HUA system office room 滑坡监测技术方案
【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
滑坡监测技术方案
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广州中海达测绘仪器有限公司 香港理工大学土地测量与地理资讯学系
2009年3月15日
目 录
1.背景 .................................................................. 6
2.滑坡监测目的、方案设计依据与原则 ....................................... 7
2.1监测目的 ............................................................. 7
2.2监测方案设计依据 ..................................................... 7
2.3监测方案设计原则 ..................................................... 8
3.滑坡监测内容、方法和仪器 ............................................... 9
3.1地表变形监测 ........................................................ 10
3.1.1常规精密大地测量技术 ............................................ 10
3.1.2 GPS测量技术 .................................................... 11
3.1.3 GPS与全站仪混合监测技术 ........................................ 12
3.1.4实施与规范要求 .................................................. 13
3.2滑坡深部位移监测 .................................................... 18
3.2.1深部位移监测的方法与作用 ........................................ 18
3.2.2测斜仪器 ........................................................ 18
3.2.3测斜仪的布置 .................................................... 19
3.3 地下水位动态监测 .................................................... 20
3.4 孔隙水压力监测 ...................................................... 21
3.5支护结构应力应变监测 ................................................ 23
3.5.1 抗滑桩钢筋应力应变监测 .......................................... 24
3.5.2抗滑桩侧土压力监测 .............................................. 25
3.5.3 锚索应力监测 .................................................... 27
3.6 水库水位监测 ........................................................ 29
3.7 地表裂缝位错监测 .................................................... 29
3.8 宏观地质调查 ........................................................ 29
4. 集成GPS的多传感器滑坡自动化监测方案设计 ............................. 30
4.1系统框架结构 ........................................................ 30
4.2仪器的选择与布设 .................................................... 31
4.3自动化采集系统方案 .................................................. 34
4.4滑坡监测信息管理与分析系统 .......................................... 37
4.4.1系统总体功能结构 .................................................. 37
4.4.2地质地理信息管理 .................................................. 38
4.4.3监测信息管理 ...................................................... 39
4.4.4监测信息分析 .................................................... 40
5.GPS变形监测子系统 .................................................... 41
5.1监测模式的选择 ...................................................... 41
5.2监测网的布设 ........................................................ 42
5.3系统结构设计 ........................................................ 43
5.3.1数据接收部分 .................................................... 44
5.3.2数据传输与数据采集部分 .......................................... 46
5.3.3数据处理部分 .................................................... 47
5.4监测设备配置及其技术指标 ............................................ 49
5.4.1测站设备配置 .................................................... 49
