13 3.5.2抗滑桩侧土压力监测14 3.5.3 锚索应力监测.15 3.6 水库水位监测.16 3.7 地表裂缝位错监测.16 3.8 宏观地质调查.16 4. 集成集成 GPS 的多的多传传感器滑坡自感器滑坡自动动化化监测监测方案方案设计设计.17 4.1 系统框架结构17 4.2 仪器的选择与布设17 4.3 自动化采集系统方案20 4.4 滑坡监测信息管理与分析系统22 4.4.1 系统总体功能结构.22 4.4.2 地质地理信息管理.22 4.4.3 监测信息管理.23 4.4.4监测信息分析24 5.GPS 变变形形监测监测子系子系统统25 5.1 监测模式的选择25 5.2 监测网的布设25 5.3 系统结构设计26 5.3.1数据接收部分27 5.3.2数据传输与数据采集部分28 5.3.3数据处理部分29 。 -可编辑修改- 5.4 监测设备配置及其技术指标31 5.4.1测站设备配置31 5.4.2监控中心设备配置31 5.5 安装与施工32 5.6 测量更新频率及测量精度33 6.总结总结.33 附附录录 1：香港理工大学安科：香港理工大学安科 GPS 变变形形监测软监测软件系件系统统（ （GDMS） ）.3 附附录录 2：多天：多天线线开关控制器开关控制器.1 附附录录 3：滑坡：滑坡监测监测系系统统的的远远程数据采集解决方案程数据采集解决方案.3 附附录录 4： ：CX-3C 型型测测斜斜仪仪使用技使用技术术要求要求7 附附录录 5： ：VI-600 型固定式型固定式测测斜斜仪仪使用技使用技术术要求要求11 。 -可编辑修改- 滑坡滑坡监测监测技技术术方案方案 2009 年 3 月 25 日（V 1.0） 1.背景背景 滑坡是指场地由于地层结构、河流冲刷、地下水活动、人工切坡几各种震动 等因素的影响，致使部分或全部土体（或岩体）在重力作用下，沿着地层软弱面 （或软弱带）整体向下滑动的不良地质现象。滑坡是工程地质问题中常见的一种 自然灾害，在山区及河谷地带尤为常见。许多重要的工厂和居民区就建在滑坡上 或是靠近滑坡的地方，滑坡引起的山体垮塌及暴雨后形成的泥石流常给国家建 设和人民生命财产造成严重损害。我国是一个崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害发 生十分频繁和灾害损失极为严重的国家，尤其是西部地区。根据中国地质环境监 测院地质灾害调查监测室的数据，2006 年发生地质灾害 102804 起，其中滑坡占 87%；2007 发生 25364，其中滑坡占 61%；2008 年 1-3 月发生 3106，其中滑坡占 67.42%。每年由此造成的直接经济损失约 200 亿人民币，其造成的人员伤亡高达 数百人。 因此，做好地质灾害监测和预警，特别是滑坡体的监测和预警，对于有 效减少直接经济损失和人员伤亡显得尤为重要。滑坡之所以能造成严重损害，是 因为难以事先准确预报发生的地点、时间和强度。滑坡灾害预防，重在监测。为 防患于未然，必须对滑坡进行监测，实现滑坡危害的早期预报。 2.滑坡滑坡监测监测目的、方案目的、方案设计设计依据与原依据与原则则 2.1 监测监测目的目的 主要任务是通过各种测量手段，建立地表和地下深部的 3 维立体监测网，对 边（滑）坡进行系统、可靠的变形监测。主要目的为确定边（滑）坡变形动态(包括 滑坡体变形方向、变形速度、变形范围等) ，并对变形发展和变形趋势作出预测， 判断边坡稳定状态，给出边坡失稳预警值，指导施工、反馈设计和检验治理效果， 了解工程实施后边坡的变化特征，为最优化设计、施工提供科学依据。以处治边 （滑）坡为对象的边坡变形监测主要分为： (1)施工期安全监测 在施工期对边坡位移（地表水平位移、垂直位移、深部位移）、 。 -可编辑修改- 支护结构应力应变、地下水和库水位等的监测； (2)处治效果监测 是检验边坡处治设计与施工效果，是判断处治后边坡稳定性 的最具说服力的手段； (3)长期动态监测 结合施工期监测结果，保持监测数据的连贯性，在防治工程后 期开始，对边坡体进行动态跟踪，以掌握处治边坡稳定性的变化情况和特征，据 此评价和预测处治后的边坡长期稳定性。 2.2 监测监测方案方案设计设计依据依据 监测工作主要依据以下技术规范和资料： （1）技术规范 1、 建筑变形测量规程（JGJ 8-2007）； 2、 滑坡防治工程勘察规范（DZ2005）（征求意见稿）； 3、 建筑边坡工程技术规范（GB 50330-2002）； 4、 公路路基设计规范（JTG F10-2004）； 5、 公路工程地质勘察规范（JTJ 06498）； 6、 工程测量规范（GB5002693）； 7、 混凝土坝安全监测技术规范（DL/T51782003）； 8、 全球定位系统（GPS）测量规范（GB/T183142001）； 9、 土石坝安全监测技术规范。 （2）勘察、设计资料 工程地质勘察、整治工程设计资料 2.3 监测监测方案方案设计设计原原则则 (1) 监测工作的布置应基本上能控制整个边坡可能的变形，监测设施的布置 应考虑长久、稳定、可靠、不易被破坏，测量基准控制点应在边坡范围以外稳定 的基岩上。 (2) 方法和仪器的选择要能反映出边破的变形动态，且仪器维护方便、费用 节省的原则。监测仪器的选择原则是：仪器性能可靠、精度足够、使用简易且不易 。 -可编辑修改- 损坏。 (3) 施工前监测、施工期监测、处治效果监测和长期监测相结合的原则。 (4)避免或减少施工干扰。应尽量采用勘探洞和排水洞预埋仪器；施工活动应 各方通气，进行文件会签；应尽量采用抗干扰能力强的仪器，保护设施力求可靠。 （5）监测设计应留有余地。监测过程中可能存在一些不确定的因素，如地质 条件不十分清楚，随施工开挖可能发现一些地质缺陷、设计时未估计到的不稳定 契体，即可能出现一些设计中未能考虑到的问题，那时，需要修改和补充。 3.滑坡滑坡监测监测内容、方法和内容、方法和仪仪器器 滑坡稳定性的监测涉及到一系列特定的参数及其随时间的变化量,如降雨量、 土壤湿度、地下水位及移动特征。其中最重要的两个参数是地下水位和移动特征。 滑坡的移动特征由滑动面的深度、方向、移动量和移动速度来表征。通过监测这 些参数中的一项或多项就能达到监测滑坡的目的。 根据有关规范，对滑坡危害程度属于一级的滑坡，应建立以地表变形、裂缝 位错、深部位移、地下水位、库水水位、支护结构应力应变变化的立体监测系统， 监控滑坡整体变形。 3.1 地表地表变变形形监测监测 3.1.1 常常规规精密大地精密大地测测量技量技术术 用常规精密大地测量方法进行水平位移监测时，一般是在滑坡监测区外建 立平面控制网，使用精密测距仪、电子经纬仪或电子全站仪进行观测，以获取滑 坡平面位移监测的参考基准。平面控制网一般包括基准网、校核网、监测网，控 制点分为基准点、校核点、工作基点、监测点等，为了保持点位的稳定性，均需要 建造一定尺寸的钢筋混凝土墩标。 首先对基准网进行观测，在判断基准网稳定的情况下，通过对监测点的多期 观测，可计算监测点的坐标变化量，进而分析监测点的滑移量、滑移方向、滑移 速度等。常规精密大地测量方法测量精度高，观测量通过组网，可以进行测量结 果的校核与精度评定该方法灵活多变，适用于不同形状、不同精度要求和不同外 。 -可编辑修改- 界条件的滑坡监测。 用常规精密大地测量方法进行滑坡监测，通常布设测边测角控制网。常规精 密大地测量方法监测水平位移，技术手段成熟，适应性强，但有时网形复杂，观 测条件较多，观测周期长、费用高、工效低，适合中小型滑坡的水平位移监测。 通常用精密水准测量方法对滑坡进行垂直位移监测，又称沉降观测，该方法 属于一维变形测量。根据监测精度要求不同，通常采用一等水准测量或二等水准 测量的精度要求进行。观测采用精密水准仪或电子水准仪，配用因瓦水准尺。进 行沉降监测一般是须设置基岩标，作为地面沉降观测的基准点，再在沉降地域布 设沉降观测点，以一定周期重复进行水准测量，经过多期水准测量和地面沉降观 测资料的分析研究，计算出各沉降观测点的各期沉降量、累计沉降量、沉降速率 等数据，从而为沉降区域的治理提供科学依据。 3.1.2 GPS 测测量技量技术术 GPS 在测量中的应用主要有两种方式：绝对定位和相对定位。差分相对定位 至少需要两台接收机，差分的目的主要是为了消除接收机钟差、卫星钟差以及削 弱空间相关的大气延迟误差，通过相应得 GPS 后处理软件进行数据处理，可使 GPS 测量精度达到毫米级，这种模式称为静态测量模式。Real Time Kinematic （简称 RTK）GPS 定位技术是一种基于载波相位观测值的实时动态相对定位技术， 它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，这种模式成为动态 测量模式，其测量精度约为 12 厘米。 与常规的方法相比，利用 GPS 进行变形监测具有以下主要优点： 不受气候条件的限制，能在台风、大雾、暴风雨等恶劣天气条件下全天候进行 工作； 监测点与已知参考点间无需通视； 能够直接测定监测点的三维坐标值； 自动化程度高，能够进行实时动态监测； 不同监测点可以进行同步测量。 。 -可编辑修改- 作为一种全新的自动变形监测方法，GPS 具有其独特的优越性，它克服了 传统的变形监测方法的众多缺陷。由于滑坡的变形比较缓慢，所以 GPS 用于滑 坡变形监测常采用周期性重复测量和连续静态测量方式。前者按照一定周期（如： 一月一次）进行野外采集数据，然后回到室内下载数据并进行静态后处理；后一 种方式则是从数据采集、数据传输到数据处理全部自动处理，一旦系统建立，无 需人工到现场进行作业，非常适用于处于危险期或在恶劣天气及监测环境条件 下的滑坡监测，达到近实时的监测要求。 3.1.3 GPS 与全站与全站仪仪混合混合监测监测技技术术 用传统边角测量方法的地表位移监测一般需要在稳定的地段，设置测量基 准点，布设基准网，并在被监测地段设置若干监测点，利用基准点监测监测点的 位移，所以要求监测点与附近基准点应通视。有时很难在边坡附近稳定区域内找 到通视条件好的位置布设基准点，基准网难以采用常规的边角网进行布设；另外 边坡位移监测点之间通视也很困难，常规边角网形式的变形监测网也难以布设， 交会法与极坐标法也因基准点及监测点的通视条件限制而无法应用。