边坡监测方案.docx
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边坡监测方案
监测方案
1工程概况
本项目起点位于正安县和溪镇，顺接道真至新寨高速公路福寿场至和溪段终点，起点桩号为K83+098.63，TJ08标终点桩号为K83+152.795，长链长54.165m。
路线平面接于R=999m的右偏圆曲线上，为整体式路基起点，超高为3%，纵面接于-2.0%的纵坡上。
项目区域位于贵州高原北部向四川盆地过渡的斜坡地带，是大娄山脉的东南段，海拔高程大致为550～1200米，相对高差100～200米，地形高低差异明显。
地势起点在700m左右，而后逐步降低至本段最低点，海拔约1200m。
而后逐步下降，降至800m左右。
主要的山峰、河流受构造控制明显，走向往往与构造线方向一致，测区以溶蚀地貌及侵蚀构造地貌为主。
沿线地貌基本特征为：
溶蚀地貌发育于碳酸盐类岩石分布区，主要受岩性及地质构造影响，表现为峰丛洼地、峰林谷地、缓丘沟地、漏斗、落水洞、竖井等；侵蚀构造地貌发育于碎屑岩分布区，与构造线一致，风化作用较强烈。
河流呈树枝状或羽毛状，支沟发育；测区地貌类型可分为构造剥蚀溶蚀低山地貌、构造剥蚀溶蚀低中山地貌、剥蚀残丘及丘陵河谷地貌类型。
2采用的规范
《建筑物变形测量规范》（JGJ8-2007）；
《滑坡防治工程勘查规范》（DZT0218－2006）；
《工程测量规范》（GB50026－2007）；
《公路勘测规范》（JTJ061-2007）；
《国家一、二等水准测量规范》（GB/T12897-2006）
《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ／102I9—2006）
《贵州省道真至新寨高速公路和溪至流河渡段施工设计图纸》
3观测目的
本次监测的目的主要有两个：
1研究北斗在工程中应用，检测北斗在工程中的应用状况，实际用的工程施工中去，看其是否能够满足施工需要。
2对高边坡进行实时监测，时刻掌握其位移及沉降变化，根据监测的位移及沉降情况分析滑坡的地质灾害发生的可能性，提供预警信息，从而保证工程安全。
4观测项目
由于本次监测的目的有两项，从而本次监测的内容也主要分为两大块：
各卫星定位系统数据的采集、监测点的位移及沉降量的变化。
1各个卫星定位系统数据的采集
虽然北斗定位系统可以向用户提供全天候、二十四小时的及时定位服务，授时精度可达数十纳秒的同步精度，但北斗卫星卫星定位系统目前仍处于民用领域应用不充分、未形成产业化的现状。
为响应国家号召，支持我国自主研发的定位系统，我们本次将采集单北斗系统数据、单GPS数据、北斗加GPS数据及三星数据。
通过对多种数据的相同条件下数据质量的对比，来验证北斗系统的精确性、稳定性、实用性。
同时我们将对四种数据进行全天候的数据采集，从而消除天气、时间段等其他因素对结果的影响。
2监测点的位移及沉降量的变化
鉴于滑坡对工程施工的危害性巨大，我们对高边坡的沉降量及位移状况将进行高精度及全天候的监测。
侧重于施工期间和强降雨天气的数据收集，通过施工前、降雨前，施工后、降雨后数据的对比得出边坡位移及沉降趋势。
做好滑坡的防范和预警，从而保证施工安全。
5监测点的布置
测点和基点的自身结构和基础必须坚固可靠，且冰冻区测墩基础应深入冰冻层以下0.5m。
根据《滑坡防治工程勘查规范》（中华人民共和国地质矿产行业标准）规定长度大于1Km时，测点间隔为180-220m；长度为500-1000m时，测点间隔为100-180m；长度为300-500m时，测点间隔为70-100m；长度为100-300m时，测点间隔为40-70m。
本工程的高填深挖路段里程如下表：
深挖路堑段落表
序号
起止桩号
处治长度
左（m）
右（m）
1
K83+230～K83+420右侧高边坡
190
2
K85+782～K85+930右侧高边坡
148
3
K86+546～K86+741右侧高边坡
195
4
K87+077～K87+328左侧高边坡
153
5
K88+070～K88+184右侧高边坡
114
6
K88+598～K88+896左侧高边坡
298
7
K88+599～K88+747右侧高边坡
148
8
K89+440～K89+500左侧高边坡
65
9
K89+624～K89+716左侧高边坡
