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【摘 要】边坡工程一项随处可见而且危险性极高的岩土工程项目。边坡的稳定状况事关人类生命财产安全，有时甚至关系到一个国家的经济社会发展。通过本人近来所做项目结合实际讨论常用的边坡工程监测的普遍方法。

【关键词】边坡工程；监测技术；方法

1 边坡监测的主要目的

（1）确保工程项目施工与运营的安全性与可靠性。

（2）为工程岩土力学的分析提供可靠资料。

（3）为掌握边坡各项特征和规律提供指导，出现严重工程事故提供应急应变处理。

（4）为分析与预测边坡变形破坏关系，提供边坡的长期稳定性的条件。

2 边坡监测的内容

边坡监测一般包括：地表大地变形监测、地表裂缝位错监测、地面倾斜监测、裂缝多点位移监测、边坡深部位移监测、地下水监测、孔隙水压力监测、边坡地应力监等。

边坡监测的具体内容应根据边坡的地质情况及所用支护结构的特点进行综合考虑，针对各异的工程背景，一般遵循以下基本原则：（1）突出重点、统筹兼顾在整个项目监测上面，对边坡产生影响得因素繁多，但我们所接触的实际工程不可能面面俱到的监测整个项目，故需要找出决定性影响因素，对其重点监测。在每个监测点的设置上，不仅要保证监测系统对整个边坡的覆盖，而且要确保敏感与关键点的监测需要，在这些关键部位应首先布置监测点。（2）准确、可靠的安装监测系统并及时埋设、观测、整理分析监测资料和及时反馈监测信息，反映工程的进度与需求，及时地反馈边坡的各阶段情况，确保安全；仪器安装和测量过程应确保安全，测量方法和监测仪器应当可靠，整个过程应具有较强的可靠性与稳定性。（3）简便可行、经济合理监测系统现场使用应当便于操作和分析，力求方便可行，仪器不易损坏，易于长期观测；应充分利用已用设备的价值，仪器在满足工程实际需要的前提下尽可能考虑造价在可接受的范围，建立监测系统费用力求经济适用。

3边坡监测的作用

（1）为设计提供必要的工程与水文地质等技术资料。

（2）边坡监测可获得更充分的各项资料（应用测斜仪进行监测和无线边坡监测等）和边坡阶段变化，从而基本确定可疑边坡不稳定区段。

（3）通过监测，评判防范措施的质量和预期作用。

（4）通过监测，确定不稳定边坡的可能出现的滑落方式，确定不稳定边坡的滑移方向和速度，掌握边坡变化规律，为采取有效的防范措施提供重要的依据。

（5）为边坡稳定分析、提供重要依据。

边坡工程监测是边坡研究工作中的一个关键环节，随着科学技术的迅猛发展，各类领先的监测仪器、监测设备、监测方法和手段不断发展更新，使边坡监测工作的技术水平与精确度不断提高。

4边坡监测的方法

对边坡进行监测，主要包括以下方面：地表水（水位、水质、水温、泉流量、孔隙水压力）、危岩；倾斜、位移；应力应变、地声变化；地震、爆破震动；降雨量、气温、等监测。

纵观现在边坡技术的发展，大致分为以下几种监测方法：

（1）宏观地质观测法

宏观地质观测法，是用常规的地质路线调查方法对崩塌、滑坡的迹象和与其有关的各种不稳定现象进行定期的观测、记录。该方法具有简易、直观、动态、适应好及实用性强的特点，监测内容丰富，可得的预兆信息直观可靠，可信度及采纳率高。适用于各种类型的塌体滑坡在各个发展阶段的监测。

（2）简易观测法

简易观测法是对变形体或者建筑物的裂缝处因地制宜设置简易观测标志，具直接观测裂缝变化与时间关系的方法。该方法监测的内容易用，精度度低，劳动强度略大，但是操作简单，直观性强，数据可靠，尤其适合于交通鼻塞、经济条件落后的山区推广应用。

（3）设观测站法

1）大地测量法

常用的大地测量法主要内容包括三角测量、精密导线测量、水准测量、天文测量、卫星大地测量、重力测量和大地测量计算等等。大地测量法有如下突出优点：能确定边坡变形范围；量程不受约束；能观测到边坡体的绝对位移量；技术人员不必亲自到坡体上，最终能确保滑坡监测的连贯。

