地质灾害防治项目工程监测系统规划设计培训

地质灾害防治工程监测系统设计目录一、监测基础知识二、监测设计编制三、监测施工四、监测数据采集与分析五、监测成果整理与报告编制七、讨论六、监测案例

一、监测基础知识1、定义与含义2、目的与意义3、监测分类4、监测系统构成5、常用监测技术方法6、监测技术发展趋势1.定义与含义什么是监测?在一段时间内，对某些指标的重复观测。监测对象内容方法仪器周期频率valuet2.目的和意义监测目的?

获取地质灾害变形及相关参数，为预警和工程决策提供基础数据为地质灾害防治工程勘查、设计、施工、效果评价提供基础资料为破解某些理论、技术问题获取实证数据地质灾害防治工程监测目的：掌握防治工程施工期间及施工后，地质灾害变形趋势。意义：保障施工安全；评价施工效果地质灾害防治工程监测对象：开展防治工程的地质灾害内容：受工程约束后地质灾害变形；地质灾害对防治工程影响3.监测分类分类依据分类监测区范围区域地质灾害监测，单体地质灾害监测监测对象滑坡监测，崩塌（危岩体）监测，泥石流监测，地面塌陷监测，地面沉降监测，地裂缝监测，等等监测组织形式专业监测，群测群防监测方式方法简易监测，仪表监测监测周期长短临时监测、短期监测、长期监测监测数据采集方式人工监测，自动化监测，实时监测监测方法种类单要素监测，综合监测（多要素）监测网型式地面监测，立体（化）监测4.监测系统构成监测点监测线（剖面）监测网数据采集（记录，形成电子文件，（半自动化）数据传输（网?）转换计算加工整理趋势分析结果公布5.常用监测技术方法5.常用监测技术方法5.常用监测技术方法5.常用监测技术方法GPS

空间距离方程

1=—[(X1-X)2+(Y1-Y)2+(Z1-Z)2]

2=—[(X2-X)2+(Y2-Y)2+(Z2-Z)2]

3=—[(X3-X)2+(Y3-Y)2+(Z3-Z)2]

……X、Y、Z——测点点位坐标Xi、Yi、Zi——卫星星历（坐标）

1、

1、

1——观测所得伪距

1

2

3

4S1S3S4S2（X、Y、Z）GPS定位原理5.常用监测技术方法GPSGPS卫星组成星座：24（21+3）颗GPS卫星。分布：倾角为55度的6轨道。运行周期：11小时58分。主要功能：播发GPS信号。

L1载波——C/A码、P1码、D码

L2载波——P2码、D码监测站——主控站——注入站——GPS卫星/link?url=0o_bW11ETXlbcDOfWMlX9Jec22h03pkoOzR4sd4W-RNDfIWKfrYVfdE07fcWrv4A3RaLHjjcfcHudTWfvuprRXDQ5BNGfx8Sud9dO2CBEde空间卫星部分地面监控部分用户接收部分5.常用监测技术方法GPSP码——军用精密导航定位测距码（保密）C/A码——粗码，用于民用导航定位D码——导航电文（包括卫星星历，卫星钟改正参数，卫生工作状态，时间系统。大气折射修正参数，遥测码及由P码的交换码等导航信息）。L1载波——频率1575MHz，运载工具。

L2载波——频率1227MHz，运载工具，电离层延迟探测工具。

GPS测距信号5.常用监测技术方法GPS相对定位原理相对定位至少需要使用两台（多则不限）接收机同步观测，观测处理后的成果是基线向量。观测中要求各接收机的采样率一致，也是时间同步的体现。BA与卫星有关的误差:SA政策影响、卫星星历误差、卫星钟的误差、卫星信号发射天线相位中心偏差等；信号传播误差：包括信号通过电离层和对流层的影响，还有信号传播的多路径效应的影响；观测误差和接收设备的误差：仪器硬件和软件，天线对中、整平、量取天线高误差，接收机钟差，天线相位中心的位置偏差。5.常用监测技术方法GPS基线向量基线向量的几何原型是两观测站点之间的直线（弦线）。基线向量在地心地固直角坐标系下的数学描述：坐标差

X、

Y、

Z基线向量在大地坐标系下的数学描述：大地线长度S、大地方位角A、大地高差

h

或，

L、B、

h基线向量在高斯投影直角坐标下的数学描述：平距D、坐标方位角

相对定位的原始观测量主体是载波相位数据。具有同步观测时间段是获得基线解的先决条件。基线向量一般由厂商提供的专用软件解算。静态模式基线向量以求差法解算。基线固定解可靠性高，可大胆取用。基线浮点解约有1/3可靠。同步环闭合差检核是判定基线可靠性的参考，闭合差超限的同步环中可能有合格的基线。异步环闭合差检核是判定基线向量的有效手段。5.常用监测技术方法GPSGPS点选点原则——不能期望GPS完美无缺周围应便于安置接收设备和操作，视野开阔，视场内障碍物的高度角不宜超过15度；远离大功率无线电发射源（如电视台、电台、微波站等），其距离不小于200m；远离高压输电线和微波无线电信号传送通道，其距离不小于50m；附近不应有强烈影响卫星信号的物体（如大型建筑物等）；交通方便，并有利于其他测量手段扩展和联测；地面基础稳定，易于点的保存；AA、A、B级GPS点，应选在能长期保存的地点；充分利用符合要求的旧有控制点；选站时应尽可能使测站附近的小环境（地形、地貌、植被等）与周围的大环境保持一致，以减少气象元素的代表性误差。5.常用监测技术方法GPS外业观测观测参数——各接收机观测参数一致性采样率：10s15s20s

