關(guān)于地質(zhì)滑坡變形監(jiān)測方法的理論探究

■劉朝輝　田峰

（華北地質(zhì)勘查局五一九大隊　河北　保定　071000）

關(guān)于地質(zhì)滑坡變形監(jiān)測方法的理論探究

■劉朝輝田峰

（華北地質(zhì)勘查局五一九大隊河北保定071000）

近年來，地質(zhì)滑坡變形監(jiān)測得到了快速發(fā)展和廣泛關(guān)注，研究其相關(guān)方法及理論有著重要意義。本文首先對相關(guān)內(nèi)容做了概述，分析了變形監(jiān)測技術(shù)與方法的理論。在探討常見數(shù)字化數(shù)據(jù)采集儀器與技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合相關(guān)實踐經(jīng)驗，研究了GPS技術(shù)在滑坡變形監(jiān)測中的應(yīng)用。希望本文的研究，對滑坡變形監(jiān)測相關(guān)實踐能夠起到參考作用。

地質(zhì)滑坡變形監(jiān)測方法理論

1　前言

作為地質(zhì)行業(yè)的重要工作之一，滑坡變形監(jiān)測方法的關(guān)鍵地位不言而喻。該項課題的研究，將會更好地提升對地質(zhì)滑坡變形監(jiān)測方法理論的掌控力度，從而有效優(yōu)化地質(zhì)滑坡變形監(jiān)測相關(guān)工作的整體效果。

2　概述

隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展并伴隨著建立了一些大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施，在未來幾十年內(nèi)我國將陸續(xù)建成許許多多的大型水利工程。對于著些工程的建設(shè)完工，這必然會促進國民經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，但是也存在著許多的問題，例如導(dǎo)致庫岸邊坡所在的地質(zhì)環(huán)境發(fā)生重大的變化經(jīng)常是由于庫區(qū)的高蓄水所引發(fā)的，這樣的加劇工作區(qū)域不僅會產(chǎn)生古滑坡更會產(chǎn)生新的滑坡。地質(zhì)變形監(jiān)測，即是通過利用專門的測量儀器和科學(xué)的測量方法對建筑工程中變形體的變形問題進行有效監(jiān)測，其主要任務(wù)在于確定因各種外部荷載作用于建筑體導(dǎo)致變形體形狀、大小及空間位置發(fā)生變化，這里既包括自然形成，也包括認(rèn)為原因所致。通常我們認(rèn)為，變形監(jiān)測是人通過變形現(xiàn)象來獲取科學(xué)認(rèn)識、檢驗理論或假設(shè)一種必要科學(xué)手段。

3　變形監(jiān)測技術(shù)與方法的理論

在20世紀(jì)80年代初期，地質(zhì)變形監(jiān)測在當(dāng)前主要還是依靠相對比較常規(guī)的近距離特殊的地面測量手段。比較常規(guī)的近距離地面測量則經(jīng)常通過利用如經(jīng)緯儀、水平儀、測距儀或全站儀等進行相關(guān)點位的地質(zhì)變形測量，雖然比較普通，但其優(yōu)勢則是能夠有效監(jiān)測出測量對象的整體變形狀態(tài)，且同時可以適用于多種不同精度要求或不同類型的變形體變形監(jiān)測任務(wù)，最終所取得的數(shù)據(jù)結(jié)果是絕對的。但是，不可避免的劣勢則在于依仗非常多的外業(yè)工作量，且在外業(yè)操作過程中多會受到如監(jiān)測布設(shè)點受現(xiàn)場地形、地貌干擾多的問題，實則難以全自動化展開測量工作。而這里所說的特殊測量手段即是指涉及應(yīng)變測量、準(zhǔn)直測量或傾斜測量三種特殊情況的應(yīng)用監(jiān)測方法，由于這種監(jiān)測手段的操作過程相對比較簡單，且能夠監(jiān)測變形體的內(nèi)部變形狀態(tài)，實現(xiàn)自動化監(jiān)測相對較為容易些都是這種特殊監(jiān)測手段突出的優(yōu)勢。隨著近十年來我國科學(xué)生產(chǎn)技術(shù)水平的突飛猛進，對有關(guān)地質(zhì)變形監(jiān)測要求更為嚴(yán)格的同時，地質(zhì)變形監(jiān)測的技術(shù)手段也進一步得到了良好的發(fā)展。更為先進的數(shù)據(jù)采集儀器代代更新，無疑對推動地質(zhì)變形監(jiān)測的技術(shù)發(fā)展百利而無一害。如數(shù)字化的近景攝影技術(shù)、GPS技術(shù)、高自動化全站儀、三維激光掃描技術(shù)、激光跟蹤技術(shù)、激光雷達(dá)技術(shù)、關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測量以及IndoorGPS技術(shù)等。

4　常見的數(shù)字化數(shù)據(jù)采集儀器與技術(shù)

