【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，定期采用調(diào)查路線穿越塌岸區(qū)。主要觀察邊坡滑塌跡象、地表變形、地表水系、植被情況、地面及結(jié)構(gòu)物裂縫發(fā)育發(fā)展情況等，為判斷邊坡穩(wěn)定性發(fā)展趨勢(shì)提供第一手資料。4. 集成GPS的多傳感器滑坡自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)如上圖所示，通過(guò)在潛在滑坡體的適當(dāng)位置布置專門的監(jiān)測(cè)儀器，用來(lái)監(jiān)測(cè)滑坡體的地表位移、表面裂縫、深部位移、傾斜變形、地下水位以及環(huán)境降雨量，這些監(jiān)測(cè)儀器通過(guò)專門的數(shù)據(jù)采集裝置進(jìn)行自動(dòng)采集并記錄，再通過(guò)GPRS無(wú)線傳輸方式將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程的中心數(shù)據(jù)接收站，遠(yuǎn)程中心數(shù)據(jù)接收站只需要一臺(tái)臺(tái)式機(jī)配合相應(yīng)的Internet網(wǎng)絡(luò)（需要公網(wǎng)IP或ADSL），通過(guò)配套的數(shù)據(jù)采集軟件即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)采集、實(shí)時(shí)監(jiān)控、異常測(cè)值報(bào)警的目的，從而可遠(yuǎn)程監(jiān)控該滑坡體的地表位移、深部變形和相應(yīng)的變形速率，以及環(huán)境量變化等實(shí)時(shí)狀況，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)態(tài)監(jiān)控滑坡體變形發(fā)展及災(zāi)害預(yù)警。 對(duì)于高危滑坡體或高邊坡，以其變形監(jiān)測(cè)為重點(diǎn)，即對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象在表面布設(shè)若干個(gè)GPS位移測(cè)點(diǎn)，同時(shí)在兩個(gè)不同高程各布設(shè)一套深部位移監(jiān)測(cè)儀器，共同監(jiān)測(cè)邊坡或滑坡體的位移變形或傾斜情況，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其穩(wěn)定情況。對(duì)處于高地下水區(qū)域的邊坡或滑坡體，可以增設(shè)一個(gè)地下水位觀測(cè)點(diǎn)。考慮到降雨對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的誘發(fā)作用，需要布置一個(gè)雨量觀測(cè)點(diǎn)。 （1）地表（整體）位移監(jiān)測(cè)采用中海達(dá)GPS進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用香港理工大學(xué)的多天線與單天線混合GPS變形監(jiān)測(cè)技術(shù),即在不改變已有GPS接收機(jī)的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過(guò)一個(gè)附加的GPS多天線轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)GMS（GPS Multiantenna Switch）來(lái)實(shí)現(xiàn)一臺(tái)接收機(jī)機(jī)多個(gè)天線的時(shí)分單通連接，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多天線，從而達(dá)到節(jié)省硬件費(fèi)用的目的。該系統(tǒng)目前分別在韓國(guó)和臺(tái)灣的高速公路邊坡上安裝了該套系統(tǒng)，運(yùn)行狀況良好。實(shí)踐證明，一機(jī)多天線系統(tǒng)適用于滑坡、大壩、工業(yè)廠房等緩慢變形的連續(xù)運(yùn)行自動(dòng)化變形監(jiān)測(cè)。當(dāng)滑坡監(jiān)測(cè)的部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)比較分散時(shí)，可以采用單機(jī)單天線模式，以避免天線電纜過(guò)長(zhǎng)而帶來(lái)的信號(hào)衰減過(guò)多和施工困難。GPS變形監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)是整個(gè)滑坡變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中最主要的部分，也是最復(fù)雜的部分，為此該子系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案將在第5節(jié)詳細(xì)進(jìn)行說(shuō)明。