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【摘要】介绍了一种边坡位移监测系统，可以实现对边坡的岩土体动态运移情况进行监测。最终实现数字化、自动化、可靠性高，并能实施长期监测，具有预警功能的监测系统。
【关键词】边坡监测；监测系统
Application of Slope Displacement Monitoring System in Geological Hazards
Chen Hao
（Xi'an Xinghang Municipal Design and Research Institute Co.， LtdXi'anShanxi710000）
【Abstract】This paper introduces a slope displacement monitoring system， which can monitor the dynamic movement of rock and soil mass of slope. And ultimately the realization of digital， automated， high reliability， and can implement long-term monitoring， with early warning function of the monitoring system.
【Key words】Slope monitoring；Monitoring system
1. 引言：
随着现代化电子信息技术的普及应用，将自动化监测系统应用于山体边坡失稳滑坡已经屡见不鲜。位于我国云南省红河州地质灾害监测预警示范区建设项目于2014年开始实施，并在2015年度完成。
2. 红河州地质灾害监测预警示范区建设项目所应用的自动化监测系统
2.1红河地质灾害信息平台是专门针对地质灾害监测预警应用开发的专业软件，是2013年云南省地质灾害监测预警示范区建设项目第三标段监测预警系统平台软件的重要组成，该平台软件主要用于对系统的整体管理和信息发布智能评判。平台通过通讯系统获取相关的监测站数据，并进行存储、图形化处理和输入输出（无线LED显示、无线广播等） ，并且通过预警信息发布平台对指定区域和人员发布相关信息。该平台软件为运行人员提供了保存和处理滑坡点安全信息的现代化手段，以便利用滑坡点安全监测数据和各种安全信息对滑坡点性态作出分析判断，生成有关报表和图形，作好滑坡点居民安全和管理工作。
2.2对红河州区域布设滑坡专业监测预警设备进行实时监测，主要工作内容包括：
（1）对拟选定的地质灾害隐患点进行现场调查或勘查；
（2）对监测预警设备安装点位进行选择，并对监测预警设备进行安装、调试及防护；
（3）建立统一的地质灾害监测预警信息平台，保证监测数据及时有效传输到云南省地质环境监测院和州级、县级监测预警信息平台。
3. 技术方案
3.1根据边坡情况及监测需求，本次监测拟设以下监测项目（见图1）：
（1）表面位移监测，即边坡的表面三维位移量（X，Y，Z）；
（2）深部位移监测，主要为了观察边坡体内部位移变化情况；
（3）相对位移监测，主要为地表裂缝的监测；
（4）地下水监测，主要监测地下水位、水温等的变化情况；
（5）降雨量监测，降水对边坡体有冲蚀作用，是引起滑坡的主要原因。
3.2表面位移监测。
（1）表面位移监测，首先在变形区外寻一稳定的地点，建立观测墩，此点即是基准站。在变形区的关键点（如坡顶）建立观测墩，即是监测站。在观测墩上安放GNSS仪器设备，仪器设备24小时不间断监测位置信息，并将其上传至服务器，通过监测软件地对基准站与监测站的数据进行解算，从而实现对整个高危坡体的高精度位移监测。
（2）表面位移监测是基于GNSS技术，其GNSS设备能够全天候作业，几乎不受气候影响，各个设备间也不需通视，这就克服了传统监测方法对地理环境依赖很大的缺点（表面位移监测设备示意图见图2）。
3.3深部位移监测。
（1）深部位移监测是对监测结构体内部结构的扰度变形的直接反应，是影响变形结构体稳定的重要因素。结合表面位移监测，可以立体反应结构体的变形情况。
（2）内部位移监测是通过在变形区打孔，埋设专门的内部位移监测设备，实时的采集内部位移数据发到服务器上，从而完成内部位移监测；内部位移监测主要的监测设备为固定式测斜仪，通过钻孔方式，将测斜探头通过连杆方式埋入地下，当坝体内部有位移变化时，测斜探头随之倾斜，信号电缆引入地面接收设备，从而可精确测出水平位移量ΔX，ΔY或倾角（内部位移示意图见图3）。
（3）每个内部位移监测点采用一组内部测斜仪，对结构体内部结构的扰度变形进行实时、连续的监测，所用设备为GN系列固定式测斜仪。监测点位的选取需要结合地质勘查报告和现场地形情况确定。在每个孔位不同深度安装一组（N支）固定式测斜仪，仪器沿着铅垂线的方向在变形面的指定勘测位置进行安装。
