边坡工程变形监测

1、第九章 边坡工程变形监测 朱宝训 测绘与城市空间信息系,9.2 边坡工程监测的特点、内容和技术手段,一、 边坡工程监测的特点,1监测区域大,涉及的岩土性质复杂； 2监测的内容相对较多，主要有地面变形监测和地下变形监测，物理参数如应力等参数监测，环境因素如地下水、天气、地震因素的监测；监测的工作量大，工种复杂，对于监测人员而言，必须是多面手，对于不同的工作都能适应。 3.边坡逐渐形成，部分监测点的位置要随之变动；4.监测的周期较长，一般不少于2年或更长时间，有时是贯穿于整个工程建设过程中.,二、边坡监测的内容,测降雨量 测地温 地震监测,观测地下水位 观测孔隙水压 测泉流量 测河水位,地音量测,

2、位移和沉降,6.环境因素,5.水文,4.应变,3.地下变形,2.地声,1.地表变形,广义监测内容：,位移和沉降,变形监测的内容（工程测量规范2007）,1.简易观测法 2.设站观测法 3.仪表观测法 4.远程监测法,三、边坡监测的方法,(一)简易观测法,人工观测：地表裂缝、地面鼓胀、沉降、坍塌；建筑物变形特征；地下水位变化、地温变化等现象。 简易测量：在边坡关键裂缝处埋设骑缝式简易观测桩；在建（构）筑物裂缝上设简易裂缝测量标记；,(二)设站观测法,要点：在边坡体上设立变形观测点（成线状、格网状等）； 在变形区影响范围之外稳定地点设置固定观测站； 用测量仪器定期监测变形区内网点的三维位移。 1大

3、地测量法 测二维水平位移：前方交会法（两方向或三方向）；双边距离交会法。 测某个方向的水平位移：视准线法；小角度法；测距法。 测垂直位移：几何水准测量法； 精密三角高程测量法。 优点：监控面广，能确定边坡地表变形范围；量程不受限制；能观测到边坡体的绝对位移量。 缺点：受到地形通视条件限制和气象条件的影响；工作量大，工作周期长；连续观测能力较差。,2GPS（全球定位系统）测量法 GPS的特点：定位精度可达毫米级 优点：观测点之间无需通视，选点方便；观测不受天气条件的限制，可全天候观测；可同时测定观测点的三维坐标和速度；在测程大于10km时，精密优于光电测距仪。 缺点：价格贵。 用途：地形条件复杂

4、、起伏大或建筑物密集、通视条件差的边坡监测。 3近景摄影测量法 优点：摄影（周期性重复摄影）方便，外业省时省力； 能同时获得许多观测点的空间位置。 缺点：精度较低。 用途：崩滑体处于速变、剧变阶段的监测；危岩临空陡壁裂缝变化；滑坡地表位移量变化速率较大时的监测。,边坡监测的精度（工程测量规范2007）,通常要求水平位移2-5mm，高程测量中误差小于1.0-1.5mm/km,(三)仪表观测法,特点：监测的内容丰富，精度高，测程可调，仪器便于携带；可以避免恶劣环境对测试仪表的损害；资料直观可靠，能连续观测。 用途：适用于中、长期监测 内容：用精密仪器仪表对变形斜坡进行地表及深部的位移、倾 斜(沉降

5、)动态，裂缝变化及地声、应力应变等物理参数 与环境影响因素进行监测。 分类 : 按所采用的仪表可分为机械式仪表观测法(简称机测法) 和电子仪表观测法(简称电测法)两类。,(四) 远程监测法,远程监测法特点：远距离无线传输。 优点：自动化程度高；全天候观测；省时、省力、安全。 缺点：传感器质量不过关；仪器的组装工艺和长期稳定性较差；运行中故障率高；很难适应野外恶劣的监测环境；数据传输有中断；数据可靠度难以使人置信；价格昂贵。,四、边坡工程监测仪器简介,倾斜计,边坡工程监测方案设计的内容： 监测内容-测什么；监测方法和仪器-怎么测；施测部位和测点布置-测哪里；监测期限和频度-何时测；预警值及报警制

6、度等实施计划-怎么办。 一、监测设计的原则 监测项目选择的原则： 一般以光学,机械和电子设备为先后顺序选用设备；考虑经济上的合理性；不影响正常施工及使用；能形成统一的结论和简捷的报表。,9.3 监测方案设计,二、测点布点原则 监测点的布置一般有以下三个步骤: 1、测线布置 圈定监测范围； 估计主要滑动方向； 选取典型断面,布置测线； 再按测线布置相应监测点。,对主滑方向和范围不明确的边坡，放射型布置更适用。测线放射型布置时，在不同方向交叉布置深部位移监测孔。,对主滑方向和范围明确的边坡，测线可采用十字型或方格行布置；测线十字型布置时，深部位移监测孔通常布设在主滑方向上；,2、监测网形成:一次也