92
10
K89+985～K90+222右侧高边坡
237
11
K91+641～K91+857左侧高边坡
216
12
K92+020～K92+191左侧高边坡
171
13
K93+033～K93+429左侧高边坡
396
高填路堤段落表
序号
起止桩号
处治长度
左（m）
右（m）
1
K88+345～K88+580高路堤
235
2
K90+870～K90+960（970）高路堤
90
100
3
K93+315～K93+559高路堤
244
4
K93+315～K93+796高路堤
481
由于测段的填方及挖方路基呈段状分布，所以高边坡的监测也需要分测段进行，我们在监测区域每个侧段将布置3~5个GPS监测点，另外在周围稳定区域布置1个GPS基准点，GPS沉降监测点共4~6个。
监测点布设如下图（根据实地情况使用三种的某一种）：
6基准点的布置及测量
基准点周围应便于安置接收设各和操作，视野开阔，视场内障碍物的高度角不宜超过15度；远离大功率无线电发射源（如电视台、电台、微波站等），其距离不小干200m；远离高压输电线和微波无线电信号传送通道，其距离不得小于50m；附近不应有强烈反射卫星信号的物件（如大型建筑物等）；交通方便，并有利于其他测量手段扩展和联测;地面基础稳定，易于点的保存；选点时应尽可能使测站附近的小环境（地形、地貌、植被等）与周围的大环境保持一致，以减少气象元素的代表性误差；基准点位置与监测点位置不应超过3公里。
由于基准点为单个GPS基准点，所以只要满足以上需求的位置都可以布设，无具体布设图形需求。
基准点的位置数据需由与高等级的控制点联测的静态数据解算得出或与高等级的控制点进行导线测量计算得到。
7测点的观测精度要求
工程测量规范对观测点要求精度如下表：
类型
水平位移监测点中误差（mm）
高程位移监测点中误差（mm）
岩石边坡
6
3
土质边坡
10
12
8采用的仪器设备
1、硬件设备：
滑坡位移监测选用GPS。
考虑集成性和安装简易性，拟选用高精度GPS定位传感器，从工程投资角度讲，可选用一机多天线GPS监测系统，但考虑到滑坡在暴雨等极端天气条件下能对各监测点连续、同步监测的要求，最终确定表面位移监测采用单机单天线GPS表面位移监测系统。
GPS主机技术要求参数：
跟踪通道
12通道GPSL1C/A码，北斗卫星导航系统（Compass）扩展接口，空基增强系统WAAS。
定位精度
单历元定位精度
平面：
±2.5mm，高程：
±5.0mm。
单历元解算初始化时间：
小于20分钟
初始化可靠性：
一般大于99.9%；基线长度2公里以内。
输入/输出格式
观测值数据：
ZHD、RINEX
定位数据/状态信息：
NMEA-0183V2.30
数据资料记录
内置存储容量：
1GB；配置SD卡容量：
4GB；同时支持数据存储和传输；储存格式：
ZHD、RINEX；命名选择的文件：
多样化；同时支持不同历元间隔记录数据；存入数据检索和调动：
网络下载；数据管理：
支持循环存储。
接口
1个RS232端口、1个以太网端口、2个相互独立电源输入口，1个GSM天线接口。
以太网：
RJ45连接器，支持HTTP、Ntrip，支持10个同时存在的TCP/IP数据流。
无线网：
支持GPRS或CDMA接入。
安全
可选择的HTTP登录上网，实时认证，SSL认证。
用户分级访问权限、每次支持10个用户同时登录。
用户界面
5个LED指示灯，2个按钮键盘，Web用户界面。
电源
7~36V的直流电输入
120Ah的蓄电池可以工作250个小时以上
功率4W
环境
工作温度：
-40℃~65℃；存储温度：
-40℃~80℃；防水防尘：
IP67；重量：
1kg；大小：
22.5×13.8×7cm
多频多星天线技术要求参数：
天线特性
频率范围
GPSL1
阻抗
50欧姆
极化方式
右旋圆极化
天线轴比
≤3dB
水平面覆盖角度
360°
输出驻波
≤2.0
顶点增益
≥5.5dBi
相位中心误差
±2mm
低噪声放大器指标
增益
40dB
噪声系数
≤2dB
输出驻波
≤2.0
带内平坦度
±1dB
工作电压
3~18VDC
工作电流
≤30mA
差分传输延迟
＜5ns
2、软件设备：
（1）为实现软件简洁、直观、方便、实用，数据详实、过程细致、报表完善，既能自动预警，也能远程发布等要求，其主要功能如下：