截止高度角：101520

最小卫星数：4颗时段长：20——60min

观测记录——机号、点号、天线高对应量天线高——重视天线高量测的正确性ABCABCAB5.常用监测技术方法GPS直接获取各变形监测点三维坐标，将各周期监测数据与首期数据相比，可获得监测点位或高程的变化量，并最终确定变形体形状、大小及位置变化的空间状态和时间特征。优点：测站间无需保持通视可同时测定点的三维位移全天候观测观测时间短易于实现全系统的自动化可以获得mm级精度缺点：点位选择的自由度较低整体环境对GPS观测不利函数关系复杂，误差源多存在费用较大、安全保障等问题5.常用监测技术方法全站仪5.常用监测技术方法全站仪全站型电子测速仪（全站仪）：由电子测角、电子测距、电子计算和数据存储单元等组成的三维坐标测量系统。5.常用监测技术方法全站仪角度测量：测水平角；测竖直角。距离测量水平角测量：（1）按角度测量键，使全站仪处于角度测量模式，照准第一个目标点A（2）设置A方向的水平度盘读数为0°00′00″（3）照准第二个目标B，此时显示的水平度盘读数为水平角5.常用监测技术方法全站仪角度测量：测水平角；测竖直角。距离测量距离测量：（1）设置棱镜常数（2）设置大气改正值或气温、气压值（3）量仪器高、棱镜高并输入全站仪（4）距离测量5.常用监测技术方法全站仪坐标测量：（1）设定测站点的三维坐标（2）设定后视点的坐标或后视方向的水平度盘读数为其方位角（3）设置棱镜常数（4）设置大气压改正值或气温、气压值（5）量仪器高、棱镜高并输入全站仪（6）照准目标棱镜，按坐标测量键，全站仪开始测距并计算显示测点的三维坐标。5.常用监测技术方法全站仪优点：系统性键盘输入，操作方便，功能性强同轴望远镜双轴自动补偿精度高实时自动跟踪、处理和接受计算机控制.数据共享内置程序增多和标准化开放性环境，用户可二次开发无棱镜测距缺点：点对点通视要求高地形复杂地区，植被覆盖度高地区地面测量有些受限直接获取各变形监测点三维坐标，将各周期监测数据与首期数据相比，可获得监测点位或高程的变化量，并最终确定变形体形状、大小及位置变化的空间状态和时间特征。5.常用监测技术方法钻孔倾斜仪5.常用监测技术方法钻孔倾斜仪5.常用监测技术方法裂缝位移计5.常用监测技术方法地面倾斜仪5.常用监测技术方法地下水动态导气电缆上端帽温度传感器护套压力传感器无气水微孔陶瓷筒密封圈芯管锥尖5.常用监测技术方法锚索测力计——据许强5.常用监测技术方法岩土体压（应）力计测量范围：0～0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、8.0、10.0（MPa）

