■劉朝輝　田峰

（華北地質(zhì)勘查局五一九大隊(duì)　河北　保定　071000）

關(guān)于地質(zhì)滑坡變形監(jiān)測(cè)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(duì)河北保定071000）

近年來，地質(zhì)滑坡變形監(jiān)測(cè)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(duì)相關(guān)內(nèi)容做了概述，分析了變形監(jiān)測(cè)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，研究了GPS技術(shù)在滑坡變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。希望本文的研究，對(duì)滑坡變形監(jiān)測(cè)相關(guān)實(shí)踐能夠起到參考作用。

地質(zhì)滑坡變形監(jiān)測(cè)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(cè)方法的關(guān)鍵地位不言而喻。該項(xiàng)課題的研究，將會(huì)更好地提升對(duì)地質(zhì)滑坡變形監(jiān)測(cè)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(cè)相關(guān)工作的整體效果。

2　概述

隨著我國經(jīng)濟(jì)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(duì)于著些工程的建設(shè)完工，這必然會(huì)促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)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(huì)產(chǎn)生古滑坡更會(huì)產(chǎn)生新的滑坡。地質(zhì)變形監(jiān)測(cè)，即是通過利用專門的測(cè)量?jī)x器和科學(xué)的測(cè)量方法對(duì)建筑工程中變形體的變形問題進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，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(cè)是人通過變形現(xiàn)象來獲取科學(xué)認(rèn)識(shí)、檢驗(yàn)理論或假設(shè)一種必要科學(xué)手段。

3　變形監(jiān)測(cè)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(cè)在當(dāng)前主要還是依靠相對(duì)比較常規(guī)的近距離特殊的地面測(cè)量手段。比較常規(guī)的近距離地面測(cè)量則經(jīng)常通過利用如經(jīng)緯儀、水平儀、測(cè)距儀或全站儀等進(jìn)行相關(guān)點(diǎn)位的地質(zhì)變形測(cè)量，雖然比較普通，但其優(yōu)勢(shì)則是能夠有效監(jiān)測(cè)出測(cè)量對(duì)象的整體變形狀態(tài)，且同時(shí)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(cè)任務(wù)，最終所取得的數(shù)據(jù)結(jié)果是絕對(duì)的。但是，不可避免的劣勢(shì)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(huì)受到如監(jiān)測(cè)布設(shè)點(diǎn)受現(xiàn)場(chǎng)地形、地貌干擾多的問題，實(shí)則難以全自動(dòng)化展開測(cè)量工作。而這里所說的特殊測(cè)量手段即是指涉及應(yīng)變測(cè)量、準(zhǔn)直測(cè)量或傾斜測(cè)量三種特殊情況的應(yīng)用監(jiān)測(cè)方法，由于這種監(jiān)測(cè)手段的操作過程相對(duì)比較簡(jiǎn)單，且能夠監(jiān)測(cè)變形體的內(nèi)部變形狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)相對(duì)較為容易些都是這種特殊監(jiān)測(cè)手段突出的優(yōu)勢(shì)。隨著近十年來我國科學(xué)生產(chǎn)技術(shù)水平的突飛猛進(jìn)，對(duì)有關(guān)地質(zhì)變形監(jiān)測(cè)要求更為嚴(yán)格的同時(shí)，地質(zhì)變形監(jiān)測(cè)的技術(shù)手段也進(jìn)一步得到了良好的發(fā)展。更為先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集儀器代代更新，無疑對(duì)推動(dòng)地質(zhì)變形監(jiān)測(cè)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(dòng)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(cè)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(cè)中的應(yīng)用極有意義，基本上實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)地質(zhì)滑坡變形監(jiān)測(cè)技術(shù)的改革。GPS技術(shù)當(dāng)前在地質(zhì)滑坡變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用比較廣泛，且獲得監(jiān)測(cè)結(jié)果與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性也相對(duì)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(cè)量工作。比起其他監(jiān)測(cè)技術(shù)，該技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)包括：大范圍測(cè)量時(shí)依然能獲得精確的測(cè)量數(shù)據(jù)，且基線長(zhǎng)度一旦達(dá)到10km及以上，該技術(shù)的測(cè)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(cè)量，GPS技術(shù)地方操作性能更加良好；采用該技術(shù)測(cè)量建筑變形體的變形情況時(shí)，監(jiān)測(cè)工作并不會(huì)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(huì)發(fā)生間斷，反而能在陰雨等惡劣天氣中對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部所產(chǎn)生一切問題進(jìn)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(dòng)化完成，這一功能能充分保證GPS技術(shù)測(cè)量結(jié)果的可靠性，起到降低測(cè)量工作人員勞務(wù)量的作用；各個(gè)測(cè)量布設(shè)點(diǎn)之間無需完全通視，選擇布設(shè)點(diǎn)位也不受地形、地貌的干擾；測(cè)量布設(shè)點(diǎn)位的三維空間坐標(biāo)可以同步測(cè)定；其七，應(yīng)用GPS技術(shù)所花費(fèi)的建網(wǎng)費(fèi)用僅僅是常規(guī)大地測(cè)量技術(shù)所需花費(fèi)建網(wǎng)費(fèi)用的1/3不到，經(jīng)濟(jì)效益更優(yōu)。（2）自動(dòng)全站儀。自動(dòng)全站儀技術(shù)的應(yīng)用也可實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑變形體的變形程度、大小等有效監(jiān)測(cè)，幫助相關(guān)工作人員及時(shí)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(dòng)化測(cè)量?jī)x器，地質(zhì)滑坡變形監(jiān)測(cè)工作中應(yīng)用到的自動(dòng)全站儀具有高效率、高準(zhǔn)確性等測(cè)量?jī)?yōu)點(diǎn)，能對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況進(jìn)行全方位監(jiān)測(cè)。自動(dòng)全站儀儀器在工作時(shí)，工作方式要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地情況加以選擇，保證工作方式選擇的正確性。自動(dòng)全站儀工作方式主要包括兩種，即固定式全自動(dòng)持續(xù)監(jiān)測(cè)和移動(dòng)式監(jiān)測(cè)。固定式全自動(dòng)化變形監(jiān)測(cè)可實(shí)現(xiàn)全天候無人值守連續(xù)監(jiān)測(cè)，明顯具有更為高效、更準(zhǔn)確的工作特點(diǎn)。（3）三維激光掃描儀。三維激光掃描測(cè)距技術(shù)在我國已經(jīng)發(fā)展了近二十年時(shí)間，但是對(duì)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(cè)均衡的特點(diǎn)。三維激光掃描儀的應(yīng)用相信在未來一段時(shí)間內(nèi)還會(huì)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(shí)間內(nèi)完成對(duì)實(shí)體形變發(fā)生前后表面監(jiān)測(cè)布設(shè)點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)進(jìn)行即時(shí)抓取，并最終以“點(diǎn)云”數(shù)據(jù)的形式被存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫中，從而快速實(shí)現(xiàn)了建立三維空間模型的過程，并有效提取點(diǎn)、線、面和體的基本制圖數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)完整的“實(shí)景復(fù)制”。

