[发明专利]无通视高陡边坡变形监测方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程边坡变形监测技术，尤其涉及一种通视条件差、地形复 杂的无通视高陡边坡变形监测方法及其装置。具体地说，主要是针对复杂地形条 件下的岩土工程边坡变形的实时监测，不仅对复杂地形条件下施工和运营过程中 边坡与附属构筑物的变形监测具有显著优点，亦可运用于道路、桥梁、结构工程 等的表面与内部变形监测领域。

背景技术

地表变形监测是对滑坡体的地表进行绝对位移和相对位移监测。每种监测方 法，都有其优缺点，要根据滑坡具体情况，选用精度适宜、经济合理的监测方法。

在土石坝的表面变形监测中，大都继续采用视准线法(活动标法、小角法) 和人工水准测量法进行水平位移和垂直位移监测。传统的水平位移监测通常采用 经纬仪三角测量或视准测量的方法。若变形量相对较小，监测精度要求较高，近 一、二十年来，传统方法逐渐被垂线、引张线所取代，并在人工观测的基础上向 自动化方向发展。现在使用较多的是步进电机式、光电式、感应式和激光等自动 遥测传感器设备。垂直位移监测通常采用人工的光学水准测量方法。近年来为了 满足管理部门自动化遥测的需求，出现了静力水准遥测技术。我国研制的差动变 压器式和电容式等静力水准装置在许多大坝中得到了应用。

在三峡库区，绝对位移监测的新技术和新方法有全球定位系统GPS技术和 合成孔径雷达干涉测量(简称INSAR)技术；相对位移变形监测的新技术有自动伸 缩仪监测和分布式光纤监测等。GPS地表变形监测缺点是测量精度不够高、易受 地形的影响，如在峡谷区由于接收到的卫星信号不够多而不能进行精确测量。合 成孔径雷达干涉测量INSAR目前精度仍低于GPS的观测精度，但INSAR技术 能提供比GPS技术好得多的空间分辨率。该技术手段特别适于解决大面积的滑 坡、崩塌、泥石流以及地裂缝、地面沉降等地质灾害的监测预报，是一项快速、 经济的空间探测高新技术。自动伸缩计是自动观测滑坡地表相对位移量的仪器， 可用记录纸和数据贮存卡同时进行记录，可以记录长达半年的变形数据，测量精 度可达到0.2mm，可进行远程遥测。其测定的数据具有连续性、实时性的特点， 能揭示滑坡连续变形的全过程。缺点是测量的数据只是局部变形，要消除这种影 响需多台串联。分布式光纤监测系统是分布调制的光纤传感系统，通常由激光光 源、传感光纤(缆)和检测单元组成，它是一种自动化的监测系统。

张正禄教授与长委长江三峡勘测研究院有限公司(武汉)合作的“毫米级滑 坡变形监测的2G技术与方法研究”将GPS和Georobot(全球定位系统和测量机 器人)这两种现代技术与方法结合起来，解决滑坡变形监测中的关键技术问题。 另有学者对TDR系统中电缆、电缆测试仪、数据记录仪和多路复用器进行了具 体剖析，并对比水平仪、倾斜仪等传统监测仪器，论述了TDR系统的优点和不 足。以及采用GPS相对静态定位技术监测山体滑坡，从滑坡监测网的基准点、 监测点设计和观测出发，提出了利用高精度全站仪提供的尺度与方位基准来获得 相对稳定不变的基准点坐标数据方法；在监测数据处理中对于不同监测周期的网 形、起算点选取等对解算结果产生的影响进行了试验研究，提出适宜的解决方法。 BHT-II滑坡推力光纤监测仪采用了一种基于OTDR的准分布式光纤压力传感 器，具有较高的空间分辨率和测量灵敏度，适用于滑坡的推力实时监测，监测数 据可用于滑坡治理工程设计和滑坡的预警预报。

随着自动化全站仪(测量机器人)、GPS、计算机软件和通信技术的发展， 突破大坝(特别是土石坝)表面变形监测自动化的技术手段已成为可能。如目前 市场上比较流行的“流动式半自动化变形监测系统”和“固定式全自动化变形监测 系统”。流动式半自动化变形监测系统一方面可用于基点和工作基点三角网的边 角观测；另一方面还可在基点或工作基点上对变形点进行边角交会测量。由于自 动化全站仪在机载软件的控制下，可实现对棱镜目标的自动识别与照准，因此测 站工作实现了自动化观测、记录与限差检核。但因多站观测，需要人工在有关的 网点(基点或工作基点)之间搬动仪器。