分辨率：＜0.2％F.S

综合误差：＜1.0％F.S

尺寸：Φ110×32（mm）±

工作温度：－30～70℃

5.常用监测技术方法雨量计5.常用监测技术方法适用于不同类型的地质灾害监测，适用于监测全过程。必须加以重视。地表破坏现象地表变形破坏现象包括地表有无裂缝出现，前缘岩土体局部有无坍塌、鼓胀、剪出，建（构）筑物（房屋、地下硐室）有无开裂、沉陷或地面破坏等：地表裂缝出现的位置、规模、组合形态、延伸方向、错距及发生时间，测量其产生部位、变形量；局部岩、土体的鼓胀、坍塌位置、范围、面积及形态特征、发生及延伸时间，以及建筑物或农田、道路等的破坏等；地面局部沉降位置、形态、面积、幅度及发生、延续时间；建（构）筑物变形、裂缝的变化及发生持续时间；地下硐室变形和破坏情况及发生持续时间；沟谷、路堑边坡的岩土体结构面顺坡滑动变化情况；悬崖或高陡边坡的崩石频度与崩石量的变化情况。宏观地质现象5.常用监测技术方法适用于不同类型的地质灾害监测，适用于监测全过程。必须加以重视。地声异常包括：地声发生的位置、性质、强度、频度等。动植物异常包括：崩塌体上的动物（鸡、狗、牛、羊等）有无异常活动现象；崩塌体上的植物（树木、草等）有无异常枯死现象。地表水和地下水异常包括：地表水、地下水水位突变（上升或下降）或水量突变（增大或减小），水质突然浑浊，泉水突然消失或者突然出现新泉等。人类工程活动包括开挖、加载、爆破等工程活动的时间、地点、范围、强度、频度等。宏观地质现象巡视检查宜以目测为主，可辅以量尺等设备进行。巡视检查情况应做好记录。检查记录应及时整理，并与仪器监测数据进行综合分析。巡视检查如发现异常和危险情况，应及时通知委托方及其他相关部门。6.监测技术发展趋势由单一手段向多手段综合发展由常规监测手段向高新监测技术发展由定点监测向线状、面状分布式监测发展由地面监测向空-地监测发展由低精度向高精度发展由人工监测向自动化、实时化监测发展由分散向集成方向发展二、监测设计编制1、监测设计编制流程2、监测设计的主要内容3、崩塌（危岩体）监测设计4、滑坡监测设计5、泥石流监测设计6、其它地质灾害监测设计1.监测设计编制流程接受委托时的注意事项确定监测目的确定监测范围确定监测等级确定监测周期确定监测报告提交时间及方式1.监测设计编制流程资料收集的主要内容水文气象、地形地貌、地层岩性、地质构造、新构造运动与地震、水文地质条件等区域地质环境资料监测区大比例尺地形图、地质图、交通图等监测区已有的国家三角网、水准点数据监测区地质灾害类型、边界、规模、空间形态、地层岩性、岩（土）体结构、微地貌、地质构造、场地水文地质条件、人类工程活动、影响范围、危害对象、变形发育特征等资料监测区钻孔、探槽、探井、平硐、物探等勘查资料，岩土体物理力学试验资料，模拟资料及综合评价资料监测区已有的监测数据防治工程设计及施工方案1.监测设计编制流程现场调查（踏勘）的主要内容滑坡、崩塌等地质灾害的发育特征地质灾害变形现状与发展趋势地质灾害的主要影响因素地质灾害防治工程进程及交叉作业条件地质灾害监测的环境条件（交通、通视、通信等）了解人文状况可采取什么样的方案?2.监测设计的主要内容设计书编写的主要内容序言（任务来源，监测目的和任务，工作起止时间，工作区地理位置、坐标范围或图幅编号，社会经济概况，以往工作程度。附插图：工作区交通位置图和工作程度图。）区域自然地理条件和地质环境条件（水文气象、地形地貌、地层岩性，地质构造、新构造运动与地震、水文地质条件、工程地质条件、环境地质和人类工程活动等。附插图：工作区综合地质图）。地质灾害概况（地质环境、地质特征、形成机制、成灾条件、影响因素、稳定性分析评价与预测、危害性分析评估）已有工作评述（前人工作研究程度、已完成的勘查工作量。）2.监测设计的主要内容设计书编写的主要内容监测技术要求a）监测内容选择b）监测方法及精度确定c）监测仪器选择d）监测网布设与监测设施保护e）监测期和监测频率f）监测报警及异常情况下的监测措施g）监测数据处理与信息反馈h）监测人员的配备i）监测仪器设备及检定要求j）作业安全及其他管理制度监测工程施工与仪器安装要求经费预算结语附图A）监测系统平面布置图B）监测系统剖面布置图c）钻孔施工设计图附表A）地质灾害基本情况汇总表b）监测工程量汇总表附件调查报告、勘查报告、照片、航片等3.崩塌（危岩体）监测设计崩塌监测内容监测内容监测等级一级二级三级变形监测地表位移●●○深部位移○裂缝相对位移●●●地面倾斜●○○应力监测岩土体应力●○防治工程受力●（若有）○（若有）影响因素监测降水量○○地下水位○○其它监测地声○微震○个人认为：地表绝对位移+裂缝相对位移+地面倾斜+岩体应力=变形监测系统3.崩塌（危岩体）监测设计崩塌监测方法监测内容监测方法变形监测地表位移全站仪、GPS深部位移钻孔倾斜仪（滑移式崩塌）裂缝相对位移三向位移计、伸缩计、游标卡尺地面倾斜地面倾斜计应力监测岩土体应力岩（土）体压（应）力计防治工程受力压（应）力计，锚索（杆）测力计影响因素监测降水量雨量计地下水位水位计、孔隙水压力计其它监测地声地声监测仪微震地微震监测仪防治工程对灾害体的约束监测同一般变形监测加强支、承、挡、疏等工程设施的变形监测以反证约束效果3.崩塌（危岩体）监测设计崩塌监测方法精度要求监测内容宜采用的监测方法各监测等级精度要求适用条件一级二级三级变形监测地表位移全站仪法3mm5mm10mm对地通视条件良好GPS法水平方向5mm，垂直方向10mm水平方向5mm，垂直方向10mm水平方向10mm，垂直方向20mm对空通视条件良好深部位移钻孔测斜法O.2mm/mO.3mm/mO.5mm/m滑移式、鼓胀式崩塌裂缝相对位移位移计法0.1mm0.5mm1mm简易测缝法1mm1mm2mm地面倾斜地面测斜法0.1°0.5°1.0°应力监测岩土体应力应力计法5kPa10kPa防治工程受力压力计法、锚索（杆）测力法5kPa10kPa影响因素监测降水量雨量计法0.1mm0.2mm地下水位水位计法10mm20mm开挖、爆破等工程活动巡视检查并记录3.崩塌（危岩体）监测设计监测仪器选择的原则监测仪器应能满足监测精度和所需量程。监测仪器应具有良好的可靠性和稳定性。监测仪器应具防风、防雨、防潮、防震、防雷、防腐等与环境的适应性和抗干扰能力。监测仪器应具有合格证和相应的检测、标定资料。监测仪器设备宜具有自检、自校功能、较高的自动化程度和较低的功耗。监测仪器设备在使用前应进行测试并记录，正常时方可使用。监测运行期间，应按相关检定对所使用的全站仪、GPS、应力计、雨量计等进行标定检定。3.崩塌（危岩体）监测设计监测仪器设备要求监测内容监测方法各监测等级宜使用的监测仪器设备一级二级三级变形监测地表位移全站仪法扫描型全站仪、全站仪全站仪GPS法单/双频GPS接收机单频GPS接收机深部位移钻孔测斜法移动式/固定式钻孔倾斜仪移动式钻孔倾斜仪裂缝相对位移位移计法位移计位移计、伸缩/收敛计伸缩/收敛计简易测缝法游标卡尺、盒尺盒尺盒尺、皮尺地面倾斜地面测斜法地面倾斜仪地面倾斜仪应力监测岩土应力应力计法地应力计、压力盒压力盒防治工程受力压力计法，锚索（杆）测力法压力盒、锚索（杆）测力计压力盒、锚索（杆）测力计影响因素监测降水量雨量计法自动雨量计雨量计地下水位水位计法自动水位计、孔隙水压力计、渗压计水位计其它地声声发射法声发射仪、地音仪地微震地微震法微震监测系统宏观现象及人类工程活动调查记录罗盘、皮尺、放大镜等监测网布置GPSGPSGPS地面倾斜计位移计位移计压力计剖面裂缝软弱层岩层面监测网应根据监测等级和崩塌的地质特征、变形特征、施测条件等综合布置。监测网一般应由监测剖面、监测点构成，并力求立体化。监测剖面应能控制主要变形方向。监测点应布置在能够反映崩塌地质灾害变化趋势的关键及代表性部位。采用多类监测方法时，监测点宜成组布置，监测结果可相互印证。3.崩塌（危岩体）监测设计崩塌防治工程监测中可通过在支承结构、预应力锚索等工程部位布置压力计、锚索测力计等，反分析崩塌变形发展的趋势，锚索测力计数量不低于总数的5%。（??）3.崩塌（危岩体）监测设计4.滑坡监测设计GPSGPSGPSGPS位移计钻孔倾斜仪水位计钻孔倾斜仪滑坡监测一般采取地表位移、深部位移即可掌握其变形趋势；降雨型滑坡可布置雨量计、地下水位等方法；大型滑坡监测网宜网络状布置，分析其动力特征；推移式滑坡加强前缘监测，而牵引式滑坡反之（不好理解??）雨量计4.滑坡