而 GPS 静 态测量无需基准点与工作基点间相互通视，只需要每个观测点上空有较大的可 视天空即可，基准点可选在远离变形影响范围的稳定区域，保证监测结果的可靠 性，故可考虑采用整体大范围内布设 GPS 变形监测网，局部小范围内用全站仪 极坐标法监测的综合监测方法，既方便了监测工作的开展，又极大地减少了监测 成本。由于边坡坡度较大，采用水准测量进行垂直位移监测有较大难度，在满足 精度的前提条件下，用静态 GPS 测量和电磁波三角高程测量进行监测。边坡的 监测内容包括滑坡水平位移、垂直位移以及变化速率，达到监测地表位移目的。 3.1.4 实实施与施与规规范要求范要求 一、变形监测布设原则： 监测网基准点是进行水平位移和垂直位移观测的工作基点，应布置在稳 定的地区，远离滑坡体。 。 -可编辑修改- 监测网基准点的数量在满足控制滑坡范围的条件下不易过多；图形强度 应尽可能高，确保监测网基准点坐标误差不超过 23 毫米。 滑坡体上监测点的布置应突出重点、兼顾全面，尽可能在滑坡前后沿、 裂缝和地质边界线等处设点。当滑坡上还有深部位移（如钻孔测斜仪、多 点位移计等）测孔（点）时，也应尽量在这些测孔（点）附近设点，以便相互 比较、印证。 监测点应布置在稳定的基础上，避免在松动的表层上建点，且测点数宜 尽量少，以较少工作量，缩短观测时间。 监测垂直位移的水准点应布置在滑坡体以外，并必须与监测基准点的高 程系统统一。 二、滑坡观测点位的标石、标志及其埋设，符合下列要求： （1）岩体上的 GPS 基准点及监测点，可现场浇灌混凝土标石。根据观测精度 要求，顶部的安装强制对中装置，保证对中误差小于 0.5mm，标石顶部须露出地 面 100cm120cm，其埋设规格见图 1（a）所示。 （2）土体上的 GPS 基准点及监测点，可现场浇灌混凝土标石。根据观测精度 要求，顶部的标志采用具有强制对中装置的活动标志。标石埋深不宜小于 1m，在 冻土地区，应埋至标准冻土线以下 0.5m。标石顶部须露出地面 100cm120cm， 其埋设规格见图 1（b）所示。 （3） 抗滑桩顶面的监测点，采用砂浆现场浇固的混凝土桩，并安装强制对中 设备。凿孔深度不宜少于 10cm，观测视线离结构物顶面要高于 2030cm。 。 -可编辑修改- 图 1 基准点、工作基点的观测墩埋设规格 三、GPS 基准网观测采用 GPS 静态相对定位方法。采用 GPS 接收机同步观 测，观测时段长为 3h，采样间隔 15s，截止高度角 15，有效观测卫星数5 颗。基 准网基线解算与平差计算采用商用 GPS 静态后处理软件（如：中海达 GPS 解算 软件），最弱点精度（相对已知点）MP1.0 mm，MH1.7 mm， （设计的 MP2.0 mm，MH4 mm）。当观测条件较差时，观测时间长度需要提高到 46 小时；若基 线长度超过 5 公里，需采用 Bernese、Gamit 或 GIPsy 等精密解算软件进行结算。 四、滑坡观测点平面位移的监测精度按建筑变形测量规范所列二级精度 指标施测，垂直位移的监测精度按建筑变形测量规范所列三级精度指标施测， 具体精度指标见表 1 所示。GPS 位移监测网观测时段长为 2h，采样间隔 15s，截 止高度角 15，最小卫星数 5 颗。基准网基线解算与平差计算采用商用 GPS 静态 后处理软件，其内符合精度平面位移精度优于2.5 mm ，垂直位移精度优于3.2 mm。抗滑桩顶面监测点的监测是在其附近的 GPS 位移监测点上设站，用极坐标 法进行监测，其观测的技术要求见表 2表 4 所示。 表 1 本次监测的精度要求 沉降观测水平位移观测 观测点测站高差中误 差（mm） 观测点坐标中误 差（mm） 适 用 范 围 1.5 3.0 场地滑坡测量 注：1、观测点测站高差中误差，系指几何水准测量测站高差中误差 。 -可编辑修改- 2、观测点坐标中误差，系指观测点相对测站点（如工作基点等）的坐标中误差、坐 标差中误差以及等价的观测点相对基准线的偏差值中误差、建筑物（或构件） 相对底部定点的水平位移分量中误差。 表 2 水平角观测的技术要求 级别 仪器 类型 测回 数 2C 互差 (“) 半测回归零差 (“) 同一方向值各测回较 差(“) 二级 DJ291389 表 3 垂直角观测的技术要求 级别 仪器 类型 测回 数 两次照准目标读数 差 (“) 指标差较差 (“) 垂直角测回较 差(“) 二级 DJ26377 表 4 电磁波测距的技术要求 每边测的 最小测回 数 气象数据测定的最 小读数级 别 仪器精 度等级 （mm） 往返 一测回读 数间较差 限值 （mm） 单程测回 间较差限 值（mm） 温度 （C） 气压 （hpa） 往返或时段间较 差限值（mm） 二 级 34435.00.20.1 )10(2 6 Dba 注：1、仪器精度等级系根据仪器标称精度(),以相应级别的平均边长D代 6 10Dba 入计算的测距中误差划分； 2、一测回是指照准目标一次，读数 4 次的过程； 3、 时段是指测边的时间段，可用不同时段观测代替往返观测。 仪器设备均应经过国家计量检定单位的检定，并检验合格。观测前，还须对 仪器进行常规检查。 。 -可编辑修改- 3.2 滑坡深部位移滑坡深部位移监测监测 3.2.1 深部位移深部位移监测监测的方法与作用的方法与作用 对滑坡岩土体内部蠕变、特别是滑动面位移矢量的监测，采用测斜仪法。在 钻孔内埋设测斜管，定期用测斜仪测量测斜管随岩土体深部位移大小、方向，以 此观测岩土体深部位移沿钻孔深度逐点连续的位移变化，由此建立位移深度 关系曲线，通过该关系曲线找出滑动面准确位置，对滑动面的位移大小及位移速 率做到监控。 对边坡岩土体内部蠕变、特别是滑动面位移矢量的监测，采用测斜仪法。该 方法是通过钻孔内的测斜仪来测量岩土体深部位移沿钻孔深度的变化，并建立 位移深度关系曲线。通过该关系曲线可以找出滑动面的准确位置，并对滑动面 的位移大小及位移速率进行监控。 3.2.2 测测斜斜仪仪器器 滑坡监测常采用滑移式与固定式测斜仪两种方式进行测量。 滑移式测斜仪成本较低，一台测斜仪可用于多个钻孔的测量，并可重复使用。 但是监测时劳动强度大，费时较多，监测费用高。同时，由于重复使用机械磨损 较大，会引起测量误差。在高陡边坡上的监测点人员难以到达进行监测。因此， 一般的监测孔中宜采用滑移式测斜仪。 固定式测斜仪是在滑移式测斜仪基础上设计出来的，其主要优点是精度高 （机械误差大大减少、避免了人工操作的失误）、测量方便、监测成本低，并可长 期测量。但是由于需将多个传感器按监测间距埋设在钻孔内，一次性投入较大。 。 -可编辑修改- 因此，宜在滑坡的重点部位有选择地布置数个钻孔，采用固定式测斜仪进行长期 监测，其数据还可作为其它测点观测数据的参考。 3.2.3 测测斜斜仪仪的布置的布置 一、人工边坡 在滑动面尚未出现时，应采用活动式钻孔测斜仪，当出现滑动面后，方可在 滑动面的上下安装固定式测斜仪； 钻孔测斜仪布置在边坡监测断面的各级马道上。上一个钻孔孔底应达到下一 个相邻钻孔的孔口高程； 一般，钻孔是铅直布置。但当边坡较缓，钻孔也可靠边坡坡面方向呈斜孔布 置，但偏离铅直线不宜太大（1015 度以内），以防损失其量程过多。 深部水平位移监测孔与地表水平变形测点靠近布置，以便相互比较、印证。 二、天然滑坡 天然滑坡的监测断面一般一个，主要控制滑坡的整体稳定性； 钻孔倾斜仪孔首先要控制滑坡的前缘和后缘。因此，在前后缘至少各布置一 个钻孔。埋设仪器的钻孔应尽量利用地质勘探钻孔，以节约经费。 宜在地质分析、理论计算等预测的基础上将前后缘之间的钻孔，布置在变形 大，可能发生破坏的部位，或者地质上有代表性的地段。 根据滑坡的发展，也可能出现一些事先未能预计到的情况（如裂缝、塌方）， 根据这些新情况，如需要则补充测孔。 监测钻孔应穿过潜在滑动面，打到稳定的基岩。 深部水平位移监测孔与地表水平变形测点靠近布置，以便相互比较、印证。 。 -可编辑修改- 3.3 地下水位地下水位动态监测动态监测 地下水是影响滑坡稳定的主要外因之一。为了了解地下水位变动情况对边 坡稳定性的影响，在场地仍保留的，合符监测要求的原有勘察钻孔和监测工作增 加的钻孔中，与其它监测同周期对钻孔地下水位进行量测，以在解读位移成果时， 同步掌握地下水位影响因素。 （一）地下水位监测的布设 选择滑坡坡高最高处的山顶或不同高程马道上打深钻孔，进行地下水长期观 测。钻孔打到含水层底板以下。 在监测断面与各排水洞交会处，各布置 1 个测压管，进行重点监测。此外，利 用排水洞按一定间距布置一些测压管，作一般监测。 当布置有钻孔倾斜仪时，可在每个钻孔倾斜仪孔孔底布置渗压计一支。 （二）监测仪器与方法 常用的地下水位监测的仪器有手动式的电测水位计和传感器式的遥测水位 计。水位计在测头中还可安装测温元件，在测水位的同时可监测水温。 对地下水进行监测，不同于水文地质学中“长期观测”的含义。因观测是针对 地下水的天然水位、水量和水质的时间变化规律的，一般仅是提出动态观测资料。 而监测则不仅仅是观测，还要根据观测资料提出问题，制订处理方案和措施。 3.4 孔隙水孔隙水压压力力监测监测 孔隙水压力对岩土体变形和稳定性有很大的影响，因此在饱和土层中进行 地基处理和基础施工过程中以及研究滑坡稳定性等问题时，孔隙水压力的监测 很有必要。 监测孔隙水压力所用的孔隙水压力计型号和规格较多，应根据监测目的、岩 土的渗透性和监测期长短等条件选择，其精度、灵敏度和量程必须满足要求。 。 -可编辑修改- 孔隙水压力计类型、适用条件及计算公式 仪 器 类 型 适 用 条 件 计 算 公 式 立管式（敞开式）渗透系数大于 10-4 cm /s 的岩土层 U=rwh 水压式（液压 式） 渗透系数小的土层，量测精度2kPa，监测期1 个 月 U=rwh+p 气动式（气压式） 各种岩土层，量测精度10kPa，监测期1 个月U=K(f02 -f2 ) 电阻 应变 式 各种岩土层，量测精度2kPa，监测期1 个月U=K(A-A0) （一）施工工艺流程：钻孔清孔埋设孔隙水压力计在孔口用砖及水泥做 方形保护台孔口用旧套管保护，上加盖子测量读数测量完毕保护电缆与 孔口。 （二）技术要求 1. 钻孔：按设计孔径与孔深进行钻进，钻孔垂直偏斜度不大于 1.5%，并应进 行地质与地下水编录。 2. 孔隙水压力计埋设 （1）埋设前应首先检查孔隙水压力计，确保仪器完好，按设计要求接长电缆， 并在电缆上做好编号记号。 （2）在仪器埋设前将前盖空腹装满水，排除气泡。埋设时，将进水口朝上，以 免空腹内的水溢出。 （3）将砂灌入孔内形成厚度为 50cm 左右的人工过滤层，然后将孔隙水压力 计放置预定的深度，到位后加 30-50cm 的中砂，上部再用粘土球形成隔离层。 。 -可编辑修改- 3.5 支支护结护结构构应应力力应变监测应变监测 抗滑桩应力应变监测 在抗滑桩施工期，选定部分桩体（2 根或 4 根），在桩 中埋置压力盒和钢筋计（1.52.0m），监测抗滑桩实际受力状态以及应变，对照设 计力学模型分析，监测实际受力状态与设计理论状态的吻合程度，判断设计合理 性和安全性。 锚索应力监测 在锚索施工过程中，选取部分锚索，在锚索锚头部位钢绞线 上安装锚索测力计，监测锚索实际受力状况，对照设计分析，判断设计的安全性 和合理性。 3.5.1 抗滑抗滑桩钢桩钢筋筋应应力力应变监测应变监测 目的是监测抗滑桩实际受力状态与设计理论状态的吻合程度，判断设计合 理性和安全性。 采用 GJ-16 型振弦式钢筋测力计测量钢筋应力。量程:最大压应力 100MPa ，最大拉应力 200MPa；灵敏度 0.1MPa；综合误差 1.5%F.S。 （一）施工工艺流程：抗滑桩桩孔施工清孔制作钢筋笼并将振弦式钢筋计 绑扎焊接在钢筋笼上钢筋计电缆绑扎与保护钢筋计编号和存档下放钢筋 笼至桩孔孔口电缆固定与保护。 （二）技术要求 （1）埋设前应首先检查钢筋计，确保仪器完好，按设计要求接长电缆，并在电 缆上做好编号记号。 （2）采用绑焊法安装钢筋计。用两根与钢筋主筋直径相同且长度为 10-15cm 的钢筋等距离夹在连接杆与主筋接头两旁，单面满焊。连接钢筋计后再制钢筋笼。 （3）焊接时钢筋计要包上湿棉纱并不断地浇冷水，直到焊接完毕后钢筋冷却 到一定温度为止。 。 -可编辑修改- （4）计算公式 P=KF+bT+B 式中:P-被测钢筋的载荷(kN) K-钢筋计的标定系数(kN/F) F-钢筋计输出频率模数实时测量值相对于基准值的变化量(F) b-钢筋计的温度修正系数(kN/) T-钢筋计的温度实时测量值相对于基准值的变化量() B-钢筋计的计算修正值(kN). 注:频率模数 F=f 10 3.5.2 抗滑抗滑桩侧桩侧土土压压力力监测监测 采用 TJ22 型振弦式土压力计进行监测。测量范围 2.5MPa，分辨率 0.08%F.S，综合误差1.5%F.S。 （一）施工工艺流程：土压力盒接电缆并编号抗滑桩桩孔施工一段在孔壁 开凿坑槽作为土压力计埋设点在坑槽侧壁均匀地抹上高标号的水泥砂浆水 泥砂浆初凝后安装土压力计孔口电缆固定与保护。 （二）技术要求 （1）土压力盒的埋设应在抗滑桩桩孔护壁浇注前进行。埋设前应首先检查土 压力计，确保仪器完好，按设计要求接长电缆，接头处的防水密封要可靠，并在 电缆上做好编号记号。 （2）抗滑桩桩孔每开挖一段，在护壁混凝土浇注前，按土压力计直径尺寸的 1.1 倍在孔壁预定位置开凿坑槽作为土压力计埋设点。坑槽正面槽壁应修平，并用细 砂填充捣实。坑槽侧壁均匀地抹上高标号的水泥砂浆。 。 -可编辑修改- （3）待水泥砂浆初凝后将土压力计放入坑槽内，土压力计的受力感应板应面 对着土体，并与孔壁表面平齐，两者之间不能留有缝隙。土压力计与坑槽侧壁缝 隙及抗滑桩之间用水泥砂浆填充捣实，不能留有缝隙。 （4）埋设时应注意避免水泥砂浆包裹住土压力计的受力感应板。 （5）护壁施工中应做好电缆和土压力计的保护和防水工作。 （6）测量及计算: TJ 型振弦式土压力计的测量用振弦频率读数仪完成。测量方法请参照相应读 数仪的使用说明书。测量完成后，记录传感器的频率值(或频率模数值）、温度值、 仪器编号、设计编号和测量时间。 TJ 型振弦式土压力的计算公式: P=KF+bT+B 式中:P-被测土压力(MPa)，K-仪器标定系数(MPa/F)， F-土压力计实时测量 频率模数值相对于基准值的变化量(F)， b-土压力计的温度修正系数(MPa/)， T-土压力计的温度实时测量值相对于基准值的变化量()， B-土压力计的计算 修正值(MPa)。注:频率模数 F= f 10 3.5.3 锚锚索索应应力力监测监测 在锚杆施工过程中，选取部分锚杆，在锚杆钢筋上预埋锚杆测力计，监测锚 杆实际工作状况，对照设计分析，判断设计分析的安全性和合理性。 采用 MJ-101 型振弦式锚索测力计。 （一）工作原理 当被测载荷作用在锚索测力计上，将引起弹性圆筒的变形并传递给振弦，转 变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振钢弦并测量其振 动频率，频率信号经电缆传输至振弦式读数仪上，即可测读出频率值，从而计算 。 -可编辑修改- 出作用在锚索测力计的载荷值。为了减少不均匀和偏心受力影响，设计时住锚索 测力计的弹性圆筒周边内平均安装了三套振弦系统，测量时只要接上振弦读数 仪就可直接读数三根振弦的频率平均值。 测量范围：03000kN，分辩率0.06 F.S。 （二）施工技术要求 1. 锚索测力计应在锚索施工完毕 7 天之后进行安装。 2. 