（2）內(nèi)部變形監(jiān)測(cè) 滑坡體或邊坡的內(nèi)部變形觀測(cè)，依據(jù)其具體情況可采用垂直坡面鉆孔安裝多點(diǎn)位移計(jì)或鉆孔安裝垂直測(cè)斜管配固定測(cè)斜儀。固定式側(cè)斜儀具有以下優(yōu)點(diǎn)：? 避免人工讀數(shù)和記錄引起的人為誤差 ；? 可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程及惡劣天氣下采集數(shù)據(jù) ；? 每天可以進(jìn)行24小時(shí)的連續(xù)監(jiān)測(cè)，特別是快到臨界變化時(shí)，能在事態(tài)惡 化之前采取處理措施 ? 可以準(zhǔn)確記錄失事事件的時(shí)間，使之與外部因素相關(guān)聯(lián)，比如降雨、地震、人工建造活動(dòng)，便于監(jiān)測(cè)小組分析事故原因； ? 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以按程序步驟監(jiān)測(cè)限定的閾值、變化速率，從而能在超出預(yù)定的極限值時(shí)自動(dòng)報(bào)警。 具體安裝如下： u 鉆孔：在期望的測(cè)量位置，鉆一定深度的測(cè)量孔，注意對(duì)基準(zhǔn)位置進(jìn)行相應(yīng)的工程處理。 u 安裝測(cè)斜管：由于雅安的位移監(jiān)測(cè)已進(jìn)行很長(zhǎng)時(shí)間，對(duì)位移量和位移方向都已了解，所以準(zhǔn)備采用單傳感器探頭，要求安裝測(cè)斜管時(shí)，將導(dǎo)槽方向?qū)?zhǔn)已知偏移方向。 u 回填灌漿：灌漿過(guò)程中要注意在測(cè)斜管中加清水平衡，避免測(cè)斜管浮起。首次灌漿后，漿液會(huì)有所回落，屆時(shí)需進(jìn)行補(bǔ)灌。 u 固定式測(cè)斜儀安裝：首先，按照設(shè)計(jì)位置，截取安裝連接桿，通過(guò)安裝連接桿將各探頭串接，組成傳感器串（也可在下放過(guò)程中連接）；接著在管口位置安裝頂部夾具，通過(guò)夾具支撐傳感器串，將傳感器串的導(dǎo)輪方向?qū)?zhǔn)測(cè)斜管的導(dǎo)槽方向，慢慢將傳感器串放入設(shè)計(jì)位置；最后，將傳感器串固定在頂部夾具上。（3）地下水監(jiān)測(cè)（如果需要的話） 邊坡或滑坡體處于高地下水區(qū)域，地下水的變化往往對(duì)災(zāi)害點(diǎn)加速惡化起很大作用，因此建議在這樣的地方增設(shè)地下水觀測(cè)項(xiàng)目，布設(shè)一個(gè)測(cè)點(diǎn)，采用鉆孔安裝一支滲壓計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)地下水監(jiān)測(cè)。（4）降雨量監(jiān)測(cè)（如果需要的話） 滑坡體或邊坡的環(huán)境量監(jiān)測(cè)一般多采用降雨量作為環(huán)境的主要技術(shù)要求，可根據(jù)地形條件和周圍環(huán)境的情況在合適的地方布置一個(gè)雨量監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)。 在野外高邊坡或滑坡體安裝監(jiān)測(cè)儀器后，由于地勢(shì)險(xiǎn)要，場(chǎng)地有限，現(xiàn)場(chǎng)大多無(wú)法提供便利、安全的人行通道及配套供電設(shè)施，特別是在汛期或梅雨季節(jié)需要加密監(jiān)測(cè)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)塌方、落石及滑坡還將會(huì)威脅到監(jiān)測(cè)人員的生命安全。但要獲取第一手的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，沿線散布的監(jiān)測(cè)儀器，采用人工觀測(cè)方式不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低，受道路條件或天氣的影響，往往還不能及時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)。采用常規(guī)的數(shù)據(jù)采集裝置由于體積大、功耗高、通訊布線難度大，在現(xiàn)場(chǎng)無(wú)電源供應(yīng)的環(huán)境下也難以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期自動(dòng)監(jiān)測(cè)，因此非常有必要需要選擇低功耗的數(shù)據(jù)采集設(shè)備。對(duì)于GPS變形監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，中海達(dá)新推出的專門用于變形監(jiān)測(cè)的接收機(jī)本身具有數(shù)據(jù)采集的模塊，其數(shù)據(jù)通過(guò)內(nèi)置的GPRS模塊無(wú)線傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心，具體模式請(qǐng)參考本方案第5節(jié)。對(duì)于測(cè)斜儀、地下水位計(jì)等傳感器的數(shù)據(jù)采集，由于其數(shù)據(jù)量小，一般采用通用的智能型數(shù)據(jù)采集器，多個(gè)傳感器功用一個(gè)數(shù)據(jù)采集器。