5.4.2监控中心设备配置 ................................................ 51
5.5安装与施工 .......................................................... 52
5.6测量更新频率及测量精度 .............................................. 53
6.总结 ................................................................. 54
附录1：香港理工大学安科GPS变形监测软件系统（GDMS） ..................... 56
附录2：多天线开关控制器 ................................................. 1
附录3：滑坡监测系统的远程数据采集解决方案 ............................... 4
附录4：CX-3C型测斜仪使用技术要求 ........................................ 9
附录5：VI-600型固定式测斜仪使用技术要求 ................................ 14
滑坡监测技术方案
2009年3月25日（V 1.0）
1.背景
滑坡是指场地由于地层结构、河流冲刷、地下水活动、人工切坡几各种震动等因素的影响，致使部分或全部土体（或岩体）在重力作用下，沿着地层软弱面（或软弱带）整体向下滑动的不良地质现象。滑坡是工程地质问题中常见的一种自然灾害，在山区及河谷地带尤为常见。许多重要的工厂和居民区就建在滑坡上或是靠近滑坡的地方，滑坡引起的山体垮塌及暴雨后形成的泥石流常给国家建设和人民生命财产造成严重损害。我国是一个崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害发生十分频繁和灾害损失极为严重的国家，尤其是西部地区。根据中国地质环境监测院地质灾害调查监测室的数据，2006年发生地质灾害102804起，其中滑坡占87%；2007发生25364，其中滑坡占61%；2008年1-3月发生3106，其中滑坡占67.42%。每年由此造成的直接经济损失约200亿人民币，其造成的人员伤亡高达数百人。 因此，做好地质灾害监测和预警，特别是滑坡体的监测和预警，对于有效减少直接经济损失和人员伤亡显得尤为重要。滑坡之所以能造成严重损害，是因为难以事先准确预报发生的地点、时间和强度。滑坡灾害预防，重在监测。为防患于未然，必须对滑坡进行监测，实现滑坡危害的早期预报。
2.滑坡监测目的、方案设计依据与原则
2.1监测目的
主要任务是通过各种测量手段，建立地表和地下深部的3维立体监测网，对边（滑）坡进行系统、可靠的变形监测。主要目的为确定边（滑）坡变形动态(包括滑坡体变形方向、变形速度、变形范围等) ，并对变形发展和变形趋势作出预测，判断边坡稳定状态，给出边坡失稳预警值，指导施工、反馈设计和检验治理效果，了解工程实施后边坡的变化特征，为最优化设计、施工提供科学依据。以处治边（滑）坡为对象的边坡变形监测主要分为：
(1)施工期安全监测 在施工期对边坡位移（地表水平位移、垂直位移、深部位移）、支护结构应力应变、地下水和库水位等的监测；
(2)处治效果监测 是检验边坡处治设计与施工效果，是判断处治后边坡稳定性的最具说服力的手段；
(3)长期动态监测 结合施工期监测结果，保持监测数据的连贯性，在防治工程后期开始，对边坡体进行动态跟踪，以掌握处治边坡稳定性的变化情况和特征，据此评价和预测处治后的边坡长期稳定性。
2.2监测方案设计依据
监测工作主要依据以下技术规范和资料：
（1）技术规范
1、《建筑变形测量规程》（JGJ 8-2007）；
2、《滑坡防治工程勘察规范》（DZ×××－2005）（征求意见稿）；
3、《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330-2002）；
4、《公路路基设计规范》（JTG F10-2004）；
5、《公路工程地质勘察规范》（JTJ 064—98）；
6、《工程测量规范》（GB50026—93）；
7、《混凝土坝安全监测技术规范》（DL/T5178——2003）；
8、《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314—2001）；
9、《土石坝安全监测技术规范》。
（2）勘察、设计资料
工程地质勘察、整治工程设计资料
2.3监测方案设计原则
(1) 监测工作的布置应基本上能控制整个边坡可能的变形，监测设施的布置应考虑长久、稳定、可靠、不易被破坏，测量基准控制点应在边坡范围以外稳定的基岩上。
(2) 方法和仪器的选择要能反映出边破的变形动态，且仪器维护方便、费用节省的原则。监测仪器的选择原则是：仪器性能可靠、精度足够、使用简易且不易损坏。
(3) 施工前监测、施工期监测、处治效果监测和长期监测相结合的原则。
(4)避免或减少施工干扰。应尽量采用勘探洞和排水洞预埋仪器；施工活动应各方通气，进行文件会签；应尽量采用抗干扰能力强的仪器，保护设施力求可靠。
（5）监测设计应留有余地。监测过程中可能存在一些不确定的因素，如地质条件不十分清楚，随施工开挖可能发现一些地质缺陷、设计时未估计到的不稳定契体，即可能出现一些设计中未能考虑到的问题，那时，需要修改和补充。
3.滑坡监测内容、方法和仪器
滑坡稳定性的监测涉及到一系列特定的参数及其随时间的变化量,如降雨量、土壤湿度、地下水位及移动特征。其中最重要的两个参数是地下水位和移动特征。滑坡的移动特征由滑动面的深度、方向、移动量和移动速度来表征。通过监测这些参数中的一项或多项就能达到监测滑坡的目的。
根据有关规范，对滑坡危害程度属于一级的滑坡，应建立以地表变形、裂缝位错、深部位移、地下水位、库水水位、支护结构应力应变变化的立体监测系统，监控滑坡整体变形。
3.1地表变形监测
3.1.1常规精密大地测量技术
用常规精密大地测量方法进行水平位移监测时，一般是在滑坡监测区外建立平面控制网，使用精密测距仪、电子经纬仪或电子全站仪进行观测，以获取滑坡平面位移监测的参考基准。平面控制网一般包括基准网、校核网、监测网，控制点分为基准点、校核点、工作基点、监测点等，为了保持点位的稳定性，均需要建造一定尺寸的钢筋混凝土墩标。
首先对基准网进行观测，在判断基准网稳定的情况下，通过对监测点的多期观测，可计算监测点的坐标变化量，进而分析监测点的滑移量、滑移方向、滑移速度等。常规精密大地测量方法测量精度高，观测量通过组网，可以进行测量结
果的校核与精度评定该方法灵活多变，适用于不同形状、不同精度要求和不同外界条件的滑坡监测。
用常规精密大地测量方法进行滑坡监测，通常布设测边测角控制网。常规精密大地测量方法监测水平位移，技术手段成熟，适应性强，但有时网形复杂，观测条件较多，观测周期长、费用高、工效低，适合中小型滑坡的水平位移监测。
