边坡监测的目的以及边坡稳定性监测方法

边坡监测目的

边坡稳定性监测主要是采集边坡的位移和变形信息, 通过观测得到的岩土体滑动位移大小、位移方向及变形速度等直观资料, 深入认识边坡变形机制和破坏特征, 寻找防治措施的依据。

因此边坡工程监测有如下主要目的：

a.保证工程施工和运行的安全; 

b.评价边坡理论分析结果和经验判断成果的依据, 是修改设计和指导施工的客观标准;

c. 为掌握边坡变形特征和规律提供资料, 以便指导在边坡发生严重变形时进行应急处理; 

d.分析岩土体结构与边坡变形破坏的关系, 预测边坡变形破坏趋势, 为评价边坡的长期稳定性提供条件;

e.提供工程岩土体力学参数的反演分析数据。

多种边坡物探监测方法

1、地球物理方法

探地雷达(地质雷达)

探地雷达(Ground Penetrating Radar ,即GPR) 其实质是电磁波传播理论方法。其原理是将不同频率的电磁波脉冲向地下发射,并接收反射上来的电磁波,然后采用与地震反射法相同的方法进行数据处理和资料解释,以探查滑动面。与其他波的传播一样,高频波具有较高的分辨率,但随着频率的增加,衰减也加快,从而探测不深。低频波则正好相反。

地震勘探

地震勘探是基于弹性波传播理论的物探方法,包含野外数据采集和室内数据处理两方面工作。常用方法有地震反射、地震折射、地震波测井、井间地震波层析等。常用震源有锤击、落重、爆破、电火花、压电和宽频带震源以及专门用于产生P波、S波(含SV波及SH波) 的震源等。拾震器即地震波检波器有不同的接收频率,工程上常用的有28 ～ 100Hz ,可以拾取1个、2个或3个方向的地震波( P波、SH波、SV波) 。监测时,每一测点既可只用一个检波器,也可用一组检波器来提高接收质量。接收仪器一般为12～96道,而国内目前主要是48道以下,以12～24道的比较常见。

2、3S技术

地理信息系统

地理信息系统( Geograp hic Information Sys2tem ,GIS) 是以数字化地图为基础发展起来的多层面多功能数据库的集成,是一种采集、处理、传输、存储、管理、查询、分析、表达和应用地理信息的计算机系统,用于分析、处理和挖掘海量地理数据。它主要包括计算机硬件、软件、地理数据和用户等几个部分,其优势在于把各类实体的空间数据都投影到同一地理坐标系下,将所有属性数据和空间数据有机地联系起来。这种信息表达方式更接近自实体的客观状态。

GIS 强大的分析处理空间信息的功能可以为复杂因素及其相互作用的研究提供有效平台,即利用GIS 技术可更加有效地对地震滑坡形成机制与影响因素等进行综合分析与研究。研究地震滑坡这种影响因素十分复杂的地质灾害, GIS 技术的引入无疑会起到积极的推动作用。

全球定位系统

全球定位系统( Global Position System) 由空间部分( GPS 卫星星座) 、地面控制部分(地面监控系统) 、用户设备部分( GPS 信号接收机) 3 部分组成,可以进行全方位三维实时导航与定位,具有全天候、高精度、自动化、高效率等显著特点,已成功地应用于多种学科。在解出整周模糊度后,GPS 相位观测值精度可达到毫米级。

但整周模糊度只有在相对定位、并有一段连续观测值时才能在数据处理中作为参数解算。由于存在卫星和接收机钟差、大气传播延迟、多路径效应等误差,在定位计算时还要受到卫星广播星历误差影响,因此应采用双频接收机以提高定位精度。GPS 在土木工程的应用中主要用来监测地表变形,国内外已采用GPS 监测水库、大坝、边坡的变形以预测灾害的发生。

北京天玑科技-表面位移监测系统

系统采用GNSS自动化监测方式对表面位移进行实时自动化监测，其工作原理为：各GNSS监测点与参考点接收机实时接收GNSS信号，并通过数据通讯网络实时发送到控制中心，控制中心服务器GNSS北斗数据处理软件TJ-Cloud实时差分解算出各监测点三维坐标，数据分析软件获取各监测点实时三维坐标，并与初始坐标进行对比而获得该监测点变化量，同时分析软件根据事先设定的预警值而进行报警。

GNSS表面位移监测的误差水平为±2mm+1ppm，高程方向为±4mm+1ppm。表面三维位移量是通过GNSS自动化监测，主要建立在滑坡表面变形明显的部位，通过监测滑坡表层的三维位移量，分析、判断滑坡的变形特征、变幅、滑动方向、滑动速率、稳定性及其发展趋势，并且对于简易监测而言该方法精度高，能反映出简易监测反映不了的变形迹象。

3、光电技术

时域反射系统

TDR( Time Domain Reflection) 监测系统主要由电脉冲信号发生器、传输线(同轴电缆) 、信号接收器三部分组成。TDR 技术实质上是电磁波理论的运用,其工作原理是同轴电缆受到剪切或拉伸作用时,受力区域几何特性的改变将引起该区域同轴电缆特性阻抗的变化,电磁波在其中的传播将发生反射与透射。

光时域反射系统

光时域反射计(Optical Time Domain Reflec2tion) 的工作依据是光的背向散射原理,利用了光纤的微弯损耗机制。光纤受到微弯扰动时会产生微弯损耗,引起光纤微弯扰动物理量的变化。将应力通过微弯调制机构对光纤进行应力调制,就可以实现对应力的传感。

在边坡工程中,由于场区范围较大, 边坡稳定性分析需要掌握多种不同的监测信息进行对比参照, 且从边坡加固施工阶段到运营阶段, 边坡稳定状况发展需要一个长期的过程才能得以判断, 由此可见边坡工程的监测具有监测内容多和监测周期长的特点, 是一个复杂的系统工程, 所以在对边坡实施监测之前, 需要查找各方面资料, 制定好监测流程, 才能够达到边坡安全监控的目的, 为边坡稳定性分析提供可靠的数据。

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