以下是BGK8001型智能數(shù)據(jù)記錄儀一些功能和特點(diǎn)： u BGK8001型智能記錄儀為1臺(tái)微功耗設(shè)計(jì)的振弦式數(shù)據(jù)采集儀，采用全內(nèi)置全密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。只需使用4節(jié)1號(hào)（D型）堿性干電池供電，正常采集數(shù)時(shí)在不更換電池的情況下可連續(xù)工作時(shí)間可達(dá)1年以上，也可選用外接直流電源、交流適配器或太陽(yáng)能電池供電。 u BGK8001數(shù)據(jù)采集儀適合任何無(wú)電源及人工觀測(cè)難以接近的環(huán)境下的數(shù)據(jù)采集，每臺(tái)BGK8001最多可提供6支傳感器接入通道，必要時(shí)還可接入一支氣溫計(jì)與一臺(tái)翻斗式雨量計(jì)以監(jiān)測(cè)環(huán)境量。 u BGK8001數(shù)據(jù)采集儀內(nèi)置的256K容量存儲(chǔ)器,可儲(chǔ)存3000組/通道觀測(cè)數(shù)據(jù),保證即便通訊故障情況下數(shù)據(jù)仍可持續(xù)采集而不會(huì)丟失。此外，每臺(tái)BGK8001數(shù)據(jù)采集儀均可作為一個(gè)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行組網(wǎng)，以形成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 u BGK8001數(shù)據(jù)采集儀具有多種通訊方式，可內(nèi)置一臺(tái)GSM調(diào)制解調(diào)器(手機(jī)通訊模塊)或GPRS模塊，在有移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)覆蓋的環(huán)境下均可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊?；?者直接選用超短波數(shù)傳電臺(tái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)線通訊，還可提供現(xiàn)場(chǎng)的有線通訊。利用GSM移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)或SMS短信通訊時(shí)，直接使用BGK8001內(nèi)部的干電池供電即可。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)不具備GSM移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)覆蓋而選用超短波無(wú)線通訊模塊（即數(shù)傳電臺(tái)）時(shí)，則需選用太陽(yáng)能電池組與蓄電池組合供電的方式。 滑坡監(jiān)測(cè)信息管理與分析系統(tǒng)主要包括三大功能：滑坡地質(zhì)地理信息管理、滑坡監(jiān)測(cè)信息管理和監(jiān)測(cè)信息分析。系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)圖如下：滑坡地質(zhì)地理信息管理模塊主要是將滑坡所在區(qū)域的地質(zhì)圖、地形圖、剖面圖、鉆孔柱狀圖以及儀器、鉆孔巖芯、地貌等照片組織起來(lái)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的管理；檢測(cè)信息管理模塊主要完成所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)所有監(jiān)測(cè)儀器的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集、處理，形成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，以用于后續(xù)分析；檢測(cè)信息分析模塊包括監(jiān)測(cè)信息隨時(shí)間變化的各種圖形顯示，各個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的關(guān)聯(lián)分析以及輔助預(yù)測(cè)分析等功能。這三大模塊通過(guò)GIS技術(shù)將滑坡空間信息和監(jiān)測(cè)信息結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)滑坡信息的系統(tǒng)化管理、快速查詢和可視化分析。 將滑坡所在區(qū)域的地形圖、剖面圖、地質(zhì)圖和鉆孔柱狀圖等圖件數(shù)字化，得到GIS中可用的矢量數(shù)據(jù)，以圖層形式加入系統(tǒng)中，監(jiān)測(cè)點(diǎn)、鉆孔、監(jiān)測(cè)設(shè)備等信息都進(jìn)行對(duì)象化以圖層形式存入GIS數(shù)據(jù)庫(kù)中。根據(jù)實(shí)際管理的需要，可將圖層分為剖面線層、地形層、建筑物曾、等高線層、地質(zhì)層等。