2）GPS（全球定位系统）测量法

GPS测量具备精度高、灵活性强、稳定性优良的特点，已广泛用于我国国民经济建设的相关部门，由于公路建设的特点，不管是测量原则还是精度等方面都有别于别的行业。将GPS测量法用于边坡工程监测有以下优点：观测点之间无需通视，定点方便；定位准确；不受天气限制，全天各类气候监测；能长期连续监测，不会遗漏重大变形信息；数据的分析、采集、管理方便；野外无人值守的监测房，安全仍可得到保障。GPS技术应用于边坡监测主要有：多GPS观测站、反复测量和动态监测。多GPS观测与反复测量主要应用于循序变形，处理数据采用静态相对定位模式而实时动态监测模式具有即时性和自动化程度高的特点，普遍应用OTF方法进行数据处理，如果边坡的自然条件和外界原因导致GPS信号断连，给OTF的计算造成较大的困难。同样的，如果每一监测点都设置一部GPS接收机，则设备所需费用过大、成本过高。采用GPS一台多天线技术能较为有效解决实时监测的问题。

如下图所示。

对于GPS野外数据采集子系统它包括监测点上的GPS天线阵列、多天线转换开关（分时器）、信号放大器、监测站GPS接收机和基准站GPS接收机。监测点的天线阵列通过电缆与多天线转换开关互通，通过多天线转换开关依照所设定的时间转换信号通道与监测点的一台GPS接收机相连，进行数据采集。监测点应选择在与边坡方向一致的断面上。基准点和监测点均埋设安装有强制对中装置的混凝土观测墩，接收天线直接安置在观测墩上，并保持天线指北。数据通信子系统包括监测站上的无线路由器、WLAN天线和基准站上无线路由器、WLAN天线以及数据处理中心的无线路由器、WLAN天线，构成了一个无线局域网。如果监测区域内有移动公网的信号覆盖，则监测数据可以采用GPRS方式传输，数据处理中心通过Internet网实时接收。数据处理子系统由若干台计算机和GPS定位处理软件、边坡变形预报软件组成。通过接收由数据采集子系统传输过来的GPS观测数据，实时进行处理、计算和分析预报，并对处理结果进行存贮。

（3）仪表观测法

仪表观测法是指用精密仪器仪表对可能产生形变的边坡进行表面及深部的位移、沉降，裂缝相对变化及地声、应力应变等相关物理参数与环境影响因素进行监测。监测范围广，反馈率高，可控测程，仪器便于携带，可以规避各类不利环境对测试仪表的损害，观测结果简易直观，可信度高，适用于边坡变形的中、长期监测。

（4）近景摄影测量法

该方法是指利用对物距不大于300m的目标物摄取的立体像对进行的摄影测量。可以进行重复摄影，外业方便，能够同时对许多观测点在某一瞬间的空间位置进行观测，可即时进行对比分析。可以满足崩塌体处于速变、剧变阶段的监测要求，即适合各种剧烈变化或滑坡地表位移量变化速率较大时的监测。

（5）声发射方法

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。裂纹的产生以及发展，会导致应力松弛，剩余的一部分能量以应力波的形式传播开来，由此可推测岩石内部的形态变化，进一步推断岩石的破坏机制。对边坡岩体进行声发射监测，具备以下三个特点：1.便捷、可信度高的特点；2.监测连贯、劳动强度偏低、人为影响因素小；3.不受气候影响可全天候监测。

（6）远程监控法

远距离无线传输是该方法最基本的特点，由于其自动化程度高，可全天候连续观测，故简捷和安全，是现在和未来一个时期边坡塌滑监测变化发展的一个方向。同时，无线监测也为我们进行边坡监测提供了一个很好的途径，通过该监测，我们可以真正的实现测试的多参数数据，是进行边坡和建筑物稳定性及活动规律研究的有力工具。

（7）时域反射法-TDR

时域反射测试技术是一种电子测量技术。该方法以简捷、实用、经济、安全及远程控制等优点被广泛采纳。对于滑坡监测，TDR系统与传统的监测系统相比有较多优势：1.经济安全；2.简便易得；3.可远程监测；4.数据提供便捷。当然它也有其自身的缺点。首先，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。其次，它不能确定塌滑的移动量和滑坡移动的方向。

5边坡工程监测项目选择的原则

针对各类工程背景，监测项目的选择一般采取以下原则：

（1）通过对水文地质及工程概况的深入了解，确定边坡的主要滑动或变形方向，可能的塌滑深度与概况。

（2）考虑监测成果的可靠程度，甄选的设备一般以光学、机械和电子设备为顺序，优先考虑使用光学和机械设备，提高测试准确度和可靠程度。

（3）考虑经济状况。

（4）不影响正常使用。

（5）能做成完善简捷的报表。通过对简易观测法、设站观测法、仪表观测法和远程监测法的简要分析，对于各种类型和各类边坡监测方法的确定，对应以各类监测方法的基本特性、功能及特定条件为依据，并较好的考虑各类监测方法的有效结合，相互补充和校对，这样通过各类监测方法的优势互补，最终获得最佳的监测效果。总之，边坡工程的监测需要应用到水文气象、工程力学、测量学、地质学、数学、物理学等各个学科，并由各种技术人员协同合作，数据始终需要结合地质条件、环境因素和工况情况进行综合分析，最终能够正确的提供现场资料并给出判断。