根据结构设计要求，锚索计安装在张拉端或锚固端，安装时钢铰线或锚索 从锚索计中心穿过，测力计处于钢垫座和工作锚之间。 3. 安装过程中应随时对锚索计进行监测，并从中间锚索开始向周围锚索逐步 加载以免锚索计的偏心受力或过载。 4. 测量与计算 MJ-101 型振弦式锚索测力计的手工测量用 ZXY-3 型或其它型号振弦频率 读数仪完成。测量方法请参照相应读数仪的使用说明书。测量完成后，记录传感 器的频率值(或频率模数值)、温度值、仪器编号、设计编号和测量时间。 MJ-10l 型振弦式锚索测力的计算公式： P=KF+bT+B 式中：P-被测锚索荷载值(kN)； K-仪器标定系数(kNF)； F-锚索测力计三弦实时测量频率模数的平均值相对于基准模数的平均值的 变化量(F)； b-锚索测力计的温度修正系数(KN)； T-锚索测力计的温度实时测量值相对于基准值的变化量()； B-锚索测力计的计算修正值(KN)。 F-(F1+F2+F3)/3 注：频率模数 F=f210-3。 3.6 水水库库水位水位监测监测 采用特制的水位计定期进行库水位测量。 。 -可编辑修改- 3.7 地表裂地表裂缝缝位位错监测错监测 对存在于地表的滑坡裂缝进行位错监测，采用裂缝两盘埋设观测桩，采用钢 尺定期测量的方法，监测滑坡裂缝发展状况与错动大小、方向，主要针对刚刚开 始治理的边坡，作为最直观和快速的监测手段，对施工安全监控起到预报作用。 对存在于地表的滑坡裂缝进行位错监测，采用裂缝两盘埋设观测桩、用钢尺 定期测量的方法，监测滑坡裂缝发展状况与错动大小、方向，作为最直观和快速 的监测手段，对施工安全监控起到预报作用。 3.8 宏宏观观地地质调查质调查 宏观地质调查法是采用常规的边坡变形形迹追踪地质调查方法，进行人工 巡视，该调查法是在变化明显地段设固定点，定期采用调查路线穿越塌岸区。主 要观察边坡滑塌迹象、地表变形、地表水系、植被情况、地面及结构物裂缝发育 发展情况等，为判断边坡稳定性发展趋势提供第一手资料。 。 -可编辑修改- 4. 集成集成 GPS 的多的多传传感器滑坡自感器滑坡自动动化化监测监测方案方案设计设计 4.1 系系统统框架框架结结构构 如上图所示，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 滑坡体的地表位移、表面裂缝、深部位移、倾斜变形、地下水位以及环境降雨量， 这些监测仪器通过专门的数据采集装置进行自动采集并记录，再通过 GPRS 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 只需要一台台式机配合相应的 Internet 网络（需要公网 IP 或 ADSL），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地表位移、深部变形和相应的变形速率，以及环境量变化 等实时状况，实现对动态监控滑坡体变形发展及灾害预警。 4.2 仪仪器的器的选择选择与布与布设设 对于高危滑坡体或高边坡，以其变形监测为重点，即对监测对象在表面布设 若干个 GPS 位移测点，同时在两个不同高程各布设一套深部位移监测仪器，共 。 -可编辑修改- 同监测边坡或滑坡体的位移变形或倾斜情况，实时监测其稳定情况。对处于高地 下水区域的边坡或滑坡体，可以增设一个地下水位观测点。考虑到降雨对地质灾 害的诱发作用，需要布置一个雨量观测点。 （1）地表（整体）位移监测 采用中海达 GPS 进行自动化监测系统，该系统采用香港理工大学的多天线 与单天线混合 GPS 变形监测技术,即在不改变已有 GPS 接收机的结构的基础上， 通过一个附加的 GPS 多天线转换开关 GMS（GPS Multi-antenna Switch）来实现一 台接收机机多个天线的时分单通连接，实现一机多天线，从而达到节省硬件费用 的目的。该系统目前分别在韩国和台湾的高速公路边坡上安装了该套系统，运行 状况良好。实践证明，一机多天线系统适用于滑坡、大坝、工业厂房等缓慢变形 的连续运行自动化变形监测。当滑坡监测的部分监测点比较分散时，可以采用单 机单天线模式，以避免天线电缆过长而带来的信号衰减过多和施工困难。GPS 变 形监测子系统是整个滑坡变形监测系统中最主要的部分，也是最复杂的部分，为 此该子系统的详细设计方案将在第 5 节详细进行说明。 （2）内部变形监测 滑坡体或边坡的内部变形观测，依据其具体情况可采用垂直坡面钻孔安装 。 -可编辑修改- 多点位移计或钻孔安装垂直测斜管配固定测斜仪。固定式侧斜仪具有以下优点： 避免人工读数和记录引起的人为误差 ； 可以实现远程及恶劣天气下采集数据 ； 每天可以进行 24 小时的连续监测，特别是快到临界变化时，能在事态恶 化之前采取处理措施 可以准确记录失事事件的时间，使之与外部因素相关联，比如降雨、地震、 人工建造活动，便于监测小组分析事故原因； 自动化监测系统可以按程序步骤监测限定的阈值、变化速率，从而能在超 出预定的极限值时自动报警。 具体安装如下： 钻孔：在期望的测量位置，钻一定深度的测量孔，注意对基准位置进行相 应的工程处理。 安装测斜管：由于雅安的位移监测已进行很长时间，对位移量和位移方 向都已了解，所以准备采用单传感器探头，要求安装测斜管时，将导槽 方向对准已知偏移方向。 