通常用精密水准测量方法对滑坡进行垂直位移监测，又称沉降观测，该方法属于一维变形测量。根据监测精度要求不同，通常采用一等水准测量或二等水准测量的精度要求进行。观测采用精密水准仪或电子水准仪，配用因瓦水准
尺。进行沉降监测一般是须设置基岩标，作为地面沉降观测的基准点，再在沉降地域布设沉降观测点，以一定周期重复进行水准测量，经过多期水准测量和地面沉降观测资料的分析研究，计算出各沉降观测点的各期沉降量、累计沉降量、沉降速率等数据，从而为沉降区域的治理提供科学依据。
3.1.2 GPS测量技术
GPS在测量中的应用主要有两种方式：绝对定位和相对定位。差分相对定位至少需要两台接收机，差分的目的主要是为了消除接收机钟差、卫星钟差以及削弱空间相关的大气延迟误差，通过相应得GPS后处理软件进行数据处理，可使GPS测量精度达到毫米级，这种模式称为静态测量模式。Real Time Kinematic （简称RTK）GPS 定位技术是一种基于载波相位观测值的实时动态相对定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，这种模式成为动态测量模式，其测量精度约为1~2厘米。
与常规的方法相比，利用GPS 进行变形监测具有以下主要优点：
① 不受气候条件的限制，能在台风、大雾、暴风雨等恶劣天气条件下全天候进行工作；
② 监测点与已知参考点间无需通视；
③ 能够直接测定监测点的三维坐标值；
④ 自动化程度高，能够进行实时动态监测；
⑤ 不同监测点可以进行同步测量。
作为一种全新的自动变形监测方法，GPS 具有其独特的优越性，它克服了传统的变形监测方法的众多缺陷。由于滑坡的变形比较缓慢，所以GPS用于滑坡变形监测常采用周期性重复测量和连续静态测量方式。前者按照一定周期（如：一月一次）进行野外采集数据，然后回到室内下载数据并进行静态后处理；后一种方式则是从数据采集、数据传输到数据处理全部自动处理，一旦系统建立，无需人工到现场进行作业，非常适用于处于危险期或在恶劣天气及监测环境条件下的滑坡监测，达到近实时的监测要求。
3.1.3 GPS与全站仪混合监测技术
用传统边角测量方法的地表位移监测一般需要在稳定的地段，设置测量基准点，布设基准网，并在被监测地段设置若干监测点，利用基准点监测监测点的位移，所以要求监测点与附近基准点应通视。有时很难在边坡附近稳定区域内找到通视条件好的位置布设基准点，基准网难以采用常规的边角网进行布设；另外边坡位移监测点之间通视也很困难，常规边角网形式的变形监测网也难以布设，交会法与极坐标法也因基准点及监测点的通视条件限制而无法应用。而GPS静态测量无需基准点与工作基点间相互通视，只需要每个观测点上空有较大的可视天空即可，基准点可选在远离变形影响范围的稳定区域，保证监测结果的可靠性，故可考虑采用整体大范围内布设GPS变形监测网，局部小范围内用全站仪极坐标法监测的综合监测方法，既方便了监测工作的开展，又极大地减少了监测成本。由于边坡坡度较大，采用水准测量进行垂直位移监测有较大难度，在满足精度的前提条件下，用静态GPS测量和电磁波三角高程测量进行监测。边坡的监测内容包括滑坡水平位移、垂直位移以及变化速率，达到监测地表位移目的。
3.1.4实施与规范要求
一、变形监测布设原则：
监测网基准点是进行水平位移和垂直位移观测的工作基点，应布置在稳定的地区，远离滑坡体。
监测网基准点的数量在满足控制滑坡范围的条件下不易过多；图形强度应尽可能高，确保监测网基准点坐标误差不超过2~3毫米。
滑坡体上监测点的布置应突出重点、兼顾全面，尽可能在滑坡前后沿、裂缝和地质边界线等处设点。当滑坡上还有深部位移（如钻孔测斜仪、多点位移计等）测孔（点）时，也应尽量在这些测孔（点）附近设点，以便相互比较、印证。
监测点应布置在稳定的基础上，避免在松动的表层上建点，且测点数宜尽量少，以较少工作量，缩短观测时间。
监测垂直位移的水准点应布置在滑坡体以外，并必须与监测基准点的高程系统统一。
二、滑坡观测点位的标石、标志及其埋设，符合下列要求：
（1）岩体上的GPS基准点及监测点，可现场浇灌混凝土标石。根据观测精度要求，顶部的安装强制对中装置，保证对中误差小于0.5mm，标石顶部须露出地面100cm～120cm，其埋设规格见图1（a）所示。
（2）土体上的GPS基准点及监测点，可现场浇灌混凝土标石。根据观测精度要求，顶部的标志采用具有强制对中装置的活动标志。标石埋深不宜小于1m，在冻土地区，应埋至标准冻土线以下0.5m。标石顶部须露出地面100cm～120cm，其埋设规格见图1（b）所示。
（3） 抗滑桩顶面的监测点，采用砂浆现场浇固的混凝土桩，并安装强制对中设备。凿孔深度不宜少于10cm，观测视线离结构物顶面要高于20～30cm。
图1 基准点、工作基点的观测墩埋设规格
三、GPS基准网观测采用GPS静态相对定位方法。采用GPS接收机同步观测，观测时段长为3h，采样间隔15s，截止高度角15°，有效观测卫星数≥5颗。基准网基线解算与平差计算采用商用GPS静态后处理软件（如：中海达GPS解算软件），最弱点精度（相对已知点）MP＝±1.0 mm，MH＝±1.7 mm，
（设计的MP≤±2.0 mm，MH≤±4 mm）。当观测条件较差时，观测时间长度需要提高到4~6小时；若基线长度超过5公里，需采用Bernese、Gamit或GIPsy等精密解算软件进行结算。
四、滑坡观测点平面位移的监测精度按《建筑变形测量规范》所列二级精度指标施测，垂直位移的监测精度按《建筑变形测量规范》所列三级精度指标施测，具体精度指标见表1所示。GPS位移监测网观测时段长为2h，采样间隔15s，截止高度角15°，最小卫星数5颗。基准网基线解算与平差计算采用商用GPS静态后处理软件，其内符合精度平面位移精度优于±2.5 mm ，垂直位移精度优于±3.2 mm。抗滑桩顶面监测点的监测是在其附近的GPS位移监测点上设站，用极坐标法进行监测，其观测的技术要求见表2～表4所示。
表1 本次监测的精度要求
沉降观测 水平位移观测 适 用 范 围 观测点测站高差中误差（mm） 观测点坐标中误差（mm） ≤±1.5 ≤±3.0 场地滑坡测量 注：1、观测点测站高差中误差，系指几何水准测量测站高差中误差
2、观测点坐标中误差，系指观测点相对测站点（如工作基点等）的坐标中误差、坐标差中误差以及等价的观测点相对基准线的偏差值中误差、建筑物（或构件）相对底部定点的水平位移分量中误差。
表2 水平角观测的技术要求
级别 仪器类型 测回 2C互差 半测回归零差 同一方向值各测回较差(\") 数 (\") (\") 二级 DJ2 9 13 8 9 表3 垂直角观测的技术要求
级别 仪器类型 测回 两次照准目标读数差 指标差较差 垂直角测回较差(\") 数 (\") (\") 二级 DJ2 6 3 7 7 表4 电磁波测距的技术要求
每边测的气象数据测定的最最小测回仪器精级度等级别 （mm） （mm） 往 返 （°C） （hpa） 限值值（mm） 温度 气压数 一测回读单程测回数间较差间较差限差限值（mm） 小读数 往返或时段间较二≤3 级 4 4 3 5.0 0.2 0.1 2(abD106) 注：1、仪器精度等级系根据仪器标称精度(abD106),以相应级别的平均边长D代入计算的测距中误差划分；