（1）GPS技術(shù)。GPS技術(shù)，中文全稱全球衛(wèi)星空間定位技術(shù)。該類技術(shù)在地質(zhì)滑坡變形監(jiān)測中的應(yīng)用極有意義，基本上實現(xiàn)了對傳統(tǒng)地質(zhì)滑坡變形監(jiān)測技術(shù)的改革。GPS技術(shù)當(dāng)前在地質(zhì)滑坡變形監(jiān)測中的應(yīng)用比較廣泛，且獲得監(jiān)測結(jié)果與監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性也相對較高，因此能充分適用于建筑工程地質(zhì)滑坡、大壩壩體變形等測量工作。比起其他監(jiān)測技術(shù)，該技術(shù)具有的優(yōu)點包括：大范圍測量時依然能獲得精確的測量數(shù)據(jù)，且基線長度一旦達(dá)到10km及以上，該技術(shù)的測量應(yīng)用精度可相應(yīng)達(dá)到10-6-10-7；比起傳統(tǒng)的近距離地面測量，GPS技術(shù)地方操作性能更加良好；采用該技術(shù)測量建筑變形體的變形情況時，監(jiān)測工作并不會受到天氣等條件影響，即使是在陰雨天氣下，GPS數(shù)據(jù)傳輸并不會發(fā)生間斷，反而能在陰雨等惡劣天氣中對系統(tǒng)內(nèi)部所產(chǎn)生一切問題進行控制；業(yè)務(wù)內(nèi)所有文字記錄、數(shù)量核算等工作都可自動化完成，這一功能能充分保證GPS技術(shù)測量結(jié)果的可靠性，起到降低測量工作人員勞務(wù)量的作用；各個測量布設(shè)點之間無需完全通視，選擇布設(shè)點位也不受地形、地貌的干擾；測量布設(shè)點位的三維空間坐標(biāo)可以同步測定；其七，應(yīng)用GPS技術(shù)所花費的建網(wǎng)費用僅僅是常規(guī)大地測量技術(shù)所需花費建網(wǎng)費用的1/3不到，經(jīng)濟效益更優(yōu)。（2）自動全站儀。自動全站儀技術(shù)的應(yīng)用也可實現(xiàn)對建筑變形體的變形程度、大小等有效監(jiān)測，幫助相關(guān)工作人員及時掌握，充分了解建筑地質(zhì)的滑坡與變形情況。作一種性能良好、質(zhì)量完善的自動化測量儀器，地質(zhì)滑坡變形監(jiān)測工作中應(yīng)用到的自動全站儀具有高效率、高準(zhǔn)確性等測量優(yōu)點，能對施工現(xiàn)場地質(zhì)情況進行全方位監(jiān)測。自動全站儀儀器在工作時，工作方式要根據(jù)現(xiàn)場實地情況加以選擇，保證工作方式選擇的正確性。自動全站儀工作方式主要包括兩種，即固定式全自動持續(xù)監(jiān)測和移動式監(jiān)測。固定式全自動化變形監(jiān)測可實現(xiàn)全天候無人值守連續(xù)監(jiān)測，明顯具有更為高效、更準(zhǔn)確的工作特點。（3）三維激光掃描儀。三維激光掃描測距技術(shù)在我國已經(jīng)發(fā)展了近二十年時間，但是對于更為新型的非接觸式三維激光掃描技術(shù)則僅僅在最近幾年來跟隨著自控控制技術(shù)水平的發(fā)展和提高而得到更為廣泛地推廣和應(yīng)用空間，主要具有檢測均衡的特點。三維激光掃描儀的應(yīng)用相信在未來一段時間內(nèi)還會得到更為深入的拓展和應(yīng)用。由于三維激光掃描技術(shù)可以在極短的時間內(nèi)完成對實體形變發(fā)生前后表面監(jiān)測布設(shè)點的三維空間坐標(biāo)進行即時抓取，并最終以“點云”數(shù)據(jù)的形式被存儲于計算機數(shù)據(jù)庫中，從而快速實現(xiàn)了建立三維空間模型的過程，并有效提取點、線、面和體的基本制圖數(shù)據(jù)實現(xiàn)完整的“實景復(fù)制”。

5　GPS技術(shù)在滑坡變形監(jiān)測中的應(yīng)用

5.1網(wǎng)點布設(shè)

監(jiān)測網(wǎng)點布設(shè)由基準(zhǔn)網(wǎng)和變形網(wǎng)兩個組成部分構(gòu)成。在基準(zhǔn)網(wǎng)點控制中，比較地質(zhì)滑坡監(jiān)測點不同時刻觀測量和首期觀測值之間的坐標(biāo)差值，即可以判斷出地質(zhì)滑坡體的穩(wěn)定性。監(jiān)測網(wǎng)點一般根據(jù)滑坡體的特點進行選擇，這些網(wǎng)點必需能反映出滑坡體的整體變形方向和量值，同時也需反映滑坡體的范圍變形速率。

5.2數(shù)據(jù)采集

基準(zhǔn)點的外業(yè)觀測通常是利用至少兩臺雙頻接收機，監(jiān)測點則利用至少六臺單頻接收機。采用靜態(tài)相對的定位辦法在監(jiān)測范圍內(nèi)進行數(shù)據(jù)采集。觀測過程中，基準(zhǔn)點的觀測分為三個時段，每個時段設(shè)定為4h，且在一個監(jiān)測點要保證連續(xù)觀測2h，并即時采集需要的有效原始數(shù)據(jù)。

5.3數(shù)據(jù)處理

在對GPS監(jiān)測網(wǎng)點進行變形監(jiān)測時，首先要采取強制對中措施來保證對中的精度在1mm以內(nèi)，同時也要保證在高程方向上的監(jiān)測精度，必要時可采用固定天線高的方法來避免天線高的測量偏差。而對地質(zhì)滑坡體進行變形監(jiān)測中，外業(yè)觀測質(zhì)量合格僅僅能夠說明GPS監(jiān)測布設(shè)網(wǎng)點沒有出現(xiàn)過大的粗差，監(jiān)測網(wǎng)中是否還含有小誤差或異常值則需要通過計算網(wǎng)平差和相關(guān)的質(zhì)量評價最終確定。

6　結(jié)束語

綜上所述，加強對地質(zhì)滑坡變形監(jiān)測方法的研究分析，對于其良好實踐效果的取得有著十分重要的意義，因此在今后的實踐中，應(yīng)該加強對地質(zhì)滑坡變形監(jiān)測的重視程度，并注重具體實施策略與方案的可行性與客觀性。

F407.1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-9-205-2