关于地质滑坡变形监测方法的理论探究

■刘朝辉　田峰

（华北地质勘查局五一九大队　河北　保定　071000）

关于地质滑坡变形监测方法的理论探究

■刘朝辉田峰

（华北地质勘查局五一九大队河北保定071000）

近年来，地质滑坡变形监测得到了快速发展和广泛关注，研究其相关方法及理论有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了变形监测技术与方法的理论。在探讨常见数字化数据采集仪器与技术的基础上，结合相关实践经验，研究了GPS技术在滑坡变形监测中的应用。希望本文的研究，对滑坡变形监测相关实践能够起到参考作用。

地质滑坡变形监测方法理论

1　前言

作为地质行业的重要工作之一，滑坡变形监测方法的关键地位不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对地质滑坡变形监测方法理论的掌控力度，从而有效优化地质滑坡变形监测相关工作的整体效果。

2　概述

随着我国经济的飞速发展并伴随着建立了一些大规模的基础设施，在未来几十年内我国将陆续建成许许多多的大型水利工程。对于着些工程的建设完工，这必然会促进国民经济建设的快速发展，但是也存在着许多的问题，例如导致库岸边坡所在的地质环境发生重大的变化经常是由于库区的高蓄水所引发的，这样的加剧工作区域不仅会产生古滑坡更会产生新的滑坡。地质变形监测，即是通过利用专门的测量仪器和科学的测量方法对建筑工程中变形体的变形问题进行有效监测，其主要任务在于确定因各种外部荷载作用于建筑体导致变形体形状、大小及空间位置发生变化，这里既包括自然形成，也包括认为原因所致。通常我们认为，变形监测是人通过变形现象来获取科学认识、检验理论或假设一种必要科学手段。

3　变形监测技术与方法的理论

在20世纪80年代初期，地质变形监测在当前主要还是依靠相对比较常规的近距离特殊的地面测量手段。比较常规的近距离地面测量则经常通过利用如经纬仪、水平仪、测距仪或全站仪等进行相关点位的地质变形测量，虽然比较普通，但其优势则是能够有效监测出测量对象的整体变形状态，且同时可以适用于多种不同精度要求或不同类型的变形体变形监测任务，最终所取得的数据结果是绝对的。但是，不可避免的劣势则在于依仗非常多的外业工作量，且在外业操作过程中多会受到如监测布设点受现场地形、地貌干扰多的问题，实则难以全自动化展开测量工作。而这里所说的特殊测量手段即是指涉及应变测量、准直测量或倾斜测量三种特殊情况的应用监测方法，由于这种监测手段的操作过程相对比较简单，且能够监测变形体的内部变形状态，实现自动化监测相对较为容易些都是这种特殊监测手段突出的优势。随着近十年来我国科学生产技术水平的突飞猛进，对有关地质变形监测要求更为严格的同时，地质变形监测的技术手段也进一步得到了良好的发展。更为先进的数据采集仪器代代更新，无疑对推动地质变形监测的技术发展百利而无一害。如数字化的近景摄影技术、GPS技术、高自动化全站仪、三维激光扫描技术、激光跟踪技术、激光雷达技术、关节式坐标测量以及IndoorGPS技术等。

4　常见的数字化数据采集仪器与技术

（1）GPS技术。GPS技术，中文全称全球卫星空间定位技术。该类技术在地质滑坡变形监测中的应用极有意义，基本上实现了对传统地质滑坡变形监测技术的改革。GPS技术当前在地质滑坡变形监测中的应用比较广泛，且获得监测结果与监测数据的准确性也相对较高，因此能充分适用于建筑工程地质滑坡、大坝坝体变形等测量工作。比起其他监测技术，该技术具有的优点包括：大范围测量时依然能获得精确的测量数据，且基线长度一旦达到10km及以上，该技术的测量应用精度可相应达到10-6-10-7；比起传统的近距离地面测量，GPS技术地方操作性能更加良好；采用该技术测量建筑变形体的变形情况时，监测工作并不会受到天气等条件影响，即使是在阴雨天气下，GPS数据传输并不会发生间断，反而能在阴雨等恶劣天气中对系统内部所产生一切问题进行控制；业务内所有文字记录、数量核算等工作都可自动化完成，这一功能能充分保证GPS技术测量结果的可靠性，起到降低测量工作人员劳务量的作用；各个测量布设点之间无需完全通视，选择布设点位也不受地形、地貌的干扰；测量布设点位的三维空间坐标可以同步测定；其七，应用GPS技术所花费的建网费用仅仅是常规大地测量技术所需花费建网费用的1/3不到，经济效益更优。（2）自动全站仪。自动全站仪技术的应用也可实现对建筑变形体的变形程度、大小等有效监测，帮助相关工作人员及时掌握，充分了解建筑地质的滑坡与变形情况。作一种性能良好、质量完善的自动化测量仪器，地质滑坡变形监测工作中应用到的自动全站仪具有高效率、高准确性等测量优点，能对施工现场地质情况进行全方位监测。自动全站仪仪器在工作时，工作方式要根据现场实地情况加以选择，保证工作方式选择的正确性。自动全站仪工作方式主要包括两种，即固定式全自动持续监测和移动式监测。固定式全自动化变形监测可实现全天候无人值守连续监测，明显具有更为高效、更准确的工作特点。（3）三维激光扫描仪。三维激光扫描测距技术在我国已经发展了近二十年时间，但是对于更为新型的非接触式三维激光扫描技术则仅仅在最近几年来跟随着自控控制技术水平的发展和提高而得到更为广泛地推广和应用空间，主要具有检测均衡的特点。三维激光扫描仪的应用相信在未来一段时间内还会得到更为深入的拓展和应用。由于三维激光扫描技术可以在极短的时间内完成对实体形变发生前后表面监测布设点的三维空间坐标进行即时抓取，并最终以“点云”数据的形式被存储于计算机数据库中，从而快速实现了建立三维空间模型的过程，并有效提取点、线、面和体的基本制图数据实现完整的“实景复制”。

5　GPS技术在滑坡变形监测中的应用

5.1网点布设

监测网点布设由基准网和变形网两个组成部分构成。在基准网点控制中，比较地质滑坡监测点不同时刻观测量和首期观测值之间的坐标差值，即可以判断出地质滑坡体的稳定性。监测网点一般根据滑坡体的特点进行选择，这些网点必需能反映出滑坡体的整体变形方向和量值，同时也需反映滑坡体的范围变形速率。

5.2数据采集

基准点的外业观测通常是利用至少两台双频接收机，监测点则利用至少六台单频接收机。采用静态相对的定位办法在监测范围内进行数据采集。观测过程中，基准点的观测分为三个时段，每个时段设定为4h，且在一个监测点要保证连续观测2h，并即时采集需要的有效原始数据。

5.3数据处理

在对GPS监测网点进行变形监测时，首先要采取强制对中措施来保证对中的精度在1mm以内，同时也要保证在高程方向上的监测精度，必要时可采用固定天线高的方法来避免天线高的测量偏差。而对地质滑坡体进行变形监测中，外业观测质量合格仅仅能够说明GPS监测布设网点没有出现过大的粗差，监测网中是否还含有小误差或异常值则需要通过计算网平差和相关的质量评价最终确定。

6　结束语

综上所述，加强对地质滑坡变形监测方法的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的实践中，应该加强对地质滑坡变形监测的重视程度，并注重具体实施策略与方案的可行性与客观性。

F407.1[文献码]B

1000-405X（2016）-9-205-2