（4）固定式测斜仪由固定式测斜仪、测杆、导向轮、连接软缆、传输电缆等组成。测斜仪采用的是耐冲击型倾斜传感器，可靠性好稳定时间快，安装附件少组装方便，配合测斜管使用，可方便实现测量的自动化，广泛适用于测量土石坝、面板坝、边坡、路基、基坑、岩体滑坡等结构物的水平或垂直位移、垂直沉降及滑坡的监测。
3.4相对位移监测-地表裂缝监测。
（1）监测滑坡、崩塌重点变形部位裂缝、崩滑面/带等两侧点与点之间的相对位移量，包括张开、闭合、错动等。
（2）VW系列位移计主要以可伸缩测杆为主。安装简便，使用方便，待机状态过程不消耗电能，需要监测时，通过系统软件控制开启即可，不需要人工进行干预。监测点数据经前端集成软件处理。
（3）当被测结构物发生变形时将会引起位移计的位移，经万向连轴节传递给二级机械负放大机构，经负放大后的位移传递给振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出被测结构物的位移量。
3.5地下水监测。
（1）地下水的变化往往对灾害点的加速恶化起到很大作用。因此地下水监测项目，是一项重要的监测项目。
（2）在关键点钻孔，在孔内安放水压力传感器，当地下水位有变化时，水压力使设备频率发生改变，信号通过光缆传输至信号解调器，即可得出监测孔内的水位、水温等参数。监测站采用VWP系列渗压计进行测量。
3.6降雨量监测。
（1）滑坡、崩塌的发生与降雨量、降雨持续时间、降雨雨型有着密切的关系，不同雨型的降雨诱发地质灾害的机制具有明显的差异。台风降雨型、持续强降雨型、局部暴雨型诱发地质灾害的规模、时间等有着各自的特点。在变形监测点设置1个降雨量监测站，加强对变形点降雨量的实时监控，有利于分析变形体的安全情况，为灾害预警提供可靠的参数。
（2）系统采用的雨量监测站由雨量计及PVC立柱墩（或镀锌钢支架，视具体情况而定）等组成，雨量计采用JD系列雨量计。具有雨量数据智能采集，长期存储和远距离传输功能。
4. 结论
边坡位移监测装置与传统的边坡监测大地测量方法相比，具有以下显著优点：
（1）边坡内部监测可以很好的反映出边坡内部土体地运移情况；
（2）误差率小，避免以往测量法人为因素造成的误差；
（3）自动化程度高，无需人为过多地操作，测量结果直接由普通显示器显示出来；
（4）具有预警功能。此系统可以根据现场实际情况设定初始参数定义预警界限，当信号发射装置到达并超过预警界限时进行报警提示。
参考文献
[1]姜晨光，贺勇，蔡伟，等. GPS-RTK露天矿边坡监测系统的研究[J]. 仪器仪表学报.
[2]《自然灾害学报》， 2008， 17（3）：69-74.
【关键词】边坡监测；监测系统
Application of Slope Displacement Monitoring System in Geological Hazards
Chen Hao
（Xi'an Xinghang Municipal Design and Research Institute Co.， LtdXi'anShanxi710000）
【Abstract】This paper introduces a slope displacement monitoring system， which can monitor the dynamic movement of rock and soil mass of slope. And ultimately the realization of digital， automated， high reliability， and can implement long-term monitoring， with early warning function of the monitoring system.
【Key words】Slope monitoring；Monitoring system
1. 引言：
随着现代化电子信息技术的普及应用，将自动化监测系统应用于山体边坡失稳滑坡已经屡见不鲜。位于我国云南省红河州地质灾害监测预警示范区建设项目于2014年开始实施，并在2015年度完成。
2. 红河州地质灾害监测预警示范区建设项目所应用的自动化监测系统
2.1红河地质灾害信息平台是专门针对地质灾害监测预警应用开发的专业软件，是2013年云南省地质灾害监测预警示范区建设项目第三标段监测预警系统平台软件的重要组成，该平台软件主要用于对系统的整体管理和信息发布智能评判。平台通过通讯系统获取相关的监测站数据，并进行存储、图形化处理和输入输出（无线LED显示、无线广播等） ，并且通过预警信息发布平台对指定区域和人员发布相关信息。该平台软件为运行人员提供了保存和处理滑坡点安全信息的现代化手段，以便利用滑坡点安全监测数据和各种安全信息对滑坡点性态作出分析判断，生成有关报表和图形，作好滑坡点居民安全和管理工作。
2.2对红河州区域布设滑坡专业监测预警设备进行实时监测，主要工作内容包括：