7、可能分阶段形成； 3、局部加强，加深加密布点。,三、边坡工程监测周期与频率 1.施工的初期 爆破阶段： 1次/1-2天，每次爆破后监测1次； 监测以地表及地下位移为主。 施工阶段： 1-2次/周；(地表及地下位移为主)2.运营阶段：1次/2月，雨季：1次/2月。3.变形量增大和变形速率加快时：加大监测频次。,1.监测的报表 监测日报表 阶段性报表 监测总表,四、监测资料汇总及分析,2.相关图件 各监测项目时程曲线； 各监测项目的速率时程曲线； 地表位移变形矢量图和等值线； 各监测项目在各种不同工况和特殊日期变化发展的形象图,3.分析报告 一般分析报告中应含以下内容： 工程地质背景 施工及工程进

8、展情况 监测目的、监测项目设计和工作量分布 监测周期和频率 各项资料汇总 曲线判断及结论 数值计算及分析 结论及建议,9.4 露天开采边坡监测,矿山边坡是一种临时性或半永久性边坡,设计较为保守。,主要平台:布设运输矿岩和设备的运输平台 总体边坡角:从最下部台阶坡面的坡趾到最上部台阶坡面的坡肩的联线的倾角.,一、观测内容包括： （1）边坡面上移动值的大小和分布，移动的过程和规律； （2）滑动面位置、形状、滑体的大小、滑动方向； （3）边坡移动对坡顶及其附近各种建筑物的危害程度； （4）加固措施的效果。,二、观测站的设置 1观测线的设置 观测线由位于同一直线上的控制点和工作点组成。 控制点（基准点

9、）应布设在滑体外稳定的地表或边坡上； 工作点（变形点）设置在滑体上。 每条观测线至少设两个控制点，控制点至第一个工作点的距离和控制点间的距离为50100m。 工作测点的间距一般为515m。 在一个台阶上至少应设两个测点，分别靠近坡顶、坡脚 每个平台上均应设置观测点。,1-控制点 2工作点 3观测线 露天矿边坡观测线的布设,2.要求： 观测站（变形区域）应布置在工程地质条件较复杂地段。 观测线的条数取决于滑坡范围（监测范围）的大小、边坡岩石力学性质及地质条件的复杂程度。 对特征点进行专门监测，当发现有移动时，可在其上、下、左、右增设观测点，以便准确确定边坡移动范围。 水准基点不需要建立严格统一的

10、高程控制系统。可以每23个台阶在非移动区建立一组，每组不少于3个点。 为确定工作点的矿区统一高程值，可用等外水准进行各组水准基点间的连测。 如果采用交会法观测，则观测点的布设可以更加灵活，观测线上也可不布设控制点。,1导线法 观测点埋设1015天后进行 1）观测站与露天矿基本控制网点联测，按5”小三角或5”导线要求进行，高程按四等水准要求进行。 2）观测测线，按露天矿I级导线和露天矿I级高程测量方法和精度要求测量，首次观测需要独立进行两次，高程闭合差均不大于 （L为导线总长，km），则取其平均值作为原始数据。 2.前方交会法 应使用J2级以上的经纬仪以全圆观测法测定水平角，水平角测量的各种限差

11、不能低于四等三角测量的限差要求。 高程测量也可以采用三角高程测量方法。,三、露天矿边坡观测方法,（1）观测站联测。 （2）正常观测。 警戒观测：若发现观测点累计下沉量达20mm时，可认为边坡开始滑动，需进行全面观测。全面观测包括测点的高程和平面位置测量。 滑动期观测：一般13个月进行一次水准测量，36个月进行一次全面观测。 滑坡后观测：包括观测点平面位置、高程及滑体的大小、滑落时间等。并在滑坡区平面图上表示出滑动面、裂缝位置、凸起、凹陷等变形发生的部位，时间及有关测量数据。,3工作内容,四、边坡监测的图件与分析,（1）测线剖面图。剖面图比例尺一般为1：500，变形值比例尺采用1：201：50。 （2）滑坡区平面图。平面图比例尺一般采用1：500，移动向量比例尺采用1：201：50。 （3）个别具有代表性的测点，需另绘位移或移动速度随时间的变化曲线。,1.观测资料的图示,测线剖面图,测区平面图,2.滑落面及其确定方法,第一种情况，观测点的移动向量大致相同，其方向有规律，说明滑坡是以整体进行，滑动面大致是圆弧形。,第二种情况，各移动量大致相等，且方向相同，说明滑体可能是以整体形式沿平面结构面发生。,第三种情况如图所示，各移动向量都是大致水平方向，结合结构面的埋藏特征，说明边坡破坏可能属于倾倒破坏。,第四种情况是各测点移动向量方向与大