基于测量机器人的高边坡自动化监测技术

基于测量机器人的高边坡自动化监测技术内容提要一问题的提出二高边坡定义三高边坡类型及特点、病害四高边坡的安全监测技术介绍五基于测量机器人的高边坡自动化监测技术一问题的提出高边坡在工程建设中存在广泛，比如公路高边坡、水利水电高边坡、矿山高边坡等，高边坡坡度陡、高度高，治理难度大，有些高边坡由于其地质状况很差或者其特殊性，在工程完工后边坡需要持续的监控量测。一些严重病害的边坡也需要持续的监控量测。本文探讨怎么样高效的进行高边坡的监测水利水电高边坡公路高边坡矿山高边坡二高边坡定义高边坡定义：对于土质边坡高度大于20m、小于100m或岩质边坡高度大于30m、小于100m的边坡，其边坡高度因素将对边坡稳定性产生重要作用和影响，其边坡稳定性分析和防护加固工程设计应进行个别或特别设计计算，这些边坡称为高边坡。表1不同部门岩石工程高边坡类型及特点一般高边坡高度范围边坡及边坡工程特点水电系统人工：100-700m自然：100-1000m边坡高度大，地质结构及环境条件复杂，工程对边坡质量要求高，常需要保证永久稳定。矿山系统人工：100-800m边坡高度大，地质结构较复杂,工程对边坡质量有一定要求,但通常考虑极限设计。铁道系统人工：50-150m自然：100-300m边坡高度一般较大，地质结构及环境条件复杂，对边坡质量要求高，但通常要求线路快速通过。公路系统人工：30-80m自然：30-150m边坡高度一般较小,地质结构及环境条件相对简单,对边坡质量要求较高。城建系统人工：15-50m自然：15-100边坡高度小,地质结构及环境条件相对简单,对边坡质量要求高。三高边坡的类型及特点、病害边坡的常见见病害类型型有：风化化剥落、流流石流泥、、掉块落实实、崩塌、、倾倒、坍坍塌、溃屈屈、溜坍、、坍滑、滑滑坡、错落落等11大大类。其中中最严重的的为坍滑、、滑坡。堆积层坍塌塌黄土滑坡错落矿山边坡灾灾害严重根据我们对对全国非煤煤露天矿山山调查与详详细研究分分析，在我我国21个个典型的非非煤露天矿矿山大中型型边坡中，，出现过变变形、破坏坏的占42.7%，，接近半数数，处于险险级边坡占占19％，，处于病级级边坡占71％，正正常边坡仅仅占占10％。矿山山高高边边坡坡灾灾害害攀钢钢朱朱家家包包包包铁铁矿矿南南帮帮边边坡坡2003年年9月月29日日较较大大楔楔形形滑滑体体，，高高110ｍｍ，，宽宽100ｍｍ，，截截断断了了乡乡村村公公路路，，严严重重威威胁胁到到采采场场运运输输出出入入口口，，造造成成直直接接经经济济损损失失4000多多万万元元。。攀钢钢朱朱家家包包包包铁铁矿矿南南帮帮滑滑坡坡地地貌貌矿山山高高边边坡坡灾灾害害2003年年6月月~7月月山山东东大大业业金金矿矿下下盘盘边边坡坡发发生生滑滑坡坡，，长长60m，，高高120m，，致致使使部部分分民民房房拆拆迁迁，，采采矿矿被被迫迫停停止止。。山东东大大业业金金矿矿下下盘盘边边坡坡滑滑坡坡地地貌貌矿山山高高边边坡坡灾灾害害新桥桥硫硫铁铁矿矿露露天天矿矿边边坡坡下下盘盘2006年年1月月滑滑坡坡，，经经济济损损失失1千千多多万万元元，，严严重重威威胁胁采采场场安安全全生生产产。。