儀器、鉆孔巖芯、地貌等照片以二進(jìn)制形式存入關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，并有相應(yīng)的照片管理子模塊進(jìn)行管理。利用GIS技術(shù)可對(duì)各種圖形進(jìn)行放大、縮小、漫游以及圖層管理等各種地圖操作功能，并實(shí)現(xiàn)滑坡體、監(jiān)測(cè)點(diǎn)、鉆孔、監(jiān)測(cè)設(shè)備的圖形與屬性的雙向交互查詢功能。通過(guò)這些功能操作，可以了解不同滑坡、監(jiān)測(cè)點(diǎn)、鉆孔等對(duì)象的空間位置、分布、特征等相關(guān)信息。 把監(jiān)測(cè)點(diǎn)、鉆孔、儀器的相關(guān)信息，如：鉆孔的編號(hào)、孔徑、深度、位置等；儀器的編號(hào)、各種參數(shù)、安裝位置等。根據(jù)監(jiān)測(cè)儀器的不同，分別具有相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理模塊，對(duì)原始監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行濾波、插值、剔除和曲線擬合等操作功能，最后得到GPS地表位移數(shù)據(jù)庫(kù)、深部位移數(shù)據(jù)庫(kù)、地下水位數(shù)據(jù)庫(kù)、空隙滲壓數(shù)據(jù)庫(kù)、雨量數(shù)據(jù)庫(kù)等。 監(jiān)測(cè)點(diǎn)、鉆孔、監(jiān)測(cè)設(shè)備等都可進(jìn)行圖形對(duì)象化，根據(jù)其具體位置以圖形符號(hào)的形式直觀的顯示在滑坡體地圖上。在地圖上點(diǎn)擊不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)即可對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行瀏覽、編輯、更新等操作，相反通過(guò)屬性查詢也可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)、設(shè)備等信息的圖形定位。 根據(jù)不同的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和所用不同的儀器監(jiān)測(cè)所得到的結(jié)果及所反映的物理量變化大小和規(guī)律，繪制成果圖表進(jìn)行分析，主要包括：（1）基本監(jiān)測(cè)信息分析；（2）監(jiān)測(cè)信息的關(guān)聯(lián)分析；（3）預(yù)測(cè)分析?；颈O(jiān)測(cè)信息分析將地表（整體）形變、深部位移滲壓、地下水位、降雨等監(jiān)測(cè)信息隨時(shí)間變化情況及深部位移沿測(cè)斜孔深度的分布以圖形方式顯示圖來(lái)。監(jiān)測(cè)信息的關(guān)聯(lián)分析包括不同監(jiān)測(cè)項(xiàng)目之間的關(guān)聯(lián)分析和相同監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的空間關(guān)聯(lián)分析，如降雨與庫(kù)水位、降雨與地下水位、地下水位與滲壓、地下水壓與變形等之間的關(guān)聯(lián)分析。系統(tǒng)可根據(jù)需要（如選擇特定的時(shí)間段）繪制相應(yīng)的圖件和報(bào)表，分析這些項(xiàng)目的關(guān)系變化規(guī)律。預(yù)測(cè)分析主要是綜合各種影響因素對(duì)滑動(dòng)帶的變形做回歸分析，繪制其未來(lái)的變形曲線，為滑坡的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)提供依據(jù)。根據(jù)被監(jiān)測(cè)對(duì)象的特點(diǎn)，GPS 用于變形監(jiān)測(cè)可分為三種應(yīng)用模式：周期性重復(fù)測(cè)量、固定連續(xù)靜態(tài)GPS監(jiān)測(cè)陣列和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。前兩種模式適用于地殼形變、大壩以及滑坡等變形量較小的緩慢變形監(jiān)測(cè)，其數(shù)據(jù)處理模式為靜態(tài)解算。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)多適用于在緩慢變形中存在突變的變形以及工程結(jié)構(gòu)物在外力作用下的振動(dòng)變形。周期性重復(fù)測(cè)量實(shí)施與常規(guī)GPS控制網(wǎng)測(cè)量基本一致，即先進(jìn)性野外數(shù)據(jù)采集，然后手動(dòng)下載數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，因此設(shè)備可以重復(fù)使用，適用于低于次/數(shù)月頻率的監(jiān)測(cè)應(yīng)用，當(dāng)監(jiān)測(cè)頻率提高時(shí)，野外數(shù)據(jù)采集的勞動(dòng)強(qiáng)度將大大提高；固定連續(xù)靜態(tài)GPS監(jiān)測(cè)陣列的實(shí)施模式與連續(xù)運(yùn)行參考站（CORS）的模式類似，所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備發(fā)送至數(shù)據(jù)中心，然后由相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理軟件自動(dòng)進(jìn)行靜態(tài)處理，其監(jiān)測(cè)頻率一般為次/幾十分鐘～數(shù)天。