2、一测回是指照准目标一次，读数4次的过程；
3、 时段是指测边的时间段，可用不同时段观测代替往返观测。
仪器设备均应经过国家计量检定单位的检定，并检验合格。观测前，还须对仪器进行常规检查。
3.2滑坡深部位移监测
3.2.1深部位移监测的方法与作用
对滑坡岩土体内部蠕变、特别是滑动面位移矢量的监测，采用测斜仪法。在钻孔内埋设测斜管，定期用测斜仪测量测斜管随岩土体深部位移大小、方向，以此观测岩土体深部位移沿钻孔深度逐点连续的位移变化，由此建立位移－深度关系曲线，通过该关系曲线找出滑动面准确位置，对滑动面的位移大小及位移速率做到监控。
对边坡岩土体内部蠕变、特别是滑动面位移矢量的监测，采用测斜仪法。该方法是通过钻孔内的测斜仪来测量岩土体深部位移沿钻孔深度的变化，并建立位移－深度关系曲线。通过该关系曲线可以找出滑动面的准确位置，并对滑动面的位移大小及位移速率进行监控。
3.2.2测斜仪器
滑坡监测常采用滑移式与固定式测斜仪两种方式进行测量。
滑移式测斜仪成本较低，一台测斜仪可用于多个钻孔的测量，并可重复使用。但是监测时劳动强度大，费时较多，监测费用高。同时，由于重复使用机械磨损较大，会引起测量误差。在高陡边坡上的监测点人员难以到达进行监测。因此，一般的监测孔中宜采用滑移式测斜仪。
固定式测斜仪是在滑移式测斜仪基础上设计出来的，其主要优点是精度高（机械误差大大减少、避免了人工操作的失误）、测量方便、监测成本低，并
可长期测量。但是由于需将多个传感器按监测间距埋设在钻孔内，一次性投入较大。因此，宜在滑坡的重点部位有选择地布置数个钻孔，采用固定式测斜仪进行长期监测，其数据还可作为其它测点观测数据的参考。
3.2.3测斜仪的布置
一、人工边坡
在滑动面尚未出现时，应采用活动式钻孔测斜仪，当出现滑动面后，方可在滑动面的上下安装固定式测斜仪；
钻孔测斜仪布置在边坡监测断面的各级马道上。上一个钻孔孔底应达到下一个相邻钻孔的孔口高程；
一般，钻孔是铅直布置。但当边坡较缓，钻孔也可靠边坡坡面方向呈斜孔布置，但偏离铅直线不宜太大（10~15度以内），以防损失其量程过多。
深部水平位移监测孔与地表水平变形测点靠近布置，以便相互比较、印证。
二、天然滑坡
天然滑坡的监测断面一般一个，主要控制滑坡的整体稳定性；
钻孔倾斜仪孔首先要控制滑坡的前缘和后缘。因此，在前后缘至少各布置一个钻孔。埋设仪器的钻孔应尽量利用地质勘探钻孔，以节约经费。
宜在地质分析、理论计算等预测的基础上将前后缘之间的钻孔，布置在变形大，可能发生破坏的部位，或者地质上有代表性的地段。
根据滑坡的发展，也可能出现一些事先未能预计到的情况（如裂缝、塌方），根据这些新情况，如需要则补充测孔。
监测钻孔应穿过潜在滑动面，打到稳定的基岩。
深部水平位移监测孔与地表水平变形测点靠近布置，以便相互比较、印证。
3.3 地下水位动态监测
地下水是影响滑坡稳定的主要外因之一。为了了解地下水位变动情况对边坡稳定性的影响，在场地仍保留的，合符监测要求的原有勘察钻孔和监测工作增加的钻孔中，与其它监测同周期对钻孔地下水位进行量测，以在解读位移成果时，同步掌握地下水位影响因素。
（一）地下水位监测的布设
选择滑坡坡高最高处的山顶或不同高程马道上打深钻孔，进行地下水长期观测。钻孔打到含水层底板以下。
在监测断面与各排水洞交会处，各布置1个测压管，进行重点监测。此外，利用排水洞按一定间距布置一些测压管，作一般监测。
当布置有钻孔倾斜仪时，可在每个钻孔倾斜仪孔孔底布置渗压计一支。
（二）监测仪器与方法
常用的地下水位监测的仪器有手动式的电测水位计和传感器式的遥测水位计。水位计在测头中还可安装测温元件，在测水位的同时可监测水温。
对地下水进行监测，不同于水文地质学中“长期观测”的含义。因观测是针对地下水的天然水位、水量和水质的时间变化规律的，一般仅是提出动态观测资料。而监测则不仅仅是观测，还要根据观测资料提出问题，制订处理方案和措施。
3.4 孔隙水压力监测
孔隙水压力对岩土体变形和稳定性有很大的影响，因此在饱和土层中进行地基处理和基础施工过程中以及研究滑坡稳定性等问题时，孔隙水压力的监测很有必要。
监测孔隙水压力所用的孔隙水压力计型号和规格较多，应根据监测目的、岩土的渗透性和监测期长短等条件选择，其精度、灵敏度和量程必须满足要求。
孔隙水压力计类型、适用条件及计算公式
仪 器 类 型 适 用 条 件 计 算 公 式 立管式（敞开式） 渗透系数大于10-4 cm /s 的岩土层 U=rw·h 水压式（液渗透系数小的土层，量测精度>2kPa，监测期<1压式） 个月 U=rw·h+p 气动式（气压各种岩土层，量测精度≥10kPa，监测期<1个式） 月 U=c+ap 振弦式 各种岩土层，量测精度≤2kPa，监测期>1个月 U=K(f02 -f2 ) 电 电阻应变各种岩土层，量测精度≤2kPa，监测期<1个月 U=K(e1 – e0) 测 式 式 差动变压式 各种岩土层，量测精度≤2kPa，监测期>1个月 U=K’(A-A0) （一）施工工艺流程：钻孔—清孔—埋设孔隙水压力计—在孔口用砖及水泥做方形保护台—孔口用旧套管保护，上加盖子—测量读数—测量完毕保护电缆与孔口。
（二）技术要求
1. 钻孔：按设计孔径与孔深进行钻进，钻孔垂直偏斜度不大于1.5%，并应进行地质与地下水编录。
2. 孔隙水压力计埋设
（1）埋设前应首先检查孔隙水压力计，确保仪器完好，按设计要求接长电缆，并在电缆上做好编号记号。
（2）在仪器埋设前将前盖空腹装满水，排除气泡。埋设时，将进水口朝上，以免空腹内的水溢出。
（3）将砂灌入孔内形成厚度为50cm左右的人工过滤层，然后将孔隙水压力计放置预定的深度，到位后加30-50cm的中砂，上部再用粘土球形成隔离层。
3.5支护结构应力应变监测
抗滑桩应力应变监测 在抗滑桩施工期，选定部分桩体（2根或4根），在桩中埋置压力盒和钢筋计（1.52.0m），监测抗滑桩实际受力状态以及应变，对照设计力学模型分析，监测实际受力状态与设计理论状态的吻合程度，判断设计合理性和安全性。
锚索应力监测 在锚索施工过程中，选取部分锚索，在锚索锚头部位钢绞线上安装锚索测力计，监测锚索实际受力状况，对照设计分析，判断设计的安全性和合理性。
3.5.1 抗滑桩钢筋应力应变监测
目的是监测抗滑桩实际受力状态与设计理论状态的吻合程度，判断设计合理性和安全性。
采用GJ-16型振弦式钢筋测力计测量钢筋应力。量程:最大压应力100MPa ，最大拉应力200MPa；灵敏度0.1MPa；综合误差≤ 1.5%F.S。
（一）施工工艺流程：抗滑桩桩孔施工—清孔—制作钢筋笼并将振弦式钢筋计绑扎焊接在钢筋笼上—钢筋计电缆绑扎与保护—钢筋计编号和存档—下放钢筋笼至桩孔—孔口电缆固定与保护。
（二）技术要求
（1）埋设前应首先检查钢筋计，确保仪器完好，按设计要求接长电缆，并在电缆上做好编号记号。
（2）采用绑焊法安装钢筋计。用两根与钢筋主筋直径相同且长度为10-15cm的钢筋等距离夹在连接杆与主筋接头两旁，单面满焊。连接钢筋计后再制钢筋笼。