监测

设计4.滑坡监测设计4.滑坡监测设计GPSGPSGPSGPS位移计钻孔倾斜仪水位计钻孔倾斜仪滑坡监测一般采取地表位移、深部位移即可掌握其变形趋势；降雨型滑坡可布置雨量计、地下水位等方法；大型滑坡监测网宜网络状布置，分析其动力特征；推移式滑坡加强前缘监测，而牵引式滑坡反之（不好理解??）雨量计4.滑坡监测设计桩顶GPSGPSGPSGPS位移计抗滑桩滑坡防治工程监测中可通过在抗滑桩体布置应力计、GPS等获取桩的受力和变形，反分析滑坡变形发展的趋势，数量不低于总桩数的10%。（??）雨量计应力计5.泥石流监测设计5.泥石流监测设计5.泥石流监测设计累积雨量曲线气象预警(黄色：警示)橙色：警戒红色：警报实际雨量>警戒值灾害发生預測雨量>警戒值-24hr-18hr0hr-12hr-12hr次声预警断线预警雨量预警视频预警——据许强泥位预警5.泥石流监测设计雨量计：泥位计：视频：孔压计：含水率传感器：次声探测仪：——据许强5.泥石流监测设计个人认为：泥石流监测的意义并不大（多为事后）。应该重视调查，重点为固体物质动储量研究和泥石流的启动条件研究，以临界降雨量和风险评价的结果为依据进行预警。5.泥石流监测设计个人认为：泥石流监测的意义并不大（多为事后）。应该重视调查，重点为固体物质动储量研究和泥石流的启动条件研究，以临界降雨量和风险评价的结果为依据进行预警。5.泥石流监测设计泥石流防治工程通常是疏堵结合。对防治工程进行监测的意义不大（工程的成败是设计和施工的问题，一次泥石流过程即可检验）共同探讨！！6.其它地质灾害监测设计地裂缝：三向位移计即可地面塌陷：和泥石流类似，重调查。可探索微震等系统应用地面沉降：水准仪（全站仪&GPS）+基岩标分层标+地下水位三、监测施工1、地表位移监测标施工2、深部位移监测钻孔施工与设备安装3、裂缝相对位移监测墩施工与设备安装4、岩土体压（应）力计安装5、地下水动态监测孔施工与设备安装6、雨量计安装7、其它1.地表位移监测标施工60cm1.2m30cm1.0m1.2mGPS1.0m！使标体或岩土一体化1.地表位移监测标施工1.地表位移监测标施工2.深部位移监测钻孔施工与设备安装全孔取芯，终孔孔径不小于110mm。（成孔后可采用声波测井和井下电视对孔内地质情况进行了解，特别对软弱夹层的层位、深度、厚度等进行描述）作钻孔柱状图。为了防止塌孔，孔口段要预留约5m长的套管。钻孔完成后，检查钻孔深度及其通畅情况，测量孔斜。孔深最大误差不得大于0.5％，孔斜顶角最大允许弯曲度，每百米孔深内不得超过2°。钻孔应穿过滑带，进入完整基岩或稳定层3～5m。监测孔孔口应设置必要的保护装置。滑体滑动面滑床H3H2H1L3L2L1固定式钻孔倾斜仪安装方法示意图2.深部位移监测钻孔施工与设备安装测斜管铆接测斜管密封导槽方向调整孔口保护管2.深部位移监测钻孔施工与设备安装固定式测斜仪安装时需准确确定滑带位置2.深部位移监测钻孔施工与设备安装安装重锤探头连接万向轮及连接杆钢丝绳连接最上部万向轮下放前仪器摆放LittleDipper原位测斜仪3.裂缝相对位移监测墩施工与设备安装4.岩土体压（应）力计安装一般禁止泥浆钻进花管护壁孔口设保护装置全孔取心填料①水位计；②水分含量计；③孔隙水压力计砂土回填层粘土分隔层砂土回填层砂土回填层粘土分隔层2号探头3号探头1号探头原土回填层探头电缆孔口保护盖孔隙水压力探头安装方法示意图5.地下水动态监测孔施工及设备安装5.地下水动态监测孔施工及设备安装室内准备现场安装探头编号、序列号记录；探头连接线裁剪、焊接；探头保护设施制作；仪器安装工具制作；探头正常性测试；安装层位选取；探头保护措施；层位下部粘土封层防水；探头安装到设计层位；回填中粗砂上部封层止水；①水分含量计；②水位计；③孔隙水压力计②水分含量计；③孔隙水压力计线缆标签

