边坡稳定性监测方法研究与应用

谌晓静陈亮

摘要：边坡稳定性监测工作的开展是为了保证能够及时掌握边坡的稳定状况，减小滑坡等边坡灾害的出现。随着现代科学技术的发展，边坡稳定性监测在监测技术、处理方法上有了新的发展，各种新仪器在新技术的推动下不断被应用。本文对边坡稳定性监测的内容和方法进行了总结，并通过工程实例介绍了大地测量法的应用，最后提出应结合边坡的实际情况和各个监测方法的特点，选择合理的监测方式，才能确保边坡监测工程安全高效经济地完成。

关键词：边坡；稳定性；监测方法；监测技术

中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：

Abstract：The slope stability monitoring work carried out in order to ensure timely grasp the slope stability conditions, to reduce landslides and other slope disasters. With the development of modern science and technology, slope stability monitoring has been new development in the monitoring technology, processing methods.And avariety of new instruments is applied under the impetus of the new technology. In the article, we summarize the content and methods of slope stability monitoring, and introduce the geodetic measurements application with a project. Finally, combing with the slope of the actual situation and the characteristics of the various monitoring methods, we should take efficient monitoring mothods to ensure slope monitoring project finished economically and safely.

Key words：slope；stability；monitoring mothods；monitoring technology

前言

目前国内外应用于边坡安全监测的技术和方法很多，主要有宏观地质观测法、设站观测法、仪表观测法及远程监测法等。我们通过这些方法，主要获取边坡的变形机理、地质灾害防治和治理效果的反馈，进而预测边坡工程可能发生的破坏，为防灾减灾提供依据。

1边坡稳定性监测方法

1.1宏观地质观测法

宏观地质观测法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。目前，该方法仍然是多种行业中工程地质调查、勘探工作的主要方法。

1.2简易观测法

简易观测法是通过人工观测边坡中地表裂缝、鼓胀、沉降、坍塌，建筑物变形及地下水变化、地温变化等现象，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。简易观测法监测的内容单一，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。

1.3设站观测法

1.3.1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。大地测量方法优点较多，投入快、精度高、监测范围大、直观、安全、便于确定滑坡位移方向及变形速率，所以在边坡工程的地表监测中占有主导地位。但由于该测量方法受到地形通视条件和气象条件的限制，实测时的工作量大、周期长，会使连续观测的能力变差。

1.3.2GPS（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。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在测程大于10km时，测量的相对精度能够达到5×10-5～1×10-6，有的甚至能够达到10-7，优于精密的光电测距仪；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；⑦适合边坡地表的三维位移监测。GPS测量法虽所需成本较高，但发展前景可观。

1.4仪表观测法

该方法是用精密仪器仪表对变形的斜坡体进行地表及深部的位移、倾斜（沉降）动态变化，裂缝相对张开、闭合、下沉、错动变化及地声、应力应变等物理参数的环境影响因素进行监测。监测的参数内容丰富、精度高、灵敏度高，仪器的测程可调、仪器便于携带，可以避免恶劣环境对测试仪表的损害，观测成果含义直观、可靠度高，该方法适于斜坡体变形的中、长期监测。

1.5远程监测法

1.5.1测量机器人监测法

测量机器人是近年在全站仪的基础上发展的一种仪器，由带电动马达驱动和程序控制的TPS系统结合激光、通讯及CCD技术组合而成。这种测量仪器的自动化程度很高,精度高,适合做长期固定监测或比较危险的监测。但是其现在还处于固定方式,将来有可能实现自动移动、自动寻找基准点及整平等一系列工作,自动化程度会进一步提高。

1.5.23s监测法

所谓3S系统是指地理信息系统((GIS)、遥感系统(RS)和全球卫星定位系统(GPS)三者融为一体，为包括边坡工程在内的灾害防治与科学预测预报提供了新的观测手段。它是以GPS传感器和RS中的雷达干涉仪为主要的数据采集方式，同时辅以GIS平台。

1.6声发射监测法

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。在裂纹形成或扩展时,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。其优点：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。

1.7时域反射法（TDR）

时域反射技术(TDR)是监测边坡和坝体稳定性的一种新方法，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。 TDR系统能对边坡工程进行在线监测和实现动态分析，在特殊环境下对边坡工程的重要部位或其他对边坡结构有很大影响的部位可准确地反映边坡的安全状态，尤其适应于边坡工程的突发事件、特殊状态的观测。但该系统也存在不足：①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；②它无法确定滑坡移动量和滑坡移动的方向。

2边坡稳定性监测工程应用

2.1 工程概况

重庆市某高速公路高切坡挡土墙，长约300m，高25m，该工程采用板肋式锚杆挡土墙，与1996年开始修建，1997年竣工。2001年8月11日至2002年9月16日，某单位对该挡土墙倾斜进行了观测，观测结果为：观测期间挡土墙的倾斜值未发现变化。

某公司根据《重庆市建筑边坡支护技术规范》（DB50/5018-2001）和现场的实际情况，编制了监测方案，监测频率、监测时间、测点数量按一级边坡进行考虑。该公司按照边坡变形监测方案对该挡土墙进行了15次监测。

2.2 监测要求

（1）观测要求

①坡顶水平位移观测、坡顶垂直位移观测；

②观测过程中，观察挡土墙墙面有无裂缝或其他异常情况；观察坡顶地面和建筑物有无裂缝或其他异常情况。

（2）观测点的布置

①坡顶水平位移观测：坡顶水平位移观测共设9个测点；

②坡顶垂直位移观测：坡顶垂直位移观测共设9个测点；

③工作基准点：本次观测共设置工作基准点15点。测点布置见图1。

图 1挡土墙监测测点布置示意图

Fig 1 The layout diagram of retaining wall monitoring points

3）监测设备

主要监测设备为日本拓普康公司生产的GPT-6001C型电子全站仪。

2.3 监测数据及分析

（1）水平位移监测数据及分析

根据测点水平位移累计值绘制水平位移与时间的关系曲线图，水平位移与时间的关系曲线见图2。由图2分析，水平位移与时间的关系曲线为波浪形，曲线的趋势线近似为水平线，说明挡土墙水平位移处于稳定状态。

图 2 水平位移与时间的关系曲线图

Fig 2 The curve of Horizontal displacement and the time relation

2）竖向位移监测数据及分析

根据测点竖向位移累计值绘制水平位移与时间的关系曲线图，水平位移与时间的关系曲线见图3。由图3分析，竖向位移与时间的关系曲线为波浪形，曲线的趋势线近似为水平线，说明挡土墙竖向位移处于稳定状态。

图3 竖向位移与时间的关系曲线图

Fig 3 The curve of vertical displacement and the time relation

2.4 监测结论

由24个月边坡变形监测数据可得如下监测结论：重庆某高速公路高切坡挡土墙的变形处于稳定状态。

3结语

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并及时的预防边坡灾害的发生。在选择具体的监测方法和监测设备时，应该根据边坡的实际情况和各个监测方法的特点来选取，这样才能确保安全高效经济地完成边坡监测工作。

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作者简介

谌晓静 1986 女 汉 硕士 研究方向 路面结构设计与施工技术。

陈亮1987男 汉 硕士 研究方向 路基结构设计理论与灾害治理技术。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。