（3）焊接时钢筋计要包上湿棉纱并不断地浇冷水，直到焊接完毕后钢筋冷却到一定温度为止。
（4）计算公式
P=K△F+b△T+B
式中:P-被测钢筋的载荷(kN)
K-钢筋计的标定系数(kN/F)
△F-钢筋计输出频率模数实时测量值相对于基准值的变化量(F)
b-钢筋计的温度修正系数(kN/℃)
△T-钢筋计的温度实时测量值相对于基准值的变化量(℃)
B-钢筋计的计算修正值(kN).
注:频率模数F=f 2×103?
3.5.2抗滑桩侧土压力监测
采用TJ—22型振弦式土压力计进行监测。测量范围2.5MPa，分辨率≤0.08%F.S，综合误差≤1.5%F.S。
（一）施工工艺流程：土压力盒接电缆并编号—抗滑桩桩孔施工一段—在孔壁开凿坑槽作为土压力计埋设点—在坑槽侧壁均匀地抹上高标号的水泥砂浆—水泥砂浆初凝后安装土压力计—孔口电缆固定与保护。
（二）技术要求
（1）土压力盒的埋设应在抗滑桩桩孔护壁浇注前进行。埋设前应首先检查土压力计，确保仪器完好，按设计要求接长电缆，接头处的防水密封要可靠，并在电缆上做好编号记号。
（2）抗滑桩桩孔每开挖一段，在护壁混凝土浇注前，按土压力计直径尺寸的1.1倍在孔壁预定位置开凿坑槽作为土压力计埋设点。坑槽正面槽壁应修平，并用细砂填充捣实。坑槽侧壁均匀地抹上高标号的水泥砂浆。
（3）待水泥砂浆初凝后将土压力计放入坑槽内，土压力计的受力感应板应面对着土体，并与孔壁表面平齐，两者之间不能留有缝隙。土压力计与坑槽侧壁缝隙及抗滑桩之间用水泥砂浆填充捣实，不能留有缝隙。
（4）埋设时应注意避免水泥砂浆包裹住土压力计的受力感应板。
（5）护壁施工中应做好电缆和土压力计的保护和防水工作。
（6）测量及计算:
TJ型振弦式土压力计的测量用振弦频率读数仪完成。测量方法请参照相应读数仪的使用说明书。测量完成后，记录传感器的频率值(或频率模数值）、温度值、仪器编号、设计编号和测量时间。
TJ型振弦式土压力的计算公式:
P=K△F+b△T+B
式中:P-被测土压力(MPa)，K-仪器标定系数(MPa/F)， △F-土压力计实时测量频率模数值相对于基准值的变化量(F)， b-土压力计的温度修正系数(MPa/℃)， △T-土压力计的温度实时测量值相对于基准值的变化量(℃)， B-土压力计的计算修正值(MPa)。注:频率模数F= f 2×103
3.5.3 锚索应力监测
在锚杆施工过程中，选取部分锚杆，在锚杆钢筋上预埋锚杆测力计，监测锚杆实际工作状况，对照设计分析，判断设计分析的安全性和合理性。
采用MJ-101型振弦式锚索测力计。
（一）工作原理
当被测载荷作用在锚索测力计上，将引起弹性圆筒的变形并传递给振弦，转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振钢弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至振弦式读数仪上，即可测读出频率值，从而计算出作用在锚索测力计的载荷值。为了减少不均匀和偏心受力影响，设计时住锚索测力计的弹性圆筒周边内平均安装了三套振弦系统，测量时只要接上振弦读数仪就可直接读数三根振弦的频率平均值。 测量范围：0~3000kN，分辩率≤0.06 ％F.S。
（二）施工技术要求
1. 锚索测力计应在锚索施工完毕7天之后进行安装。
2. 根据结构设计要求，锚索计安装在张拉端或锚固端，安装时钢铰线或锚索从锚索计中心穿过，测力计处于钢垫座和工作锚之间。
3. 安装过程中应随时对锚索计进行监测，并从中间锚索开始向周围锚索逐步加载以免锚索计的偏心受力或过载。
4. 测量与计算
MJ-101型振弦式锚索测力计的手工测量用ZXY-3型或其它型号振弦频率读数仪完成。测量方法请参照相应读数仪的使用说明书。测量完成后，记录传感器的频率值(或频率模数值)、温度值、仪器编号、设计编号和测量时间。
MJ-10l型振弦式锚索测力的计算公式：
P=K△F+b△T+B
式中：P--被测锚索荷载值(kN)；
K--仪器标定系数(kN／F)；
△F--锚索测力计三弦实时测量频率模数的平均值相对于基准模数的平均值的变化量(F)；
b---锚索测力计的温度修正系数(KN／℃)；
△T--锚索测力计的温度实时测量值相对于基准值的变化量(℃)；
B--锚索测力计的计算修正值(KN)。
△F--(△F1+△F2+△F3)/3
注：频率模数F=f2×10-3。
3.6 水库水位监测
采用特制的水位计定期进行库水位测量。
3.7 地表裂缝位错监测
对存在于地表的滑坡裂缝进行位错监测，采用裂缝两盘埋设观测桩，采用钢尺定期测量的方法，监测滑坡裂缝发展状况与错动大小、方向，主要针对刚刚开始治理的边坡，作为最直观和快速的监测手段，对施工安全监控起到预报作用。
对存在于地表的滑坡裂缝进行位错监测，采用裂缝两盘埋设观测桩、用钢尺定期测量的方法，监测滑坡裂缝发展状况与错动大小、方向，作为最直观和快速的监测手段，对施工安全监控起到预报作用。
3.8 宏观地质调查
宏观地质调查法是采用常规的边坡变形形迹追踪地质调查方法，进行人工巡视，该调查法是在变化明显地段设固定点，定期采用调查路线穿越塌岸区。主要观察边坡滑塌迹象、地表变形、地表水系、植被情况、地面及结构物裂缝发育发展情况等，为判断边坡稳定性发展趋势提供第一手资料。
4. 集成GPS的多传感器滑坡自动化监测方案设计
4.1系统框架结构
如上图所示，通过在潜在滑坡体的适当位置布置专门的监测仪器，用来监测滑坡体的地表位移、表面裂缝、深部位移、倾斜变形、地下水位以及环境降雨量，这些监测仪器通过专门的数据采集装置进行自动采集并记录，再通过GPRS无线传输方式将采集的数据发送到远程的中心数据接收站，远程中心数据接收站只需要一台台式机配合相应的Internet网络（需要公网IP或ADSL），通过配套的数据采集软件即可实现数据的现场采集、实时监控、异常测值报警的目的，从而可远程监控该滑坡体的地表位移、深部变形和相应的变形速率，以及环境量变化等实时状况，实现对动态监控滑坡体变形发展及灾害预警。
4.2仪器的选择与布设
对于高危滑坡体或高边坡，以其变形监测为重点，即对监测对象在表面布设若干个GPS位移测点，同时在两个不同高程各布设一套深部位移监测仪器，共同监测边坡或滑坡体的位移变形或倾斜情况，实时监测其稳定情况。对处于高地下水区域的边坡或滑坡体，可以增设一个地下水位观测点。考虑到降雨对地质灾害的诱发作用，需要布置一个雨量观测点。
（1）地表（整体）位移监测
采用中海达GPS进行自动化监测系统，该系统采用香港理工大学的多天线与单天线混合GPS变形监测技术,即在不改变已有GPS接收机的结构的基础上，通过一个附加的GPS多天线转换开关GMS（GPS Multi-antenna Switch）来实现一台接收机机多个天线的时分单通连接，实现一机多天线，从而达到节省硬
件费用的目的。该系统目前分别在韩国和台湾的高速公路边坡上安装了该套系统，运行状况良好。实践证明，一机多天线系统适用于滑坡、大坝、工业厂房等缓慢变形的连续运行自动化变形监测。当滑坡监测的部分监测点比较分散时，可以采用单机单天线模式，以避免天线电缆过长而带来的信号衰减过多和施工困难。GPS变形监测子系统是整个滑坡变形监测系统中最主要的部分，也是最复杂的部分，为此该子系统的详细设计方案将在第5节详细进行说明。