线缆焊接

线缆接头防水处理

5.地下水动态监测孔施工及设备安装5.地下水动态监测孔施工及设备安装②水分含量计；③孔隙水压力计探头测试工具制作5.地下水动态监测孔施工及设备安装②水分含量计；③孔隙水压力计钢丝笼中装入中粗砂非安装段回填封层粘土球粘土层夯实安装段回填深度探测6.雨量计安装7.其它7.其它7.其它防雷系统接地极埋设处理防雷系统并入监测系统接线7.其它现场站接线现场调试系统采用软件7.其它7.其它灾害点名称仪器型号及编号生产厂家孔深m孔口高程m孔底高程m埋设位置埋设方式接管根数管材外径导槽方向砂浆标号M注浆压力MPa注浆上返高埋设示意图及说明埋设期自年月日至年月日工作人员主管埋设者填表人观测者监

理填表日期监测建点记录表

项目名称：

合同号：

监测单位：

监理单位：适用于监测钻孔内传感器、危岩基座处压力传感器、雨量计安装验收。一式三份，施工、监理单位、业主单位各一份四、监测数据采集与分析1、监测数据采集频率与方式2、监测数据预处理技术3、一元监测数据分析技术4、多元监测数据综合分析技术5、监测数据传输与发布技术1.监测数据采集频率及方式监测等级监测频率勘查设计阶段工程施工阶段工程运营阶段一级3d～15d8h-24h7d～10d二级7d～15d1d～3d10d～15d三级10d～30d3d～7d7d～30d提高监测频率：监测数据变化较大、变形速率加快或出现险情时；雨季或汛期；工程施工阶段施工可能对灾害体产生扰动时。1.监测数据采集频率及方式数据采集方式人工采集自动采集自动采集+自动传输+自动处理+自动发布（=实时监测）1.监测数据采集频率及方式序号观测起止时间时段号观测点编号天线高（mm）基准点标志（打▲号）观测人备

注（电池更换等需说明事项）12345备注GPS外业观测记录表灾害点名称：观测期次：第期统一编码：观测日期：年月日年积日：天气状况：页码：第页接收机型号：监测单位：记录人：校核人：审核人：1.监测数据采集频率及方式监测日期监测时段监测点编号监测孔深数据量存储通道号观测人备注

自记式钻孔倾斜仪外业观测记录表仪器型号：仪器编号：统一编码：监测日期：监测期次：第期页码：第页监测单位：记录人：校核人：审核人：监测点编号孔号深度/mA方向正测值/mmA方向反测值/mmB方向正测值/mmB方向反测值/mm备注人工记录式钻孔倾斜仪观测记录表仪器型号：仪器编号：统一编码：监测日期：监测期次：第期页码：监测单位：记录人：校核人：审核人：1.监测数据采集频率及方式测点编号位置本次应力/kPa上次应力/kPa本次变化/kPa累计变化/kPa备注岩土体压（应）力观测记录表仪器型号：仪器编号：统一编码：监测日期：监测期次：第期页码：监测单位：记录人：校核人：审核人：1.监测数据采集频率及方式1.监测数据采集频率及方式测点编号位置初始高程/m本次高程/m本次变化量/m累计变化量/m备注地下水位观测记录表仪器型号：仪器编号：统一编码：监测日期：监测期次：第期页码：监测单位：记录人：校核人：审核人：1.监测数据采集频率及方式测点编号位置张合位错下沉本次测值/mm本次变化/mm本次测值/mm本次变化/mm本次测值/mm本次变化/mm备注裂缝相对位移观测记录表仪器型号：仪器编号：统一编码：监测日期：监测期次：第期页码：监测单位：记录人：校核人：审核人：2.监测数据预处理技术监测数据序列预处理技术方法（常见数据序列特点：缺失、异变、波动、间距不等）（1）数据插补、剔除方法研究；（2）数据平滑方法研究；（3）数据序列的等距化处理方法研究；（数据序列需提取必要特征项、趋势项）（4）平微求速度、平微求加速度方法研究(1)数据插补方法拉格朗日插值

可引申出：线性最近项插值、三次样条插值Hermite插值

（节点上函数值相等，而且要求导数值也相等，甚至要求高阶导数值也相等）

最邻近插值图分段线性插值推荐：三次样条插值图三次多项式插值高阶多项式插值常常出现病态的结果，而三次样条是最常用的一种消除病态的方法。在三次样条中，要寻找三次多项式，以逼近每对数据点的曲线（这些数据点称为断点）。在三次样条中，增加了三次多项式的约束条件，通过限定每个三次多项式的一阶和二阶导数，使其在断点处相等，就可以较好地确定所有内部的三次多项式。此外近似多项式通过这些断点的斜率和曲率是连续的。(2)数据异常剔除方法可疑值常用判别准则：拉依达准则：该准则又称为准则，是以99.73%的置信度，按照随机误差正态分布理论判断是否存在可疑值。该准则认为若，则应舍去，否则就应保留。肖维纳准则：当可疑值小于下限a或大于上限b时，则可舍去，a和b两点是根据正态分布和1/(2n)的概率来确定。推荐：t检验准则：计算平均值和标准差时，要求把可疑值排除在外。假设在相同条件下得到一组观测值为（通常用矩阵Xi表示）；其平均值和标准差分别为和。拉依达准则异常值检验肖纬纳准则异常值检验t检验准则异常值检验方法异常值个数异常值相同比例拉依达准则99/9肖纬纳准则98/9异常值完全相同t检验准则98/9从样本对比结果看，三种异常值检验方法的计算的结果大体一致。拉依达检验只适宜于样本容量（试验次数）n>10的情况；肖维纳检验法的显著水平不固定，难于与其他方法做比较，并且它假定n较小时也为正态分布，不甚合理。部分学者（王文周等）的研究表明，当未知时，t检验剔除异常值的效果最好。(3)数据平滑方法基于最小二乘的三阶多项式拟合平滑算法