這種模式的缺點(diǎn)是設(shè)備必需長(zhǎng)期安裝在監(jiān)測(cè)點(diǎn)上，硬件的一次性投入較大，但如果監(jiān)測(cè)頻率要求較高的監(jiān)測(cè)應(yīng)用（如：大壩、處于滑動(dòng)期的滑坡、礦山尾礦壩、山采空區(qū)的變形監(jiān)測(cè)），則可以大大降低野外數(shù)據(jù)采集的成本，并實(shí)現(xiàn)整個(gè)監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化，提高災(zāi)害預(yù)報(bào)的實(shí)時(shí)性。216。 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)需考慮的因素：（1）位于尾礦壩體上并能夠反映尾礦壩的變形；（2）開(kāi)闊性應(yīng)較好，遮擋不嚴(yán)重，盡量避開(kāi)房屋或樹(shù)木等遮擋物；（3）應(yīng)盡量避開(kāi)水體、金屬、玻璃幕墻等強(qiáng)多路徑環(huán)境；（4）盡量避開(kāi)強(qiáng)磁場(chǎng)的干擾；（5）監(jiān)測(cè)墩建造的施工、供電、通訊等應(yīng)盡量方便。以上因素應(yīng)該首要考慮第一個(gè)，一般根據(jù)壩體的結(jié)構(gòu)和地質(zhì)條件來(lái)確定，最大壩高處、地基地形地質(zhì)變化較大處均應(yīng)布置監(jiān)測(cè)剖面。每個(gè)剖面上根據(jù)壩的高矮，在壩坡表面從上到下均勻設(shè)置若干個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。最下面一個(gè)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在壩腳外5～10m范圍內(nèi)的地面上，以用于監(jiān)測(cè)尾礦壩發(fā)生整體滑動(dòng)的可能性。在滿足第一個(gè)條件后，再根據(jù)后幾個(gè)個(gè)條件進(jìn)行調(diào)整。216。 基準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)需考慮的因素：（1）基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)位于穩(wěn)固的基巖或建筑體上；（2）基準(zhǔn)點(diǎn)距離監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)盡量近；（3）監(jiān)測(cè)墩建造的施工、供電、通訊等應(yīng)盡量方便。同樣，基準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)首先要考慮第一個(gè)條件，然后再根據(jù)后面的條件進(jìn)行調(diào)整。系統(tǒng)由數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)傳輸以及數(shù)據(jù)處理三大部分組成。即：監(jiān)測(cè)站與參考站的硬件配置是相同的，由GPS天線、GPS接收機(jī)（可采用一機(jī)多天線設(shè)備混合使用）、天線電纜、GPRS Modem、電源（可采用太陽(yáng)能或UPS）組成。數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS可直接發(fā)送至已連接Intenet的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上，通過(guò)計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)采集、處理、管理及分析軟件自動(dòng)提供監(jiān)測(cè)目標(biāo)的變形信息。數(shù)據(jù)采集控制軟件數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)管理軟件軟件計(jì)算機(jī)系統(tǒng)Internet網(wǎng)絡(luò)中海達(dá)GPS接收機(jī)參考站RS232 串口通訊電纜GPRS Modem電源天線中海達(dá)GPS接收機(jī)GPRS 電源監(jiān)測(cè)點(diǎn)天線中海達(dá)GPS接收機(jī)GPRS 電源監(jiān)測(cè)點(diǎn)天線中海達(dá)GPS接收機(jī)GPRS 電源天線轉(zhuǎn)換控制器監(jiān)測(cè)點(diǎn)天線陣列 GPS變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖　　數(shù)據(jù)接收部分主要由GP