6边坡工程监测应符合的规定

（1）对于坡顶位移观测，应在每一对应边坡的支护结构顶部设置不少于3个观测点的观测网，观测移动量、移动速度和方向；

（2）锚杆拉力和预应力损失监测，应选择典型的锚杆，测定锚杆应力和预应力损耗；

（3）非预应力锚杆的应力监测根数不宜少于锚杆总数的10%，预应力锚索的应力监测根数不应少于锚索总数的15%，且不应少于5根；

（4）监测方案可根据设计要求、边坡稳定性、周边环境和施工进程等因素确定。当出现险情时应加强监测；

（5）一级边坡工程竣工后的监测时间不应少于二年。

7边坡监测系统的开发

（1）监测系统的设计原则

对应于普通的边坡工程，其监测方式并非依靠某一类监测仪器就能够完全获取数据，而是一个复杂的监测系统。由于监测对边坡的设计、施工和运营都起着巨大的作用，我们应该综合各类有关资料进行设计，一般应按照以下原则：1）安全适用原则；2）多因素原则；3）以位移为主的监测原则；4）重点优先原则；5）全面控制原则；6）遵从工需原则；7）简捷方便原则；8）经济适用原则。

（2）监测系统的构成

现阶段在边坡数据的收集上，依然利用一对一模式，即获取的每一参数对应一台控制仪器。该方法明显的缺点就是：可能出现的系统误差和性能的差异，将其采集的数据用来推测时，会导致过大的误差，严重的会引起某台仪器的功能失效而导致预测误差偏大。所以我们的基本设想就是利用一台仪器控制多个传感器或者数据采集器，因而能够确保在可能产生系统误差的情况下各类数据的一致与同步性。通过上述说明，才可以开发出一种自动化的监测系统。首先，开发出一种多参数采集仪器，利用一部仪器就可以控制多个数据采集传感器，根据每一边坡的特征，可以任意组合需要采集的参量数据，进而采用适合的传感器。最终，能够将采集到的数据通过网络传输到远程的技术专家电脑里面，从而使专家们在通过网络在远处就可以对现场的状况做出判断。

8边坡工程监测周期与频率

对于不同种类、不同发展阶段的边坡工程，依据工程状况所处的阶段和规模，以及边坡形变的各类因素，边坡工程的监测周期及监测频率有所差异。监测的频数受到了边坡工程的广度和监测量的约束。对于相应工程而言一般在施工的初期及大规模爆破阶段，由于该阶段是以监测爆破振动为主，在这个过程的监测频率一般结合爆破工程而确定。正常情况下，在爆破阶段完成后监测以地表及地下为主，一般在初测时每日或2日1次，在施工阶段3～7日1次。在施工完成后进入运行的阶段，且在变形及变形速率在控制的允许范围之内时一般以1个水文年为1周期，每2个月左右监测1次，雨季加强到1个月1次。对于特殊状况的边坡，应加大监测频次，时刻注意边坡变化情况。

9结语

对于各类的边坡工程，因为场地限制以及石土的复杂性和特殊性，地质状况与地质应力分布的差异，所以边坡工程的监测具有石土体介质的差异性、监测内容相对丰富和监测周期较长的特性，是一个复杂的系统工程。由而，边坡工程监测不仅仅取决于监测手段的高低来判断孰优孰劣，而主要决定于监测人员对于石土体介质的认知程度和工程概况的理解程度。所以在从事相关工程监测时，监测人员应对该地区的地质构造和岩土力学参数做一完全的认识，对工程中的设计方案和施工步骤进行深入浅出的研究和理解，最终能够做出合理的工作程序，为决策部门提供相应具有依据的数据，从而能够制定相对应的防灾救灾对策。为此，边坡工程监测工作的介入必定是在项目开展的开始阶段。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需要我们重视，唯有获得了较为准确的监测数据，我们才能准确地对边坡情况做出分析判断。因此自动化、智能化、高精确度的监测系统的开发就成为将来的一个研究的发展方向，同时综合性集成化的边坡塌滑预测预报软件的研发也应该成为未来研究的一个重要方向。

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