基于最小二乘的三阶正交多项式平滑算法分段多项式与正交多项式数据平滑结果比较比较参数分段多项式残差p正交多项式残差q优越性Sum0.07640.0567正交多项式Mean0.00190.0014正交多项式Min4.7040e-0050正交多项式Max0.02060.0129正交多项式Var1.3602e-0057.7029e-006正交多项式Operationaltime2.752584s1.27811s正交多项式推荐：基于最小二乘的三阶正交多项式平滑算法基于窗口的概念的正交多项式平滑算法不仅可以得到平滑的目的，提高数据的质量，而且其精度优于多项式移动平滑的结果避免了用矩阵求逆的方法解方程组时容易产生的病态问题，减少了数据的储存量，其计算速度明显快得多。(4)数据序列等距化处理方法基于时间序列的曲线估计的时间对准方法通常把时间设为自变量x，y作为因变量，研究变量x与y之间关系的方法就称为时间序列曲线估计，其具体步骤与一般的曲线估计基本类似。

Linear：一元线性Quadratic：二次函数Compound：复合函数Growth：生长函数Logarithmic：对数函数Cubic：三次函数S：S形曲线Exponential：指数函数Inverse：逆函数Power：幂函数Logistic：逻辑函数推荐：基于曲线拟合的三次样条时间对准方法

(5)平微求速度和加速度一个函数在x点上的一阶和二阶微商，可以近似地用它所临近的两点上的函数的差分来表示。如对一个单变量函数f(x)，x为定义在区间[a，b]的连续变量。以步长h=Δx将[a，b]区间离散化，可以得到一系列节点：三种差分求速度三种差分求速度3.一元监测数据分析技术累计变形量大小平均变形速率变形趋势注意误差影响3.一元监测数据分析技术三峡水库水位年度（2013)变化趋势图3.一元监测数据分析技术拐点判别式447天为突变点4.多元监测数据分析技术?4.多元监测数据分析技术李家坡滑坡含水量随降水变化趋势图（SK2，2011）SK2小于25mm/d无响应4.多元监测数据分析技术同一地点不同属性监测数据分析方法相关性分析方法滞后性分析方法由两组属性的图可以推测出滞后天数的大致范围。先假定滞后天数不大于n天，再求滞后1到n天的二者之间的相关系数，当相关系数最大时，所对应的天数就是滞后的天数。D(：，：，i)表示滞后i天时二者之间的相关系数，其中i=[1，n]。d=334.多元监测数据分析技术不同地点同一属性监测数据分析方法求趋势项对原始数据求趋势图对进行平滑、等距化后的数据求趋势图5.数据传输与发布技术5.数据传输与发布技术5.数据传输与发布技术底层数据库基础信息管理数据管理辅助信息管理监测站监测钻孔监测点发布信息发布图片钻孔倾斜仪GPSTDRBOTDR孔隙水压力环境温度库水位分级用户下载信息访问次数五、监测成果整理与报告编制1、监测成果整理2、监测系统竣工报告编制3、监测成果报告编制4、监测月、季报表编制5、监测专报编制6、其它1.监测成果整理监测数据统计（利用计算机）某时间段（如日、旬、月、季、年）观测物理量的变化量（如位移量、应力变化量、降雨量、倾斜变化量、水位变幅等）、方向及变化速率；某时间段观测物理量的特征值，如最大值、最小值、平均值、累计值等。1.监测成果整理制作各类曲线图，考察变化规律水平位移随时间线图；垂直位移随时间曲线图；裂缝相对位移（张合、水平错动、垂向下沉分量及三分量合成量）随时间曲线图；深部位移曲线图及深部变形层位移随时间曲线图；地面倾斜角随时间曲线图；应力随时间曲线图；降水量和降水强度随时间曲线图；地下水位随时间曲线图等。1.监测成果整理绘制多观测量相关图，考察其印证或内在关系同一部位不同类型观测物理量过程线对比图，如地表绝对位移和裂缝相对位移随时间曲线对比图；位移和降水量随时间曲线对比图等；不同部位同观测物理量过程线对比图，如同一监测剖面上不同点的地表绝对位移随时间曲线对比图等。2.监测系统竣工报告编制目录1前言1.1任务来源1.2工作任务1.3工作概况1.4完成实物工作量2自然与地质环境概况2.1自然条件2.2地形地貌2.3地层岩性2.4地质构造与地震2.5水文地质概况2.6人类工程活动特征3危岩特征及总体稳定性评价3.1危岩（陡崖）带概况3.2陡崖带、危岩单体变形影响因素简析3.3陡崖带特征及稳定性评价3.3.1陡崖带分布范围、规模及形态3.3.2陡崖段宏观稳定性评价3.4危岩单体特征3.4.1危岩形态特征3.4.2危岩形成机制3.4.3危岩变形特征3.4.4破坏模式3.4.5危岩稳定性综合评价4方案实施4.1监测系统组成4.2监测点建设4.2.1裂缝位移计监测点建设4.2.2主控单元桩基建设4.2.3岩土压力监测点建设4.3监测点布设4.3.1庆峰大巷危岩区监测点布设4.5.2庆口危岩区监测点布设4.5.3大湾危岩区监测点布设4.5.4观音洞危岩区监测点布设5监测系统信息5.1监测点安装信息5.2专业监测系统施工照片6监测运行7结束语附：监测点分面图监测点安装信息一览表点之记3.监测成果报告编制1.前言1.1任务由来1.2监测项目概况（续作监测项目须总结前人监测成果及结论）1.3测量基准2．监测区域地质环境条件