（1）对拟选定的地质灾害隐患点进行现场调查或勘查；
（2）对监测预警设备安装点位进行选择，并对监测预警设备进行安装、调试及防护；
（3）建立统一的地质灾害监测预警信息平台，保证监测数据及时有效传输到云南省地质环境监测院和州级、县级监测预警信息平台。
3. 技术方案
3.1根据边坡情况及监测需求，本次监测拟设以下监测项目（见图1）：
（1）表面位移监测，即边坡的表面三维位移量（X，Y，Z）；
（2）深部位移监测，主要为了观察边坡体内部位移变化情况；
（3）相对位移监测，主要为地表裂缝的监测；
（4）地下水监测，主要监测地下水位、水温等的变化情况；
（5）降雨量监测，降水对边坡体有冲蚀作用，是引起滑坡的主要原因。
3.2表面位移监测。
（1）表面位移监测，首先在变形区外寻一稳定的地点，建立观测墩，此点即是基准站。在变形区的关键点（如坡顶）建立观测墩，即是监测站。在观测墩上安放GNSS仪器设备，仪器设备24小时不间断监测位置信息，并将其上传至服务器，通过监测软件地对基准站与监测站的数据进行解算，从而实现对整个高危坡体的高精度位移监测。
（2）表面位移监测是基于GNSS技术，其GNSS设备能够全天候作业，几乎不受气候影响，各个设备间也不需通视，这就克服了传统监测方法对地理环境依赖很大的缺点（表面位移监测设备示意图见图2）。
3.3深部位移监测。
（1）深部位移监测是对监测结构体内部结构的扰度变形的直接反应，是影响变形结构体稳定的重要因素。结合表面位移监测，可以立体反应结构体的变形情况。
（2）内部位移监测是通过在变形区打孔，埋设专门的内部位移监测设备，实时的采集内部位移数据发到服务器上，从而完成内部位移监测；内部位移监测主要的监测设备为固定式测斜仪，通过钻孔方式，将测斜探头通过连杆方式埋入地下，当坝体内部有位移变化时，测斜探头随之倾斜，信号电缆引入地面接收设备，从而可精确测出水平位移量ΔX，ΔY或倾角（内部位移示意图见图3）。
（3）每个内部位移监测点采用一组内部测斜仪，对结构体内部结构的扰度变形进行实时、连续的监测，所用设备为GN系列固定式测斜仪。监测点位的选取需要结合地质勘查报告和现场地形情况确定。在每个孔位不同深度安装一组（N支）固定式测斜仪，仪器沿着铅垂线的方向在变形面的指定勘测位置进行安装。
（4）固定式测斜仪由固定式测斜仪、测杆、导向轮、连接软缆、传输电缆等组成。测斜仪采用的是耐冲击型倾斜传感器，可靠性好稳定时间快，安装附件少组装方便，配合测斜管使用，可方便实现测量的自动化，广泛适用于测量土石坝、面板坝、边坡、路基、基坑、岩体滑坡等结构物的水平或垂直位移、垂直沉降及滑坡的监测。
3.4相对位移监测-地表裂缝监测。
（1）监测滑坡、崩塌重点变形部位裂缝、崩滑面/带等两侧点与点之间的相对位移量，包括张开、闭合、错动等。
（2）VW系列位移计主要以可伸缩测杆为主。安装简便，使用方便，待机状态过程不消耗电能，需要监测时，通过系统软件控制开启即可，不需要人工进行干预。监测点数据经前端集成软件处理。
（3）当被测结构物发生变形时将会引起位移计的位移，经万向连轴节传递给二级机械负放大机构，经负放大后的位移传递给振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出被测结构物的位移量。
3.5地下水监测。
（1）地下水的变化往往对灾害点的加速恶化起到很大作用。因此地下水监测项目，是一项重要的监测项目。
（2）在关键点钻孔，在孔内安放水压力传感器，当地下水位有变化时，水压力使设备频率发生改变，信号通过光缆传输至信号解调器，即可得出监测孔内的水位、水温等参数。监测站采用VWP系列渗压计进行测量。
3.6降雨量监测。
（1）滑坡、崩塌的发生与降雨量、降雨持续时间、降雨雨型有着密切的关系，不同雨型的降雨诱发地质灾害的机制具有明显的差异。台风降雨型、持续强降雨型、局部暴雨型诱发地质灾害的规模、时间等有着各自的特点。在变形监测点设置1个降雨量监测站，加强对变形点降雨量的实时监控，有利于分析变形体的安全情况，为灾害预警提供可靠的参数。
（2）系统采用的雨量监测站由雨量计及PVC立柱墩（或镀锌钢支架，视具体情况而定）等组成，雨量计采用JD系列雨量计。具有雨量数据智能采集，长期存储和远距离传输功能。
4. 结论
边坡位移监测装置与传统的边坡监测大地测量方法相比，具有以下显著优点：
（1）边坡内部监测可以很好的反映出边坡内部土体地运移情况；
（2）误差率小，避免以往测量法人为因素造成的误差；
（3）自动化程度高，无需人为过多地操作，测量结果直接由普通显示器显示出来；
（4）具有预警功能。此系统可以根据现场实际情况设定初始参数定义预警界限，当信号发射装置到达并超过预警界限时进行报警提示。
参考文献
[1]姜晨光，贺勇，蔡伟，等. GPS-RTK露天矿边坡监测系统的研究[J]. 仪器仪表学报.
[2]《自然灾害学报》， 2008， 17（3）：69-74.