高边坡安全监控技术现状与展望

基于测量机器人的高边坡自动化监测技术内容提要一问题的提出二高边坡定义三高边坡类型及特点、病害四高边坡的安全监测技术介绍五基于测量机器人的高边坡自动化监测技术一问题的提出高边坡在工程建设中存在广泛，比如公路高边坡、水利水电高边坡、矿山高边坡等，高边坡坡度陡、高度高，治理难度大，有些高边坡由于其地质状况很差或者其特殊性，在工程完工后边坡需要持续的监控量测。一些严重病害的边坡也需要持续的监控量测。本文探讨怎么样高效的进行高边坡的监测水利水电高边坡公路高边坡矿山高边坡二高边坡定义高边坡定义：对于土质边坡高度大于20m、小于100m或岩质边坡高度大于30m、小于100m的边坡，其边坡高度因素将对边坡稳定性产生重要作用和影响，其边坡稳定性分析和防护加固工程设计应进行个别或特别设计计算，这些边坡称为高边坡。表1不同部门岩石工程高边坡类型及特点一般高边坡高度范围边坡及边坡工程特点水电系统人工：100-700m自然：100-1000m边坡高度大，地质结构及环境条件复杂，工程对边坡质量要求高，常需要保证永久稳定。矿山系统人工：100-800m边坡高度大，地质结构较复杂,工程对边坡质量有一定要求,但通常考虑极限设计。铁道系统人工：50-150m自然：100-300m边坡高度一般较大，地质结构及环境条件复杂，对边坡质量要求高，但通常要求线路快速通过。公路系统人工：30-80m自然：30-150m边坡高度一般较小,地质结构及环境条件相对简单,对边坡质量要求较高。城建系统人工：15-50m自然：15-100边坡高度小,地质结构及环境条件相对简单,对边坡质量要求高。三高边坡的类型及特点、病害边坡的常见病害类型有：风化剥落、流石流泥、掉块落实、崩塌、倾倒、坍塌、溃屈、溜坍、坍滑、滑坡、错落等11大类。其中最严重的为坍滑、滑坡。堆积层坍塌黄土滑坡错落矿山边坡灾害严重根据我们对全国非煤露天矿山调查与详细研究分析，在我国21个典型的非煤露天矿山大中型边坡中，出现过变形、破坏的占42.7%，接近半数，处于险级边坡占19％，处于病级边坡占71％，正常边坡仅占占10％。矿山高边坡灾害攀钢朱家包包铁矿南帮边坡2003年9月29日较大楔形滑体，高110ｍ，宽100ｍ，截断了乡村公路，严重威胁到采场运输出入口，造成直接经济损失4000多万元。攀钢朱家包包铁矿南帮滑坡地貌矿山高边坡灾害2003年6月~7月山东大业金矿下盘边坡发生滑坡，长60m，高120m，致使部分民房拆迁，采矿被迫停止。山东大业金矿下盘边坡滑坡地貌矿山高边坡灾害新桥硫铁矿露天矿边坡下盘2006年1月滑坡，经济损失1千多万元，严重威胁采场安全生产。安徽新桥硫铁矿下盘边坡滑坡地貌宝成铁路K190第三次滑坡后全貌山西长治－晋城高速公路K31砂泥岩顺层滑坡，体积达25万m3小湾电站左坝肩边坡高500m，6#山头发生10万m3崩塌四高边坡安全监测技术表面观测法深部观测法边坡监测方法四高边坡安全监测技术表面观测法观测对象：坡体表面位移。其中精密大地测量技术最为成熟、精度最高，是目前广泛使用的最有效的监测方法。大地测量法的技术进步①仪器与测量技术：经纬仪、水准仪、测距仪→电子经纬仪、全站式速测仪→测量机器人②坡体变形观测的误差：毫米级③实现了实时动态观测④新技术的发展：GPS测量技术由于观测精度的不断提高，目前逐步进入实用阶段，有较广阔的发展前景。其他如近景摄影测量和INSAR干涉雷达测量等，在近年也取得了明显的进步。表面观测法四高边坡安全监测技术深部观测法1监测边坡岩土体的受力情况；2监测边坡渗流区土体物理量（渗流、渗压、水位等）；3监测基岩变形量（错动变形、地应力等）；4监测边坡加固结构单元效果（抗滑桩、锚杆等）；钢筋应力计土压力传感器锚索计渗压计埋入式应变计埋入式测缝计五基于测量机器人的高边坡自动化测量莱卡TCA2003测量机器人目标点…测量机器人基站计算机监测软件通讯电缆参考系变形体参考点1目标点1参考点n目标点m参考点…目标点…目标点…测量机器人基站计算机监测软件通讯电缆参考系变形体参考点1目标点1参考点n目标点m参考点…目标点…目标点…测量机器人基站计算机监测软件通讯电缆参考系变形体参考点1目标点1参考点n目标点m参考点…目标点…目标点…测量机器人基站计算机监测软件通讯电缆参考系变形体参考点1目标点1参考点n目标点m参考点…目标点…Ⅳ区Ⅰ区Ⅱ区Ⅲ区Ⅴ区Ⅰ区Ⅱ区Ⅲ区Ⅳ区Ⅴ区DEM模型滑坡监测系统布置图Ⅰ区ID02ID018号平硐入口P03JZK27JZK32P04JZK13P02JZK33IN04TP15TP14TP13TP12TP45TP44金坪子滑坡变形监测系统布置图金沙江乌东德坝址区Ⅰ区Ⅱ区Ⅳ区Ⅲ区监测网点监测网点兼监测点视准线监测点TN03TN02TN01TN04TN08TN05TN06TN07TN09TN10TN11图例雨量、气温监测点雨量、气温监测点钻孔测斜管IN02JZK05IN01JZK21IN03JZK17AL01AAL02AAL03AAL01BAL02BAL03BAL01CAL02CAL03CAL01DAL02DAL03DP01JZK10地下水监测孔▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲TN13TN12新增监测点TN14TN15TP04TP02TP01TP03TP05TP08TP06TP07TP10TP09TP11视准线D视准线C视准线B视准线A监测点群三维动画演示滑坡体测量机器人站预警软件数据的管理表格处理监测点数据处理数据平差数据的导入、导出监测点实时时空曲线图软件现场预警手机预警基于测量机器人的高边坡实时监控量测，省力省时，提高了效率。在危险区域，人很难到达的地方，机器人测量更是体现了巨大的优势，同时测量的精度也很好，完全满足高边坡变形测量的需求。不仅在高边坡，在桥梁、隧道、土石坝等工程都可以使用。谢谢观赏！