3．地质灾害特征及变形破坏模式4．监测实施依据5．监测内容6．监测网布设

6.1基准点布设

6.2监测网点布设7．监测方法及监测精度分析7.1监测方法7.2监测精度分析8．监测实施及监测成果8.1监测实施频率8.2监测质量保障措施8.3监测成果

8.3.1监测网点平差成果8.3.2计算算法（模型）概述8.3.3计算成果9．变形分析9.1单点变形分析9.2剖面变形分析9.3特殊工况变形分析9.4变形相关性分析9.5总体变形情况分析10．稳定性判断及变形趋势预测11．建议附图1监测点位布设平面图附图2监测点位布设剖面图及监测点埋设构造图附表3监测基准点稳定性检验成果附表4监测点施工验收报告附表5监测竣工验收报告附表6监测数据汇总表附表7变形过程线（视实际情况可增加相应附件）4.监测月、季报告编制

1.前言1.1任务由来1.2监测现状2．监测内容及网点布设3．监测实施及监测成果3.1监测实施4.2监测质量4.3监测成果4．监测分析4.1单点分析4.2剖面分析4.3总体分析5．本月监测工作结论（含稳定性现状及发展变化趋势）5.监测专报编制1.前言1.1任务由来1.2监测现状（含本年度完成的工作量、监测点位或频率变更情况、有无变形异常、特殊工况及预报警情况等）1.3专报事由2．专报期间监测方案（重点说明专报期间监测工作量、监测方法、频率等变更情况及变更依据）3．监测实施及监测成果（说明监测实施细节、监测期间外界条件情况等，监测数据汇总表内可用加粗方式着重标注最大变形量、最大变形速率以及异常数据等）4．变形分析4.1数据分析模型介绍4.2单点变形分析4.3剖面变形分析4.4工况变形分析（特殊工况下变形相关性分析）4.5监测数据分析结论5．变形原因判定及发展变化趋势预测6．建议附图1监测点位布设平面图附图2监测成果变形过程线6.其它防治工程施工安全监测过程中，应充分发挥“反馈设计、指导施工”的作用监测成果报告应对防治工程效果起到应有的支持作用六、监测案例1、链子崖危岩体防治监测工程2、巫山县望霞危岩应急监测3、国土资源部地质灾害实时监测示范站长江三峡链子崖危岩体防治工程效果评价中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所二○○五年五月一、概述

链子崖危岩体位于湖北省秭归县屈原镇，距三峡工程27km，距葛洲坝70km。危岩体南北长约700m，东西宽约30～180m，南窄北宽，南高北低，俯视长江，被16组50余条宽大裂缝切割，形成T8～T12缝段，T7缝段，T0～T6缝段三块危岩体，体积约300万m3。其中T8～T12缝段约250万m3的危岩体耸立江边，对长江航道和三峡大坝构成潜在严重威胁，是工程防治的重点，也是监测的重点。

“五万方”锚固工程三峡工程蓄水后链子崖前缘淹没于水中二、监测系统简介

链子崖危岩体监测系统从70年代起逐步建立，到目前，形成了监测手段多样、数据采集及处理自动化的立体监测系统，包括：（1）岩体表面绝对位移监测点（大地形变）30个；（2）裂缝相对位移自动监测点26处39点；（3）水平孔多点位移计自动监测点3处11点；（4）预应力锚索测力计监测点9个；（5）承重阻滑键岩体应力监测点41点；（6）岩体深部位移监测（钻孔倾斜仪）5处；（7）中心处理机房1处，可24小时随时采集、处理监测数据。

链子崖危岩体承重阻滑工程平面图

三、变形趋势分析

“五万方”岩体1995年以前平均位移量：水平3.5mm/a，垂直2.0mm/a（G上点）1996年9月至1997年8月，水平位移量达5.6～10mm，垂直下沉4.8mm；2003年位移量：水平0.8mm，垂直0mm；经历了NW向顺层滑移（施工前）到朝SE向运动，再朝SE、SW向缓慢位移，位移量由大到危岩体逐渐趋于稳定的过程；

在工程竣工后，经应力调整，变形逐步减小，岩体趋于稳定。

“五万方”崖上岩体地表绝对位移变形趋势图裂缝相对位移监测：T11、T13、T14、T16缝变形趋势图水平孔多点位移变形趋势图锚索张拉力变化趋势图三、变形趋势分析T9～T11缝段

1995年前平均位移量：水平1.4－1.7mm/a，垂直0.5－0.8mm/a；2003年位移量：水平1.0－1.5mm，垂直0.1－0.5mm；变形方向：治理前一直以不均一的蠕动朝NNW—NNE方向运动，治理后变形方向基本上为NNE－NE－NS；

防治工程结束后，变形量明显减小，至2001年度，危岩体趋于相对稳定。

裂缝相对位移监测：T9、T10、T11缝变形趋势图地表绝对位移变形趋势图地表绝对位移变形趋势图键体顶板压力盒监测：顶板应力变化趋势图三、变形趋势分析T8～T9缝段

