滑坡监测的方法简述

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1、滑坡监测方法简述及新进展缪静芳 摘要：介绍了滑坡监测的内容，以及一些常用的滑坡监测技术方法。本文着重介绍了近些年 不断发展的GPS监测系统、分布式光纤传感器、TDP测试技术、无线传感器在滑坡形 监测中的应用。并且指出了不同滑坡监测方法的适用范围和相应的优缺点。关键词：滑坡；滑坡监测；GPS系统；TDR监测；分布式光纤传感器；无线传感器；1 引言滑坡是指斜坡上的土体或岩体，受河流冲刷、地下水活动、地震及人工切坡等因素 的影响，致使部分或全部土体（或岩体）在重力作用下，沿着地面软弱面（或软弱带） 整体地或分散地顺坡向下滑动的地质现象。我国是地质灾害多发国家之一，尤以滑坡灾害的影响最为严重。据不完全

2、统计，中 国有70多座城市和460多个县市受到滑坡灾害的威胁及危害，平均每年至少造成15-23 亿元的经济损失。如果能够对滑坡进行监测,实现滑坡危害的早期预报, 就可以最大限 度地减少和防止滑坡所造成的损失。因此, 监测既是滑坡调查、研究和防治工程的重要 组成部分，又是崩塌滑坡灾害预测预报信息获取的一种有效手段。2 滑坡监测的内容滑坡动态监测的内容包括滑坡变形监测、建筑物变形监测、地下水动态监测和滑坡 推力实测。目前，国内外滑坡动态监测的技术方法已经发展到一个较高水平，已由过去 的人工监测逐渐过渡到仪器检测，并正向高精度的自动化遥测系统发展。监测仪器也在 不断更新，随着计算机技术和测量技术的不

3、断发展，激光测距仪和高精度电子经纬仪等 先进设备，正在逐步成为滑坡动态监测的新手段。3 滑坡监测的方法从滑坡的监测内容来看，滑坡监测应该是由多种监测方法相结合的。对于不同的监 测目的、不同的滑坡发育阶段及不同的滑坡类型所选择的滑坡监测方法也不同。目前滑 坡动态监测中使用的技术大致可归纳为宏观简易地质检测法、大地精密测量法、设站观 测法、仪器仪表监测法和综合自动遥测法。3.1宏观简易地质检测法这种方法主要是对滑坡发育过程中的各种迹象，如地裂隙、房屋、泉水动态等进行 定期监测、记录，掌握滑坡的动态变化和发展趋势。其中，最常用的是对地表裂隙、建 筑物变形的监测。在裂隙处设置简易监测标志，定期测量裂隙

4、长度、宽度、深度的变化， 以及裂隙的形态和开裂延伸方向等。由于滑坡体在滑动过程中各部位受力性质和大小不 同，滑速也不同，因而不同部位产生不同力学性质的裂隙，有滑坡后部的拉张裂隙、滑 坡体中前部两侧的剪切裂隙、滑体前缘的鼓张裂隙和滑坡舌部的扇形裂隙。除此之外， 还有一些滑坡标志，如封闭洼地、滑坡鼓丘、滑坡泉、马刀树、醉汉林等。该方法的特 点是获取的信息直观可靠，简单经济，实用性较强，适应于对正在发生病害的边坡进行 观测。但也存在内容单一、精度低和劳动强度大等缺点。3.2大地精密测量法该方法即采用高精度光学和光电测量仪器，如精密水准仪、全站仪等仪器，通过测 角和测距来完成监测任务。监测边坡的二维（

5、X、Y方向）水平位移常用前方交会法、距 离交会法：监测水平单向位移常用视准线法、小角法、测距法：监测边坡的垂直位移常 用几何水准测量法、精密三角高程测量法。大地精密测量法长期以来受到滑坡工程监测人员的高度重视，是由于具有如下优 点：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；精度高； 通过三维测量能提供点位坐标和高程；测量数字化，和计算机技术结合形成系统，实时 性强；一机多测点，效率高。适用于不同变形阶段的位移监测。但是这种方法的缺点是 受到地形条件和气象条件的限制，工作量大，周期长，连续观测能力差。 3.3仪器仪表监测法滑坡稳定性的监测涉及到一系列的影响滑坡特定的因素及

6、其随时间的变化量，如降 雨量、土壤潮湿度、地下水位及移动特征，其中最重要的是两个因素是移动特征和地下 水位。滑坡的移动特征则由滑动面的深度、方向、移动量和移动速度等指标来表示，通 过监测这些指标中得一项或者多项就能达到监测滑坡的目的。其常用的仪器如表1所示。测量仪器测量指标技术实用范围测量精度特点精密测尺距离30m0.5mm/30m人工、精度低引张线仪距离1080m0.3mm/30m自动化、远程化裂缝探测仪距离5m5mm水准仪 H不限制0.21mm/km人工经纬仪角度不限制5”倾斜仪高度角10度左右510mm+12ppm自动化、远程化测距仪距离114km15mm+15ppm全站仪角度，距离2”

7、5”； 25mm人工地面摄影仪距离100m20100m人工航空摄影仪高度角高度500m100m全自动全站仪角度，距离 化功他 i-i /iM満症-I由罂能ELFD歸比叨礎”点PrPi !1BTD询化功沁2亡：-ID新1RFD询化耳能I：Rhi箭化功礎巧/i上PC中I111图2系统结构图2）适用于滑坡监测的无线传感器网络设计 这种无线传感器网络由众多具有感知和路由功能的无线传感器节点组成，能够协作实时 监测，感知并采集各种环境对象的信息，将其通过多跳转发传送回主机进行分析、处理。以 这些工作节点为依托，通过无线通信组成网络拓扑结构。系统中大部分的节点为子节点，从 组网通信上看，他们只是其功能的一