安徽徽新新桥桥硫硫铁铁矿矿下下盘盘边边坡坡滑滑坡坡地地貌貌宝成成铁铁路路K190第第三三次次滑滑坡坡后后全全貌貌山西西长长治治－－晋晋城城高高速速公公路路K31砂砂泥泥岩岩顺顺层层滑滑坡坡，，体体积积达达25万万m3小湾湾电电站站左左坝坝肩肩边边坡坡高高500m，，6#山头头发发生生10万万m3崩塌塌四高高边边坡坡安安全全监监测测技技术术表面面观观测测法法深部部观观测测法法边坡坡监监测测方方法法四高高边边坡坡安安全全监监测测技技术术表面面观观测测法法观观测测对对象象：：坡坡体体表表面面位位移移。。其其中中精密密大大地地测测量量技技术术最为为成成熟熟、、精精度度最最高高，，是是目目前前广泛泛使使用用的的最最有有效效的的监监测测方方法法。大地地测测量量法法的的技技术术进进步步①仪仪器器与与测测量量技技术术：：经经纬纬仪仪、、水水准准仪仪、、测测距距仪仪→电子子经经纬纬仪仪、、全全站站式式速速测测仪仪→测量量机机器器人人②坡坡体体变变形形观观测测的的误误差差：：毫米米级级③实实现现了了实实时时动动态态观观测测④新新技技术术的的发发展展：：GPS测测量量技技术术由于于观观测测精精度度的的不不断断提提高高，，目目前前逐逐步步进进入入实实用用阶阶段段，，有有较较广广阔阔的的发发展展前前景景。。其其他他如如近近景景摄摄影影测测量量和和INSAR干干涉涉雷雷达达测测量量等等，，在在近近年年也也取取得得了了明明显显的的进进步步。。表面面观观测测法法四高高边边坡坡安安全全监监测测技技术术深部部观观测测法法1监测测边边坡坡岩岩土土体体的的受受力力情情况况；；2监监测测边边坡坡渗渗流流区区土土体体物物理理量量（（渗渗流流、、渗渗压压、、水水位位等等））；；3监监测测基基岩岩变变形形量量（（错错动动变变形形、、地地应应力力等等））；；4监监测测边边坡坡加加固固结结构构单单元元效效果果（（抗抗滑滑桩桩、、锚锚杆杆等等））；；钢筋筋应应力力计计土压压力力传传感感器器锚索索计计渗压压计计埋入入式式应应变变计计埋入入式式测测缝缝计计五基基于于测测量量机机器器人人的的高高边边坡坡自自动动化化测测量量莱卡卡TCA2003测测量量机机器器人人目标点…测量机器人基站计算机监测软件通讯电缆参考系变形体参考点1目标点1参考点n目标点m参考点…目标点…目标点…测量机器人基站计算机监测软件通讯电缆参考系变形体参考点1目标点1参考点n目标点m参考点…目标点…目标点…测量机器人基站计算机监测软件通讯电缆参考系变形体参考点1目标点1参考点n目标点m参考点…目标点…目标点…测量机器人基站计算机监测软件通讯电缆参考系变形体参考点1目标点1参考点n目标点m参考点…目标点…Ⅳ区Ⅰ区Ⅱ区Ⅲ区Ⅴ区Ⅰ区区Ⅱ区区Ⅲ区区Ⅳ区区Ⅴ区区DEM模型型滑坡坡监监测测系系统统布布置置图图监测测点点群群三三维维动动画画演演示示滑坡坡体体测测量量机机器器人人站站预警警软软件件数据据的的管管理理表格格处处理理监测测点点数数据据处处理理数据据平平差差数据据的的导导入入、、导导出出监测测点点实实时时时时空空曲曲线线图图软件件现现场场预预警警手机机预预警警基于于测测量量机机器器人人的的高高边边坡坡实实时时监监控控量量测测，，省省力力省省时时，，提提高高了了效效率率。。在在危危险险区区域域，，人人很很难难到到达达的的地地方方，，机机器器人人测测量量更更是是体体现现了了巨巨大大的的优优势势，，同同时时测测量量的的精精度