1995年前平均位移量：水平0.7－2.5mm/a，垂直0.4－0.9mm/a；2003年位移量：水平0.6－2.0mm，垂直0.2－0.4mm；变形方向：由治理前NW变为NE方向，崖下T9缝南侧岩体由

NNE转向SW方向位移。2001年位移量基本接近于多年平均位移量，2002年以后趋于相对稳定。

崖上岩体绝对位移变形趋势图崖上东部岩体绝对位移变形趋势图崖下岩体绝对位移变形趋势图T8－T9缝段岩体顺层蠕滑变形趋势图T8、T9缝相对位移历时曲线老鹰嘴岩体相对位移变形趋势图键体顶板压力盒监测：顶板应力变化趋势图三、变形趋势分析“七千方”滑体“七千方”表层滑体长期以来一直顺倾向以R402为滑面向NW向滑移。“七千方”滑体锚固工程加固以后，岩体朝锚索拉张力方向位移，此后沿该方向的位移量逐步减小，位移量由治理前4.9mm/a减小为2003年1.3mm/a（S7点）；

“七千方”滑体治理后相对位移监测资料分析可以知道岩体变形趋于稳定状态，说明防治工程已经发挥效力。裂缝相对位移监测：T14、T15缝变形趋势图三、变形趋势分析“雷劈石”滑体雷劈石滑体位移量由治理前1.6～2.0mm/a减小为治理后2002年0.6-1.7mm/a（T801和T802点），变形量逐步减小并且相对稳定，变形方向由治理前NW方向改为基本上向NE方向。

滑带位移监测：滑带（PD7平硐内）变形趋势图蓄水的影响分析：2003年6月长江三峡工程蓄水至135m，危岩体前缘被江水淹没，1#硐、2#硐及6#硐均被淹没，防治工程受到了严峻的考验。位移监测没有发现蓄水前后有明显的变形；蓄水对岩体应力有一定的影响，各监测点的应力变化在今年6月都是减小，并且又很快调整到相对稳定状态。这表明三峡工程蓄水对岩体应力平衡影响不大。

四、防治工程效果及稳定性评价

防治工程结束以后，T8-T9缝段岩体、T9-T11缝段岩体、“七千方”岩体、“五万方”岩体和雷劈石滑体位移变形已不明显；块体间无明显的位移变形。从变形趋势来看，危岩体在防治工程结束以后，岩体应力重新调整，变形趋势逐步趋于稳定。表明防治工程已经发挥效力。

综合分析认为：防治工程结束以来，危岩体在经历了变形调整后，岩体变形进入相对稳定期，岩体的稳定性明显提高。危岩体已经达到相对稳定状态。防治工程效果已经初步体现。

重庆市巫山县

望霞危岩应急监测高幼龙中国地质调查局水文地质环境地质调查中心2011.05.23福州

内容1.应急调查与监测工作概况2.危岩成因与变形机制3.变形趋势分析与预报4.关于应急监测的几点思考1.应急调查与监测工作情况1.应急调查与监测工作情况图片来源：重庆208地质队1.应急调查与监测工作情况1.应急调查与监测工作情况2010-08-21，崖壁1.应急调查与监测工作情况2010-08-21，崖上1.应急调查与监测工作情况2010-08-21，崖下1.应急调查与监测工作情况1.应急调查与监测工作情况1.应急调查与监测工作情况1.应急调查与监测工作情况2010-10-217:40破坏2010-10-217:40破坏2.危岩成因与变形机制（1)构造应力控制了两组主要裂缝的成生与发展图片来源：重庆208地质队2.危岩成因与变形机制（2）溶蚀作用加剧了裂缝扩展和塌坑（洞）的形成图片来源：重庆208地质队2.危岩成因与变形机制2.危岩成因与变形机制（3）降水＋采煤加剧了不利岩性组合下的溃屈效应图片来源：重庆208地质队2.危岩成因与变形机制图片来源：重庆208地质队2.危岩成因与变形机制崩塌？滑坡？争议尚未结束……T10缝：502～992mm

3.变形趋势分析与预报（破坏前，崖上）T11缝：临破坏期变形明显增大T12缝：680mmLW10水平172mm，沉降432mm，方向约240°LW11点水平345mm，沉降315mm，位移方向约187°3.变形趋势分析与预报（破坏前，崖下）LW01&LW02:水平521～1340mm，沉降13～354mm，变形方向约200°－推挤作用3.变形趋势分析与预报（破坏前，崖壁）LW03&LW04：水平329.31～400.45mm，220°，沉降较小。LW06：水平337mm,垂直182mm（12d），220°LW07：水平252mm,垂直319mm（12d），176°－向东北侧倾靠3.变形趋势分析与预报（预报）1016地质灾害研究室网络会商；1020巫山县政府组织应对1021危岩跨塌3.变形趋势分析与预报（破坏后）3.变形趋势分析与预报（破坏后）4.关于应急监测的几点思考

（1）“急”！变形阶段:加速/临滑期目标：掌握整体与差异变形、趋势；预测破坏方式与危害；预报成灾时间特点：点密，周期短，精度低，反应快4.关于应急监测的几点思考（2）“低”－基础工作程度时机的重要性应急后有很多勘察和监测工作不能做或不益做。4.关于应急监测的几点思考（3）应急体系中需储备一定的专用监测设备与保障设施，以简便为主（纳入应急保障体系）。

同时提高应急监测技术方法的开发（简便快捷，稳定性好，自动化程度高）地质灾害监测预警关键技术方法研究与示范

项目工作