回填灌浆：灌浆过程中要注意在测斜管中加清水平衡，避免测斜管浮起。 首次灌浆后，浆液会有所回落，届时需进行补灌。 固定式测斜仪安装：首先，按照设计位置，截取安装连接杆，通过安装连 接杆将各探头串接，组成传感器串（也可在下放过程中连接）；接着在管 口位置安装顶部夹具，通过夹具支撑传感器串，将传感器串的导轮方向 对准测斜管的导槽方向，慢慢将传感器串放入设计位置；最后，将传感器 串固定在顶部夹具上。 。 -可编辑修改- （3）地下水监测（如果需要的话） 边坡或滑坡体处于高地下水区域，地下水的变化往往对灾害点加速恶化起 很大作用，因此建议在这样的地方增设地下水观测项目，布设一个测点，采用钻 孔安装一支渗压计来实现地下水监测。 （4）降雨量监测（如果需要的话） 滑坡体或边坡的环境量监测一般多采用降雨量作为环境的主要技术要求， 可根据地形条件和周围环境的情况在合适的地方布置一个雨量监测测点。 4.3 自自动动化采集系化采集系统统方案方案 在野外高边坡或滑坡体安装监测仪器后，由于地势险要，场地有限，现场大 多无法提供便利、安全的人行通道及配套供电设施，特别是在汛期或梅雨季节需 要加密监测时，现场塌方、落石及滑坡还将会威胁到监测人员的生命安全。但要 获取第一手的监测数据，沿线散布的监测仪器，采用人工观测方式不仅劳动强度 大、效率低，受道路条件或天气的影响，往往还不能及时获取现场观测数据。采 。 -可编辑修改- 用常规的数据采集装置由于体积大、功耗高、通讯布线难度大，在现场无电源供 应的环境下也难以实现长期自动监测，因此非常有必要需要选择低功耗的数据 采集设备。 对于 GPS 变形监测子系统来说，中海达新推出的专门用于变形监测的接收 机本身具有数据采集的模块，其数据通过内置的 GPRS 模块无线传输到数据处 理中心，具体模式请参考本方案第 5 节。 对于测斜仪、地下水位计等传感器的数据采集，由于其数据量小，一般采用 通用的智能型数据采集器，多个传感器功用一个数据采集器。以下是 BGK-8001 型智能数据记录仪一些功能和特点： BGK-8001 型智能记录仪为 1 台微功耗设计的振弦式数据采集仪，采用 全内置全密封结构设计。只需使用 4 节 1 号（D 型）碱性干电池供电，正 常采集数时在不更换电池的情况下可连续工作时间可达 1 年以上，也可 选用外接直流电源、交流适配器或太阳能电池供电。 BGK-8001 数据采集仪适合任何无电源及人工观测难以接近的环境下的 数据采集，每台 BGK-8001 最多可提供 6 支传感器接入通道，必要时还 可接入一支气温计与一台翻斗式雨量计以监测环境量。 BGK-8001 数据采集仪内置的 256K 容量存储器,可储存 3000 组/通道观 测数据,保证即便通讯故障情况下数据仍可持续采集而不会丢失。此外， 。 -可编辑修改- 每台 BGK-8001 数据采集仪均可作为一个独立的节点进行组网，以形成 一个完整的数据采集系统。 BGK-8001 数据采集仪具有多种通讯方式，可内置一台 GSM 调制解调 器(手机通讯模块)或 GPRS 模块，在有移动通讯网络覆盖的环境下均可 实现远程通讯。或 者直接选用超短波数传电台实现远程无线通讯，还可 提供现场的有线通讯。利用 GSM 移动通讯网络或 SMS 短信通讯时，直 接使用 BGK-8001 内部的干电池供电即可。对于现场不具备 GSM 移动 通讯网络覆盖而选用超短波无线通讯模块（即数传电台）时，则需选用太 阳能电池组与蓄电池组合供电的方式。 4.4 滑坡滑坡监测监测信息管理与分析系信息管理与分析系统统 4.4.1 系系统总统总体功能体功能结结构构 滑坡监测信息管理与分析系统主要包括三大功能：滑坡地质地理信息管理、 滑坡监测信息管理和监测信息分析。系统的功能结构图如下： 。 -可编辑修改- 滑坡地质地理信息管理模块主要是将滑坡所在区域的地质图、地形图、剖面图、 钻孔柱状图以及仪器、钻孔岩芯、地貌等照片组织起来，实现系统的管理；检测信 息管理模块主要完成所有监测点所有监测仪器的监测数据的采集、处理，形成监 测数据库，以用于后续分析；检测信息分析模块包括监测信息随时间变化的各种 图形显示，各个监测项目的关联分析以及辅助预测分析等功能。这三大模块通过 GIS 技术将滑坡空间信息和监测信息结合在一起，实现滑坡信息的系统化管理、 快速查询和可视化分析。 4.4.2 地地质质地理信息管理地理信息管理 将滑坡所在区域的地形图、剖面图、地质图和钻孔柱状图等图件数字化，得 到 GIS 中可用的矢量数据，以图层形式加入系统中，监测点、钻孔、监测设备等 信息都进行对象化以图层形式存入 GIS 数据库中。根据实际管理的需要，可将图 层分为剖面线层、地形层、建筑物曾、等高线层、地质层等。仪器、钻孔岩芯、地 貌等照片以二进制形式存入关系数据库，并有相应的照片管理子模块进行管理。 利用 GIS 技术可对各种图形进行放大、缩小、漫游以及图层管理等各种地图操作 功能，并实现滑坡体、监测点、钻孔、监测设备的图形与属性的双向交互查询功 。 -可编辑修改- 能。通过这些功能操作，可以了解不同滑坡、监测点、钻孔等对象的空间位置、分 布、特征等相关信息。 