關于地質滑坡變形監測方法的理論探究

■劉朝輝　田峰

（華北地質勘查局五一九大隊　河北　保定　071000）

關于地質滑坡變形監測方法的理論探究

■劉朝輝田峰

（華北地質勘查局五一九大隊河北保定071000）

近年來，地質滑坡變形監測得到了快速發展和廣泛關注，研究其相關方法及理論有著重要意義。本文首先對相關內容做了概述，分析了變形監測技術與方法的理論。在探討常見數字化數據采集儀器與技術的基礎上，結合相關實踐經驗，研究了GPS技術在滑坡變形監測中的應用。希望本文的研究，對滑坡變形監測相關實踐能夠起到參考作用。

地質滑坡變形監測方法理論

1　前言

作為地質行業的重要工作之一，滑坡變形監測方法的關鍵地位不言而喻。該項課題的研究，將會更好地提升對地質滑坡變形監測方法理論的掌控力度，從而有效優化地質滑坡變形監測相關工作的整體效果。

2　概述

隨著我國經濟的飛速發展并伴隨著建立了一些大規模的基礎設施，在未來幾十年內我國將陸續建成許許多多的大型水利工程。對于著些工程的建設完工，這必然會促進國民經濟建設的快速發展，但是也存在著許多的問題，例如導致庫岸邊坡所在的地質環境發生重大的變化經常是由于庫區的高蓄水所引發的，這樣的加劇工作區域不僅會產生古滑坡更會產生新的滑坡。地質變形監測，即是通過利用專門的測量儀器和科學的測量方法對建筑工程中變形體的變形問題進行有效監測，其主要任務在于確定因各種外部荷載作用于建筑體導致變形體形狀、大小及空間位置發生變化，這里既包括自然形成，也包括認為原因所致。通常我們認為，變形監測是人通過變形現象來獲取科學認識、檢驗理論或假設一種必要科學手段。

3　變形監測技術與方法的理論

在20世紀80年代初期，地質變形監測在當前主要還是依靠相對比較常規的近距離特殊的地面測量手段。比較常規的近距離地面測量則經常通過利用如經緯儀、水平儀、測距儀或全站儀等進行相關點位的地質變形測量，雖然比較普通，但其優勢則是能夠有效監測出測量對象的整體變形狀態，且同時可以適用于多種不同精度要求或不同類型的變形體變形監測任務，最終所取得的數據結果是絕對的。但是，不可避免的劣勢則在于依仗非常多的外業工作量，且在外業操作過程中多會受到如監測布設點受現場地形、地貌干擾多的問題，實則難以全自動化展開測量工作。而這里所說的特殊測量手段即是指涉及應變測量、準直測量或傾斜測量三種特殊情況的應用監測方法，由于這種監測手段的操作過程相對比較簡單，且能夠監測變形體的內部變形狀態，實現自動化監測相對較為容易些都是這種特殊監測手段突出的優勢。隨著近十年來我國科學生產技術水平的突飛猛進，對有關地質變形監測要求更為嚴格的同時，地質變形監測的技術手段也進一步得到了良好的發展。更為先進的數據采集儀器代代更新，無疑對推動地質變形監測的技術發展百利而無一害。如數字化的近景攝影技術、GPS技術、高自動化全站儀、三維激光掃描技術、激光跟蹤技術、激光雷達技術、關節式坐標測量以及IndoorGPS技術等。