8、个子集，称为RFD （精简功能设备），这种设备不具有 路由功能；另外还有一些节点负责与控制子节点通信、汇集数据和发布控制，或起到通信路 由的作用，称为FFD（全功能设备或协调器）。如图3所示为一个典型的远程数据采集并返回 到计算机终端的应用。每个节点由一个MCU作为主控设备。通过倾角传感器可以监测滑坡的 运动状况，通过液位传感器监测地下水位深度，数据采集间隔也可以由中心服务器灵活控制， 在旱季可以调整为每24 h采集并传递1次数据，从而节省能量并避免大量的冗余数据。而在 雨季危险期，其采集间隔可以密集到5 min/次，从而保证实时监测预警功能。每个信号采集 节点通过ADC从模拟传感器得到实时数

9、据，按照ZigBee协议把数据打包，并通过射频芯片及 前端天线发送给簇内的RFD ；经过RFD预处理之后，再由RFD路由转发到远端计算机；结合地 貌特点、滑坡的分布特点，多个水流量检测点之间的相互关系等多种地质学、水流动力学等 方面的知识进行数据的融合和处理。在每个节点的外部可外接相应的PIO芯片和其他外围电 路进行交互。在整个硬件平台的设计中，节能是一个重要因素，它决定着传感器网络的寿命。当节点 目前没有传感任务并且不需要为其他节点转发数据时，关闭节点的无线通信模块、数据采集 模块等以节省能耗，即让其置于睡眠状态。为控制子节点选择合适的地点，提供较充足的能 源，以便延长节点使用寿命，提高监测

10、预警系统有效性。在软件设计上,通过动态电源管理 （Dy2namic Power Management ,DPM）技术使系统各个部分都运行在节能模式。在关闭空闲 模块状态下，传感器节点或其他部分将被关闭或者处于低功耗状态，直到有“感兴趣”的事 件发生。4结束语 随着科学技术的不断发展，我们的监测技术已经越来越多，技术的发展也越来越完善 随着遥感卫星科技的不断进步，我们利用高科技手段作为监测工具的趋势已经日趋明显。我 们需要从日新月异的科技发展中找到适合我们专业的方法。目前的滑坡监测不仅仅是单个监 测方法就能完成的，需要我们综合运用各种监测手段，将他们有效的结合在一起。每个监测 方法都有自己的优点

11、和缺点，几个方法综合使用就能互补，更好地为滑坡监测服务。从而减 少滑坡带来的危害与损失。参考文献1 分布式光纤传感技术在滑坡监测中的应用史彦新1, 2 , 张青2 , 孟宪玮21. 中国地质大学地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室, 北京1000832. 中国地质调查局水文地质环境地质调查中心, 河北保定0710512 滑坡变形监测技术的最新进展冯春1 ，张军2 ，李世海1 ，许利凯11中国科学院力学研究所，北京100190; 2 重庆市地质环境监测总站，重庆400015）3 一种基于无线传感器网络的滑坡监测系统设计李 波,赖于树,黄 倩,文建祥（重庆三峡学院 重庆 404000）4 滑坡地

12、质灾害监测方法综述刘 东（湖南化工地质工程勘察院,湖南长沙410004）5 BOTDR光纤温度监测技术在土木工程中得应用研究崔何亮，施斌徐洪钟，张丹，丁勇（南京大学地球环境计算工程研究所，江苏南京210093）6 TDR 测试技术在岩土工程中的应用陈赟,陈仁朋,陈云敏1. 浙江大学软弱土和环境土工教育部重点实验室，浙江杭州310058；2. 浙江大学岩土工程研究所，浙江杭州 310058；3.浙江大学建筑设计研究院，浙江杭州 310027）7 GPS 技术在滑坡变形监测中的应用俞得响1 ，邹双朝21 中铁渤海铁路轮渡有限责任公司，山东烟台264000；2 长江科学院工程安全监测与防治研究所，湖

13、北武汉430010）8 滑坡监测的指标体系与技术方法周平根（中国地质环境监测院, 北京 100081）9 矿山滑坡天线阵列变形监测系统的方案与测试常松卫1，邹进贵2，袁细保3，张洪波2，邹双朝2（1. 河南省新密市国土资源局，河南新密452370；2. 武汉大学测绘学院，湖北武汉430079；3. 江西省测绘局第一测绘院，江西南昌330001）10 滑坡监测的一种新技术天线阵列滑坡监测系统邹双朝, 王新洲 , 邹进贵长江科学院工程安全所, 武汉 430010 武汉大学灾害监测与防治研究中心, 武汉 43007911基于光纤传感的边坡工程监测技术朱鸿鹄1 , 殷建华1 , 洪成雨1 , 靳 伟2 , 何毅良3 （11香港理工大学土木及结构工程学系, 香港; 21香港理工大学电机工程学系, 香港;31香港奥雅纳工程顾问有限公司, 香港）12滑坡防治技术理论探讨与工程实践商真平 魏玉虎 姚兰兰等编著黄河水利出版社13滑坡文集（第十九集）