1）、实现对滑坡体重要运行数据的实时采集、传输、计算、分析，实时掌握滑坡体整体运行的安全状态。
2）、直观显示各项监测、监控信息数据的历史变化过程及当前状态，为滑坡区安全生产管理提供简单、明了、直观、有效的信息参考。
3）、一旦出现紧急异常情况（如特大暴雨、高边坡沉降位移或位移变化速率超过预警值等），系统能及时发出预警信息（包括声音报警、系统动画闪烁警报、监控大屏幕警报提示等）。
4）、有万维网接入时能实现滑坡安全监测系统的远程登录、远程访问、远程管理、远程控制和远程维护。
（2）此外为保证北斗在山区应用的验证，软件还应具备以下功能：
1）、可以单独处理北斗观测文件原始数据，解算出单北斗数据的成果。
2）、能够解算单GPS观测文件原始数据，并得出相应的成果数据。
3）能够解算GPS加北斗的观测文件原始数据，得出相应的成果数据。
4）、能够解算三星座（GPS、北斗、GLONASS）的观测文件原始数据，得出相应的数据成果。
9监测方法
最近十几年来,卫星定位作为现代大地测量的一种技术手段,已广泛应用于滑坡、地面沉降、地震、地裂缝等地质灾害监测中。
通过跟踪卫星连续不断地传送到全球的电磁波,系统可获取经度、纬度及三维坐标。
卫星定位以坐标、距离和角度为基础,用新值与初始坐标之差反映目标的运动,来实现监测变形的目的。
该法适用于高边坡不同变形阶段地表三维位移监测,高边坡监测GPS网中相邻两点最小距离为100m,最大距离为300m。
它可以实现三维大地测量,进行连续监测及实现测量过程的自动化,作业简单方便,具有全天候、高精度、全自动、低投资等优点。
我们将采用高边坡自动监控系统实现对高边坡体重要运行数据的实时采集、传输、计算、分析，实时掌握高边坡体整体运行的安全状态。
直观显示各项监测、监控信息数据的历史变化过程及当前状态，为高边坡区安全生产管理提供简单、明了、直观、有效的信息参考。
10监测计划/频率
1、监测计划
为保证工程施工过程中工程的安全及施工后高边坡的稳定
性的监测和可能出现的滑坡的预警，我们将对高边坡进行施工中和施工后都进行沉降位移观测。
从施工开始的初始阶段一直监测到高边坡整体沉降趋于稳定阶段，我们都将进行观测，直至工程结束。
2、监测频率
根据设计要求：
边坡施工期间，每3天观测一次固定桩位移，遇强降雨及突发性暴雨应在雨后增加1次观测，边坡施工完成后至道路通车前时间内，每14天（2周观测一次），道路通车1年半时间内每1个月观测1次。
而为满足北斗系统在施工中的应用的验证，我们需要全天候24小时及各种天气条件下的观测数据。
最终决定采用24小时不间断采集数据的数据采集形式。
11监测的警戒值
1、一级预警值：
水平方向上连续5天日平均位移速率超过1mm/d且位移方向基本一致；5日累计位移超过6mm、期间日平均位移速率超过0.5mm/d且方向一致并未见收敛。
垂直方向上按水平方向的2倍值控制。
2、二级预警值：
水平方向上连续5天日平均位移速率超过1.5mm/d且位移方向基本一致；5日累计位移超过9mm、期间日平均位移速率超过0.8mm/d且方向一致并未见收敛。
垂直方向上按水平方向的2倍值控制。
3、三级预警值：
水平方向上连续5天日平均位移速率超过2mm/d且位移方向基本一致；5日累计位移超过15mm、期间日平均位移速率超过1mm/d且方向一致并未见收敛。
垂直方向上按水平方向的2倍值控制。
12观测资料的整理与变形分析
1、观测资料的整理
观测资料包括以下内容：
1）卫星定位系统的原始观测文件
2）同一点同一时间的不同卫星系统的观测文件
3）天气情况
4）经软件解算后的坐标数据
2、观测资料的分析
1、对比同一点不同时间的经解算得出的坐标数据，分析得出其偏移值、偏移速率、偏移加速度等信息。
此外还需根据原始观测文集对比不同卫星系统的数据质量、卫星信号质量。
2、对同一点不同系统的偏移值对比数据，不同卫星系统同一时间段的卫星信号质量的对比数据。
3、不同天气情况下同一点同一卫星系统的卫星信号质量对比。
13成果提交
提交成果如下：
1）监测方案；
2）基准点、监测点布置图；
3）仪器检验与校正记录；
4）观测记录；
5）计算资料及测量成果；
6）变形速率曲线及变形分布图；
7）变形分析资料；
8）技术报告。
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