滑坡监测技术方法研究

李晓鸽 李东霖

西北勘测设计研究院有限公司

滑坡监测技术方法研究

李晓鸽 李东霖

西北勘测设计研究院有限公司

我国地域辽阔、气候环境多样化是世界上地质灾害最严重的国家之一，根据国土资源部统计，崩塌、滑坡和泥石流的分布范围占国土陆地面积的44.8%，其中滑坡灾害是我国主要的地质灾害类型。滑坡具有数量大、分布广、发生频繁、缓慢性和隐蔽性等特点，一旦发生除了直接导致灾害外，还可造成诸多次生灾害，如中断交通，阻塞河道，摧毁厂矿，淹没村庄，造成人员伤亡和巨大的经济损失，同时能够产生重大的政治和社会影响。因此，需要应用强有力的监测和治理手段，防治滑坡现象的发生，本文重点研究滑坡监测技术方法。

滑坡；监测技术；方法

滑坡位移监测是通过仪器或装置探测滑坡岩体或土体移动的规律，得到滑坡稳定性分析的基础资料，预报滑坡。依据观测资料了解和掌握滑坡的形态、规模和发展趋势，采取相应的处理措施实现对管道沿线重点地段崩滑灾害的监测，从而确保管道的安全运行。

1 滑坡位移监测

1.1 监测周期的确定

滑坡的形成是一个由微小变形到宏观变形，最后形成土体整体滑动的累积性变形过程。这一过程可能是连续性的，也可能是间接性或突发性的，一般可将其分为缓慢变形、变形发展、变形加剧和急剧变形4个阶段。监测周期的确定取决于检测准确度、变形速度以及实际情况与需要。最小观测周期的原则是2次检测结果的差值应体现边坡的移动，即边坡的位移量大于2倍位移观测中误差。

1.2 深部位移监测

地下深部位移监测可准确掌握正在活动的滑坡面的位置、位移速率、滑坡带的数目以及滑坡体随深度的位移变化情况，为滑坡的稳定性评价、预测预报以及防治工程设计提供第一手资料。此外，山体滑坡在多数情况下为非整体性移动，位移首先出现在内部，逐渐向上传递至地表。因此通过深部位移监测对滑坡的稳定性评价和早期预报具有实际意义。

地下深部位移监测包括水平位移的钻孔测斜仪法和测钻孔轴向位移的多点位移计法，对边坡和滑坡及其不同阶段都可适用。对于有条件的大型边坡和重大滑坡，大地测量和钻孔深部位移测量可以同时采用，对于一般的边坡和滑坡也可择一进行监测。深部位移监测可以及时发现滑动面的出现，确定其位置并监视其变化、发展。

2 GPS快速定位技术

2.1 GPS-RTK技术

GPS-RTK技术的工作原理是，用户站一方面接收来自基准站的GPS卫星数据，另一方面接收来自基准站的站坐标以及无线电观测数据，通过对两组数据链进行对比处理，能够将三维坐标信息提供给用户，并且数据的精度能够达到厘米级。

2.2 GPS单历元定位技术

GPS单历元定位技术又被称为单时刻定位技术，它是指在观测某一个时点的GPS数据后，立即将变形量或者三维坐标信息输出给用户。该技术具有采样频率高(能够达到秒级)、环境适应性强(GPS信号中断频繁、卫星服务少等)等优点，因而在工程变形监测中应用较为广泛。

2.3 GPS实时精密单点定位技术

与GPS单历元定位技术类似，GPS实时精密单点定位技术的工作原理相同，所运用的模型也相同。区别在于：后者数据处理时会运用已经获得的全部卫星数据和观测数据;借助IGS的精密钟差，可以对所有观测点进行精密定位。然而，该技术具有一个显著缺点，即定位精度相对较低，因此在工程测量中的应用通常是辅助性的。

3 综合物探技术

3.1 设站观测法

设站观测法是指在充分了解监测区工程地质背景的前提下，在滑坡体上设立变形监测点(线形、格网)，在滑坡体影响范围区域外的稳定之处安置固定观测站，用各种测量设备(测距仪、水准仪、经纬仪、摄影仪及全站仪、GNSS 接收机等)定期监测滑坡区内监测点的三维(x、y、z)坐标位移的有效监测方法。

设站观测法主要包括：①大地测量法。在变形边坡区设置观测桩、站、网，在变形边坡以外的稳定地段设置固定站进行观测。一般采用十字形观测网、放射形观测网、方格形观测网等。②近景摄影测量法。采用地面摄影经纬仪，在不同的时间内，对变形边坡进行摄影测量，其适用于大面积边坡的移动测量。摄影测量精度主要取决于 y 轴距离(纵向距离)及摄影经纬仪的焦距。③GNSS 测量法。利用 GNSS 接收机布设监测网对变形边坡进行数据测量的方法。与常规的方法相比，利用 GNSS 技术进行工程结构动态变形监测，适合大区域、大范围、高精度变形观测项目。

3.2 基于物联网的在线滑坡监测系统

(1)感知层。通过翻斗式雨量计、GPS静力水准仪、固定式测斜仪、表面式裂缝计等传感器进行降雨量、沉降、倾斜、裂缝等监测。按照水平方向连续5d日平均位移速率、累计位移值(单位：sum)设置预警值，垂直方向值为水平方向的2倍。

(2)网络层。感知层传感器采用GPRS进行数据传输；应用层采用光纤方式；供电采用太阳能供电外加蓄电池。

(3)应用层。应用层包括高精度GNSS解算软件、后台服务系统、网络发布系统等模块。实时采集、传输、计算、分析滑坡体降雨量、内部变形、GPS沉降等数据。当出现特大暴雨、土壤含水率超过预警值、内部变形异常、沉降位移或位移变化速率超过预警值等情况，系统能及时报警。

4 滑坡监测预警系统

对于滑坡等边坡地质灾害最有效的防灾减灾手段就是对滑坡体进行有效的监测，把监测数据传输到监控中心并综合运用各种参数采用适当的预测模型对滑坡可能发生的情况进行有效可靠的预测预警。

其中，数据采集子系统是系统成功的起点，决定了采集斜坡体的什么数据、采用什么监测技术采集数据和采用什么监测方案采集数据等问题;数据传输子系统是系统成功的桥梁，负责把数据采集子系统采集到的数据从监测现场完整地、实时地、有效地传递到监控中心;监测数据处理子系统负责把监测数据传输子系统传输到监控中心的数据进行存储、统计和分析，进而进行准确有效的预测预警。

综上所述，文中介绍了集中主要的滑坡监测技术，希望我们的相关工作人员，对这些技术进行充分利用，把滑坡的危害程度减小到最低。

[1]钟永辉.论我国地质灾害的现状及主要类型[J].科技咨询，2009(2)：233.

[2]肖和平，潘芳喜悦.地质灾害与预防[M].北京：地震出版社，2000.