（2）内部变形监测
滑坡体或边坡的内部变形观测，依据其具体情况可采用垂直坡面钻孔安装多点位移计或钻孔安装垂直测斜管配固定测斜仪。固定式侧斜仪具有以下优点：
避免人工读数和记录引起的人为误差 ；
可以实现远程及恶劣天气下采集数据 ；
每天可以进行24小时的连续监测，特别是快到临界变化时，能在事态恶 化之前采取处理措施
可以准确记录失事事件的时间，使之与外部因素相关联，比如降雨、地震、人工建造活动，便于监测小组分析事故原因；
自动化监测系统可以按程序步骤监测限定的阈值、变化速率，从而能在超出预定的极限值时自动报警。
具体安装如下：
钻孔：在期望的测量位置，钻一定深度的测量孔，注意对基准位置进行相应的工程处理。
安装测斜管：由于雅安的位移监测已进行很长时间，对位移量和位移方向都已了解，所以准备采用单传感器探头，要求安装测斜管时，将导槽方向对准已知偏移方向。
回填灌浆：灌浆过程中要注意在测斜管中加清水平衡，避免测斜管浮起。首次灌浆后，浆液会有所回落，届时需进行补灌。
固定式测斜仪安装：首先，按照设计位置，截取安装连接杆，通过安装连接杆将各探头串接，组成传感器串（也可在下放过程中连接）；接着在管口位置安装顶部夹具，通过夹具支撑传感器串，将传感器串的导轮方向对准测斜管的导槽方向，慢慢将传感器串放入设计位置；最后，将传感器串固定在顶部夹具上。
（3）地下水监测（如果需要的话）
边坡或滑坡体处于高地下水区域，地下水的变化往往对灾害点加速恶化起很大作用，因此建议在这样的地方增设地下水观测项目，布设一个测点，采用钻孔安装一支渗压计来实现地下水监测。
（4）降雨量监测（如果需要的话）
滑坡体或边坡的环境量监测一般多采用降雨量作为环境的主要技术要求，可根据地形条件和周围环境的情况在合适的地方布置一个雨量监测测点。
4.3自动化采集系统方案
在野外高边坡或滑坡体安装监测仪器后，由于地势险要，场地有限，现场大多无法提供便利、安全的人行通道及配套供电设施，特别是在汛期或梅雨季节需要加密监测时，现场塌方、落石及滑坡还将会威胁到监测人员的生命安全。但要获取第一手的监测数据，沿线散布的监测仪器，采用人工观测方式不仅劳动强度大、效率低，受道路条件或天气的影响，往往还不能及时获取现场观测数据。采用常规的数据采集装置由于体积大、功耗高、通讯布线难度大，
在现场无电源供应的环境下也难以实现长期自动监测，因此非常有必要需要选择低功耗的数据采集设备。
对于GPS变形监测子系统来说，中海达新推出的专门用于变形监测的接收机本身具有数据采集的模块，其数据通过内置的GPRS模块无线传输到数据处理中心，具体模式请参考本方案第5节。
对于测斜仪、地下水位计等传感器的数据采集，由于其数据量小，一般采用通用的智能型数据采集器，多个传感器功用一个数据采集器。以下是BGK-8001型智能数据记录仪一些功能和特点：
BGK-8001型智能记录仪为1台微功耗设计的振弦式数据采集仪，采用全内置全密封结构设计。只需使用4节1号（D型）碱性干电池供电，正常采集数时在不更换电池的情况下可连续工作时间可达1年以上，也可选用外接直流电源、交流适配器或太阳能电池供电。
BGK-8001数据采集仪适合任何无电源及人工观测难以接近的环境下的数据采集，每台BGK-8001最多可提供6支传感器接入通道，必要时还可接入一支气温计与一台翻斗式雨量计以监测环境量。
BGK-8001数据采集仪内置的256K容量存储器,可储存3000组/通道观测数据,保证即便通讯故障情况下数据仍可持续采集而不会丢失。此外，每台BGK-8001数据采集仪均可作为一个独立的节点进行组网，以形成一个完整的数据采集系统。
BGK-8001数据采集仪具有多种通讯方式，可内置一台GSM调制解调器(手机通讯模块)或GPRS模块，在有移动通讯网络覆盖的环境下均可实现远程通讯。或 者直接选用超短波数传电台实现远程无线通讯，还可提供现场的有线通讯。利用GSM移动通讯网络或SMS短信通讯时，直接使用BGK-8001内部的干电池供电即可。对于现场不具备GSM移动通讯网络覆盖而选用超短波无线通讯模块（即数传电台）时，则需选用太阳能电池组与蓄电池组合供电的方式。
4.4滑坡监测信息管理与分析系统
4.4.1系统总体功能结构
滑坡监测信息管理与分析系统主要包括三大功能：滑坡地质地理信息管理、滑坡监测信息管理和监测信息分析。系统的功能结构图如下：
滑坡地质地理信息管理模块主要是将滑坡所在区域的地质图、地形图、剖面图、钻孔柱状图以及仪器、钻孔岩芯、地貌等照片组织起来，实现系统的管理；检测信息管理模块主要完成所有监测点所有监测仪器的监测数据的采集、处理，形成监测数据库，以用于后续分析；检测信息分析模块包括监测信息随时间变化的各种图形显示，各个监测项目的关联分析以及辅助预测分析等功能。这三大模块通过GIS技术将滑坡空间信息和监测信息结合在一起，实现滑坡信息的系统化管理、快速查询和可视化分析。
4.4.2地质地理信息管理
将滑坡所在区域的地形图、剖面图、地质图和钻孔柱状图等图件数字化，得到GIS中可用的矢量数据，以图层形式加入系统中，监测点、钻孔、监测设备等信息都进行对象化以图层形式存入GIS数据库中。根据实际管理的需要，
可将图层分为剖面线层、地形层、建筑物曾、等高线层、地质层等。仪器、钻孔岩芯、地貌等照片以二进制形式存入关系数据库，并有相应的照片管理子模块进行管理。利用GIS技术可对各种图形进行放大、缩小、漫游以及图层管理等各种地图操作功能，并实现滑坡体、监测点、钻孔、监测设备的图形与属性的双向交互查询功能。通过这些功能操作，可以了解不同滑坡、监测点、钻孔等对象的空间位置、分布、特征等相关信息。
4.4.3监测信息管理
把监测点、钻孔、仪器的相关信息，如：钻孔的编号、孔径、深度、位置等；仪器的编号、各种参数、安装位置等。根据监测仪器的不同，分别具有相应的数据处理模块，对原始监测信息进行滤波、插值、剔除和曲线拟合等操作功能，最后得到GPS地表位移数据库、深部位移数据库、地下水位数据库、空隙渗压数据库、雨量数据库等。
监测点、钻孔、监测设备等都可进行图形对象化，根据其具体位置以图形符号的形式直观的显示在滑坡体地图上。在地图上点击不同监测点即可对相应的数据信息进行浏览、编辑、更新等操作，相反通过属性查询也可实现监测
点、设备等信息的图形定位。
4.4.4监测信息分析
根据不同的监测项目和所用不同的仪器监测所得到的结果及所反映的物理量变化大小和规律，绘制成果图表进行分析，主要包括：（1）基本监测信息分析；（2）监测信息的关联分析；（3）预测分析。基本监测信息分析将地表（整体）形变、深部位移渗压、地下水位、降雨等监测信息随时间变化情况及深部位移沿测斜孔深度的分布以图形方式显示图来。监测信息的关联分析包括不同监测项目之间的关联分析和相同监测项目的空间关联分析，如降雨与库水位、降雨与地下水位、地下水位与渗压、地下水压与变形等之间的关联分析。系统可根据需要（如选择特定的时间段）绘制相应的图件和报表，分析这些项目的关系变化规律。预测分析主要是综合各种影响因素对滑动带的变形做回归分析，绘制其未来的变形曲线，为滑坡的预测预报提供依据。