4　常見的數字化數據采集儀器與技術

（1）GPS技術。GPS技術，中文全稱全球衛星空間定位技術。該類技術在地質滑坡變形監測中的應用極有意義，基本上實現了對傳統地質滑坡變形監測技術的改革。GPS技術當前在地質滑坡變形監測中的應用比較廣泛，且獲得監測結果與監測數據的準確性也相對較高，因此能充分適用于建筑工程地質滑坡、大壩壩體變形等測量工作。比起其他監測技術，該技術具有的優點包括：大范圍測量時依然能獲得精確的測量數據，且基線長度一旦達到10km及以上，該技術的測量應用精度可相應達到10-6-10-7；比起傳統的近距離地面測量，GPS技術地方操作性能更加良好；采用該技術測量建筑變形體的變形情況時，監測工作并不會受到天氣等條件影響，即使是在陰雨天氣下，GPS數據傳輸并不會發生間斷，反而能在陰雨等惡劣天氣中對系統內部所產生一切問題進行控制；業務內所有文字記錄、數量核算等工作都可自動化完成，這一功能能充分保證GPS技術測量結果的可靠性，起到降低測量工作人員勞務量的作用；各個測量布設點之間無需完全通視，選擇布設點位也不受地形、地貌的干擾；測量布設點位的三維空間坐標可以同步測定；其七，應用GPS技術所花費的建網費用僅僅是常規大地測量技術所需花費建網費用的1/3不到，經濟效益更優。（2）自動全站儀。自動全站儀技術的應用也可實現對建筑變形體的變形程度、大小等有效監測，幫助相關工作人員及時掌握，充分了解建筑地質的滑坡與變形情況。作一種性能良好、質量完善的自動化測量儀器，地質滑坡變形監測工作中應用到的自動全站儀具有高效率、高準確性等測量優點，能對施工現場地質情況進行全方位監測。自動全站儀儀器在工作時，工作方式要根據現場實地情況加以選擇，保證工作方式選擇的正確性。自動全站儀工作方式主要包括兩種，即固定式全自動持續監測和移動式監測。固定式全自動化變形監測可實現全天候無人值守連續監測，明顯具有更為高效、更準確的工作特點。（3）三維激光掃描儀。三維激光掃描測距技術在我國已經發展了近二十年時間，但是對于更為新型的非接觸式三維激光掃描技術則僅僅在最近幾年來跟隨著自控控制技術水平的發展和提高而得到更為廣泛地推廣和應用空間，主要具有檢測均衡的特點。三維激光掃描儀的應用相信在未來一段時間內還會得到更為深入的拓展和應用。由于三維激光掃描技術可以在極短的時間內完成對實體形變發生前后表面監測布設點的三維空間坐標進行即時抓取，并最終以“點云”數據的形式被存儲于計算機數據庫中，從而快速實現了建立三維空間模型的過程，并有效提取點、線、面和體的基本制圖數據實現完整的“實景復制”。

5　GPS技術在滑坡變形監測中的應用

5.1網點布設

監測網點布設由基準網和變形網兩個組成部分構成。在基準網點控制中，比較地質滑坡監測點不同時刻觀測量和首期觀測值之間的坐標差值，即可以判斷出地質滑坡體的穩定性。監測網點一般根據滑坡體的特點進行選擇，這些網點必需能反映出滑坡體的整體變形方向和量值，同時也需反映滑坡體的范圍變形速率。

5.2數據采集

基準點的外業觀測通常是利用至少兩臺雙頻接收機，監測點則利用至少六臺單頻接收機。采用靜態相對的定位辦法在監測范圍內進行數據采集。觀測過程中，基準點的觀測分為三個時段，每個時段設定為4h，且在一個監測點要保證連續觀測2h，并即時采集需要的有效原始數據。

5.3數據處理

在對GPS監測網點進行變形監測時，首先要采取強制對中措施來保證對中的精度在1mm以內，同時也要保證在高程方向上的監測精度，必要時可采用固定天線高的方法來避免天線高的測量偏差。而對地質滑坡體進行變形監測中，外業觀測質量合格僅僅能夠說明GPS監測布設網點沒有出現過大的粗差，監測網中是否還含有小誤差或異常值則需要通過計算網平差和相關的質量評價最終確定。

6　結束語

綜上所述，加強對地質滑坡變形監測方法的研究分析，對于其良好實踐效果的取得有著十分重要的意義，因此在今后的實踐中，應該加強對地質滑坡變形監測的重視程度，并注重具體實施策略與方案的可行性與客觀性。

F407.1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-9-205-2