4.4.3 监测监测信息管理信息管理 把监测点、钻孔、仪器的相关信息，如：钻孔的编号、孔径、深度、位置等；仪 器的编号、各种参数、安装位置等。根据监测仪器的不同，分别具有相应的数据 处理模块，对原始监测信息进行滤波、插值、剔除和曲线拟合等操作功能，最后 得到 GPS 地表位移数据库、深部位移数据库、地下水位数据库、空隙渗压数据库、 雨量数据库等。 监测点、钻孔、监测设备等都可进行图形对象化，根据其具体位置以图形符 号的形式直观的显示在滑坡体地图上。在地图上点击不同监测点即可对相应的 数据信息进行浏览、编辑、更新等操作，相反通过属性查询也可实现监测点、设 备等信息的图形定位。 4.4.4 监测监测信息分析信息分析 根据不同的监测项目和所用不同的仪器监测所得到的结果及所反映的物理 量变化大小和规律，绘制成果图表进行分析，主要包括：（1）基本监测信息分析； （2）监测信息的关联分析；（3）预测分析。基本监测信息分析将地表（整体）形变、 深部位移渗压、地下水位、降雨等监测信息随时间变化情况及深部位移沿测斜孔 。 -可编辑修改- 深度的分布以图形方式显示图来。监测信息的关联分析包括不同监测项目之间 的关联分析和相同监测项目的空间关联分析，如降雨与库水位、降雨与地下水位、 地下水位与渗压、地下水压与变形等之间的关联分析。系统可根据需要（如选择 特定的时间段）绘制相应的图件和报表，分析这些项目的关系变化规律。预测分 析主要是综合各种影响因素对滑动带的变形做回归分析，绘制其未来的变形曲 线，为滑坡的预测预报提供依据。 。 -可编辑修改- 5.GPS 变变形形监测监测子系子系统统 5.1 监测监测模式的模式的选择选择 根据被监测对象的特点，GPS 用于变形监测可分为三种应用模式：周期性重 复测量、固定连续静态 GPS 监测阵列和实时动态监测。前两种模式适用于地壳 形变、大坝以及滑坡等变形量较小的缓慢变形监测，其数据处理模式为静态解算。 实时动态监测多适用于在缓慢变形中存在突变的变形以及工程结构物在外力作 用下的振动变形。周期性重复测量实施与常规 GPS 控制网测量基本一致，即先 进性野外数据采集，然后手动下载数据并进行数据处理，因此设备可以重复使用， 适用于低于次/数月频率的监测应用，当监测频率提高时，野外数据采集的劳动强 度将大大提高；固定连续静态 GPS 监测阵列的实施模式与连续运行参考站 （CORS）的模式类似，所有监测数据通过数据传输设备发送至数据中心，然后由 相应的数据处理软件自动进行静态处理，其监测频率一般为次/几十分钟数天。 这种模式的缺点是设备必需长期安装在监测点上，硬件的一次性投入较大，但如 果监测频率要求较高的监测应用（如：大坝、处于滑动期的滑坡、矿山尾矿坝、山 采空区的变形监测），则可以大大降低野外数据采集的成本，并实现整个监测的 自动化，提高灾害预报的实时性。 5.2 监测监测网的布网的布设设 监测监测点布点布设设需考需考虑虑的因素：的因素： （1）位于尾矿坝体上并能够反映尾矿坝的变形； （2）开阔性应较好，遮挡不严重，尽量避开房屋或树木等遮挡物； （3）应尽量避开水体、金属、玻璃幕墙等强多路径环境； （4）尽量避开强磁场的干扰； （5）监测墩建造的施工、供电、通讯等应尽量方便。 以上因素应该首要考虑第一个，一般根据坝体的结构和地质条件来确定，最 大坝高处、地基地形地质变化较大处均应布置监测剖面。每个剖面上根据坝的高 。 -可编辑修改- 矮，在坝坡表面从上到下均匀设置若干个监测点。最下面一个点应设置在坝脚外 510m 范围内的地面上，以用于监测尾矿坝发生整体滑动的可能性。在满足第 一个条件后，再根据后几个个条件进行调整。 基准点的布基准点的布设设需考需考虑虑的因素：的因素： （1）基准点应位于稳固的基岩或建筑体上； （2）基准点距离监测点应尽量近； （3）监测墩建造的施工、供电、通讯等应尽量方便。 同样，基准点的布设首先要考虑第一个条件，然后再根据后面的条件进行调 整。 5.3 系系统结统结构构设计设计 系统由数据接收、数据传输以及数据处理三大部分组成，其基本结构示意图 如图 4.2 所示。即：监测站与参考站的硬件配置是相同的，由 GPS 天线、GPS 接 收机（可采用一机多天线设备混合使用）、天线电缆、GPRS Modem、电源（可采用 太阳能或 UPS）组成。数据通过 GPRS 可直接发送至已连接 Intenet 的计算机系统 上，通过计算机上的数据采集、处理、管理及分析软件自动提供监测目标的变形 信息。 数据采集控制软件 数据处理及数据管理软件 软件 计算机系统 Internet 网络 中海达 GPS 接收机 参考站 RS232 串 口通讯电缆 GPRS Modem 电源 天线 中海达 GPS 接 收机 GPRS 电源 监测点天线 中海达 GPS 接 收机 GPRS 电源 监测点天线 中海达 GPS 接 收机 GPRS 电源 天线转换 控制器 监测点天线阵列 。 -可编辑修改- 图 4.2 GPS 变形监测系统结构示意图 5.3.1 数据接收部分数据接收部分 数据接收部分主要由 GPS 接收机、GPS 天线、天线电缆以及电源组成。 （ （