5.GPS变形监测子系统
5.1监测模式的选择
根据被监测对象的特点，GPS 用于变形监测可分为三种应用模式：周期性重复测量、固定连续静态GPS监测阵列和实时动态监测。前两种模式适用于地壳形变、大坝以及滑坡等变形量较小的缓慢变形监测，其数据处理模式为静态解算。实时动态监测多适用于在缓慢变形中存在突变的变形以及工程结构物在外力作用下的振动变形。周期性重复测量实施与常规GPS控制网测量基本一
致，即先进性野外数据采集，然后手动下载数据并进行数据处理，因此设备可以重复使用，适用于低于次/数月频率的监测应用，当监测频率提高时，野外数据采集的劳动强度将大大提高；固定连续静态GPS监测阵列的实施模式与连续运行参考站（CORS）的模式类似，所有监测数据通过数据传输设备发送至数据中心，然后由相应的数据处理软件自动进行静态处理，其监测频率一般为次/几十分钟～数天。这种模式的缺点是设备必需长期安装在监测点上，硬件的一次性投入较大，但如果监测频率要求较高的监测应用（如：大坝、处于滑动期的滑坡、矿山尾矿坝、山采空区的变形监测），则可以大大降低野外数据采集的成本，并实现整个监测的自动化，提高灾害预报的实时性。
5.2监测网的布设
监测点布设需考虑的因素：
（1）位于尾矿坝体上并能够反映尾矿坝的变形；
（2）开阔性应较好，遮挡不严重，尽量避开房屋或树木等遮挡物；
（3）应尽量避开水体、金属、玻璃幕墙等强多路径环境；
（4）尽量避开强磁场的干扰；
（5）监测墩建造的施工、供电、通讯等应尽量方便。
以上因素应该首要考虑第一个，一般根据坝体的结构和地质条件来确定，最大坝高处、地基地形地质变化较大处均应布置监测剖面。每个剖面上根据坝的高矮，在坝坡表面从上到下均匀设置若干个监测点。最下面一个点应设置在
坝脚外5～10m范围内的地面上，以用于监测尾矿坝发生整体滑动的可能性。在满足第一个条件后，再根据后几个个条件进行调整。
基准点的布设需考虑的因素：
（1）基准点应位于稳固的基岩或建筑体上；
（2）基准点距离监测点应尽量近；
（3）监测墩建造的施工、供电、通讯等应尽量方便。
同样，基准点的布设首先要考虑第一个条件，然后再根据后面的条件进行调整。
5.3系统结构设计
系统由数据接收、数据传输以及数据处理三大部分组成，其基本结构示意图如图4.2所示。即：监测站与参考站的硬件配置是相同的，由GPS天线、GPS接收机（可采用一机多天线设备混合使用）、天线电缆、GPRS Modem、电源（可采用太阳能或UPS）组成。数据通过GPRS可直接发送至已连接Intenet的计算机系统上，通过计算机上的数据采集、处理、管理及分析软件自动提供监测目标的变形信息。
中海达GPS天线转中海达GPS中海达GPS计算机系统 RS232 串
图4.2 GPS变形监测系统结构示意图
5.3.1数据接收部分
数据接收部分主要由GPS接收机、GPS天线、天线电缆以及电源组成。 （1）GPS接收机和天线。采用中海达GPS接收机和天线。当监测站与参考站距离小于2公里时，可采用单频接收机，否则采用双频接收机。当监测点比较密集（直径小于120m）时，可以采用一机多天线GPS技术使多个监测点共享一个接收机，以降低接收机硬件、供电、通讯及施工的成本。
图4.3-1 GPS接收机
图4.3-2 多天线控制器
5.3.2数据传输与数据采集部分
数据传输部分负责把GPS原始观测数据（包括监测站和参考站）发送至数据处理和分析中心的计算机上。数据传输的方式可有多种，如：Internet网、GPRS/CDMA、局域网络以及通讯电台等，其中在有手机信号覆盖的地区选择GPRS/CDMA。中海达V8系列接收机集成了GPRS调制解调器模块，使用时只要插入SIM卡即可实现GPRS/CDMA无线通讯。
数据采集软件为GPSDTUCenter。其中DataLogging支持通过串口或Internet方式通讯，其主界面如图4.4所示；GPSDTUCenter则是专门为GPRS/CDMA通讯方式开发的数据采集软件，其主界面如图4.5所示。
图4.4 DataLogging 软件主界面
图 4.5 GPSDTUCenter软件主界面
5.3.3数据处理部分
数据处理软件为安科GDMS（Anchor GPS Deformation Monitoring System ），该软件是由香港理工大学土地测量与地理资讯学系开发的一款适用于滑坡、大桥、大坝等，基于Windows操作系统的GPS变形监测应用软件，软件采用特殊的算法进行基线解算，同时还具有可视化、数据管理、变形分析、自动报表、语音报警、短消息提醒等功能。 （1） 基线解算
采用适用于变形监测的单历元模糊度搜索算法，无需探测周跳，从而提高了基线解算的可靠性。采用了基于载噪比的抗差随机模型，该模型可有效的削弱衍射和大气残余误差的影响，提高了GPS测量精度。 （2） 数据管理
可采用数据库和文件两种方式管理，包括原始观测文件数据、变形量及变形速度、监测站信息等数据的入库、检索、输出等功能。 （3） 变形可视化
包括每个监测点的位移时程曲线图、变形速率时程曲线图、坝体或滑坡的可视化及变形矢量场图。 （4） 变形分析
可采用Kalman滤波和加权移动平均进行消噪处理，同时Kalman滤波还可以进行简单预报。根据实际应用需求，可以采用回归分析法进行变形预报分析。由于变形分析与预报比较复杂，为了适用各实际应用的需求，该部分功能可以根据需求定制开发。 （5） 报表与输出
可以按月、季度和年自动生成报表，也可以根据用户检索的结果生成报表。各种检索结果和报表数据也可以输出至Excel或文本文件，以便用户进行进一步的分析或与其它监测系统进行集成分析。由于各实际应用需求有差异，该部分功能一般采用定制的方式另外开发。 （6） 报警
可根据设定的变形量和变形速度阈值进行鸣笛声报警提示、还可以根据预报值提前用电子邮件和手机短信的方式警示用户负责人和系统管理人员。
软件主界面如图4.6所示，详细说明请看附录1。
图 4.6 GDMS软件主界面
5.4监测设备配置及其技术指标
5.4.1测站设备配置
配置清单如表4.1所示：
表4.1测站设备配置清单
型 号 名 称 数量 参数（备注） HD8200X GPS接收机 N+1 通电即开机，若采用一机多天线方式可以大大减少接收机设备数量 CORS-FHZ 环氧塑防护罩 N D374mm×245mm 固定基座及金属CORS-GDG 管 N D80mm×1000mm CORS-LD 防护罩固定螺钉 4×N D3mm×10mm 连GPS主机为直CORS-line 1B八芯电缆线 N 头/弯头 直流电源线： 输入AC 220V，输出DC 12～15V 直流UPS电源 N 交流电缆线长度：3米 SIM卡 N 全球通卡，开通GPRS服务（CMNET服务，非CMWAP服务）无线接入 找当地具有防雷 避雷设备 N 资质的公司建设 水泥墩台 N 现场浇注 天线转换开关 可选
5.4.2监控中心设备配置
①计算机（高档品牌PC机，要求1G以上内存，160G以上硬盘。19寸LCD显示器）