5　GPS技術(shù)在滑坡變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

5.1網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)

監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)由基準(zhǔn)網(wǎng)和變形網(wǎng)兩個(gè)組成部分構(gòu)成。在基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)控制中，比較地質(zhì)滑坡監(jiān)測(cè)點(diǎn)不同時(shí)刻觀測(cè)量和首期觀測(cè)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(cè)網(wǎng)點(diǎn)一般根據(jù)滑坡體的特點(diǎn)進(jìn)行選擇，這些網(wǎng)點(diǎn)必需能反映出滑坡體的整體變形方向和量值，同時(shí)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(diǎn)的外業(yè)觀測(cè)通常是利用至少兩臺(tái)雙頻接收機(jī)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)則利用至少六臺(tái)單頻接收機(jī)。采用靜態(tài)相對(duì)的定位辦法在監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。觀測(cè)過程中，基準(zhǔn)點(diǎn)的觀測(cè)分為三個(gè)時(shí)段，每個(gè)時(shí)段設(shè)定為4h，且在一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)要保證連續(xù)觀測(cè)2h，并即時(shí)采集需要的有效原始數(shù)據(jù)。

5.3數(shù)據(jù)處理

在對(duì)GPS監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)時(shí)，首先要采取強(qiáng)制對(duì)中措施來保證對(duì)中的精度在1mm以內(nèi)，同時(shí)也要保證在高程方向上的監(jiān)測(cè)精度，必要時(shí)可采用固定天線高的方法來避免天線高的測(cè)量偏差。而對(duì)地質(zhì)滑坡體進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)中，外業(yè)觀測(cè)質(zhì)量合格僅僅能夠說明GPS監(jiān)測(cè)布設(shè)網(wǎng)點(diǎn)沒有出現(xiàn)過大的粗差，監(jiān)測(cè)網(wǎng)中是否還含有小誤差或異常值則需要通過計(jì)算網(wǎng)平差和相關(guān)的質(zhì)量評(píng)價(jià)最終確定。

6　結(jié)束語

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

F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-9-205-2