②Internet网络（具有公网IP，ADSL宽带网即可满足要求） ③远程数据采集软件(GPSDTUCenter) ④GDMS 软件
⑤数据库管理软件（SQL server 或Access） ⑥正版杀毒软件一套
⑦UPS电源
Internet 图4.8 数据处理中心的设备配置
5.5安装与施工
滑坡观测点位的标石、标志及其埋设，符合下列要求：
（1）岩体上的GPS基准点及监测点，可现场浇灌混凝土标石。根据观测精度要求，顶部的安装强制对中装置，保证对中误差小于0.5mm，标石顶部须露出地面100cm～120cm，其埋设规格见图1（a）所示。
（2）土体上的GPS基准点及监测点，可现场浇灌混凝土标石。根据观测精度要求，顶部的标志采用具有强制对中装置的活动标志。标石埋深不宜小于1m，在冻土地区，应埋至标准冻土线以下0.5m。标石顶部须露出地面100cm～120cm，其埋设规格见图1（b）所示。
（3） 抗滑桩顶面的监测点，采用砂浆现场浇固的混凝土桩，并安装强制对中设备。凿孔深度不宜少于10cm，观测视线离结构物顶面要高于20～30cm。
图1 基准点、工作基点的观测墩埋设规格
5.6测量更新频率及测量精度
对不同坝高、库容的尾矿坝有不同的测量频次要求和监测精度指标。一般尾矿坝一般监测频次为1次/天，汛期可以提高到1次/4小时，甚至更高的频次。水平精度一般要求1~3毫米，竖直方向3～5毫米。另一方面，长时间的观测数据可以平滑多路径效应误差，因此GPS的测量精度实际与观测时间的长短有关。所以在实际应用中，需在测量频率和测量精度取得一个最佳的平衡点。
表5.1 GDMS的测量精度（监测结果序列的1倍中误差）
观测时间 1秒 30分钟 1小时 测水平方向 10mm+1ppm 3.5mm+0.5ppm 2.3mm+0.5ppm 量精度 竖直方向 20mm+1.5ppm 7mm+1ppm 4mm+1ppm 观测时间 2小时 3小时 6小时 测量精水平方向 2mm+0.5ppm 1mm+0.5ppm 0.7mm+0.5ppm 竖直方向 度 3.5mm+1ppm 2mm+0.5ppm 1.5mm+0.5ppm
6.总结
本方案提供的滑坡灾害监测预警系统具有安装简单、成本低廉、简单易懂等特点，具有非常良好的实施性和操作性。 总而言之，由于自然地理、地质环境和人类活动的差异，不同地区地质灾害的类型、组合特征和发育、危害程度各不相同，具有较明显的地域特征和区域变化规律。今后随着全球环境的变化和我国经济建设的大规模发展，我国大部分地区地质灾害的发育程度和破坏程度可能将不断增强。因此，地质灾害的勘查、研究以及防治工作对于我国有着特别重大的意义，地质灾害的监测和预警工作也将对防治地质灾害起到非常重要的作用。
注：本文仅对一般性的监测方案进行了论述，更详细的技术方案中海达测绘仪器公司将根据具体的工程实施要求制定。 附录1：香港理工大学安科GPS变形监测软件系统（GDMS）
DGMS软件包括工程管理、测站管理、基线解算（包括动态和静态解算）、监测结果可视化以及数据管理五大模块。DGMS具有自动和手动两种数据处理模式。在连续运行的自动化监测应用中，DGMS将用户设定的测量间隔自动下载并处理由数据采集软件获得的GPS观测数据。经过基线解算后，可获得每个监测点的位移量，并在结果视图中绘制出监测点的位移时程曲线图。手动处理模式则可以把已有的GPS观测数据倒入系统进行处理。
(1) 系统主界
系统主界面如图所示
List Tree Window Result View
Menu Top Tool Bar Right Tool Bar
Status Bar
图1-1 GDMS系统主界面（静态监测位移时程曲线）
图1-2 GDMS系统主界面（动态监测位移时程曲线）
图1-3 GDMS系统主界面（监测点平面图）
(2) 主要功能
数据质量控制 基线解算 变形结果数据 可视化
数据管理 (查询、删除和备份)
（3）数据采集模块
数据采集模块用于将GPS接收机原始观测数据采集转换为标准Rinex格式的观测数据。数据采集模块GPRS/CDMA与接收机通讯，完成接收机设置后，将接收机接收卫星观测信息采集到数据处理中心，转换为GDMS处理的原始观测数据。
图1-4 数据采集
（4）数据处理模块
数据处理模块是GDMS的核心，其中的主要任务就是基线解算。根据不同具体应用可分为两种解算模式：静态解算和动态解算模式（单历元）。这两种解算模式的模糊度搜索算法都是采用由香港理工大学自行研制的适用于变形监测的单历算法。该算法可避开周跳并具有更可靠的质量控制功能，非常适合于变形监测环境。
图1-5 数据处理
（5）数据管理模块
数据管理模块用于管理用于解算的观测数据、解算结果。GDMS支持文件系统和数据库系统两种存储方式。
点击GDMS左边中Search栏，对监测结果进行查寻。
图1-6 解算结果查寻
点击Search后,指定的时间段的观测结果将显示在图表显示区域中。
图1-7图形化结果
（6）可视化模块
如上图1-7 所示，结果图形化模块将解算结果以位移趋势线的方式显示。在测站管理栏中点击各监测点，查看监测点位移序列情况。
导入观测文件: 导入查看多个结果文件。恢复图表窗口 : 放大图表窗口 : 缩小图表窗口 : 设定图表大小 :
选择数据范围: 显示全部数据: 设置图标刻度: 围，刻度值范围。
点击工具栏中按钮导入一个查看结果文件，按钮
点击工具栏中按钮恢复默认图表窗口大小。
点击工具栏中按钮放大图表窗口。
点击工具栏中按钮缩小图表窗口。
按指定比例设置图标窗口大小。
点击工具栏中按钮选择图表显示数据范围。
点击工具栏中按钮恢复显示全部数据。
点击工具栏中按钮，弹出对话框设置图表显示时间范
图1-8 显示刻度设置
设置图标刻度: 类型
点击工具栏中按钮，弹出对话框设置图表显示数据
图1-6 显示图标类别设置
设置显示类型: 点击工具栏中S按钮，显示单历元模式解算结果。点击
T按钮，显示静态模式解算结果。点击K按钮，显示卡尔曼模式解算结果。
显示数据点值: 如果需要精确显示图形中数据值，将鼠标停留在图形点
位置，弹出的提示信息将显示数据的时间以及数据值。
图1-7 时间点数据显示
附录2：多天线开关控制器
图 1-1 多天线控制器
表 1-1 多天线控制器的技术指标
Physical Enclosure metallic construction Dimensions 48.2 x 39.5 x 14.0 cm Weight Environmental Operating Temperature -10 to +55 degrees Celsius Storage Temperature -20 to +60 degrees Celsius Humidity 95 % Power Input Voltage DC 12V±2V Input Current DC 1.0~1.2 Power Consumption 20 Watts Connector GPS Antenna Port 20 ports Power Port 1 ports Serial Port 2 ports
附录3：滑坡监测系统的远程数据采集解决方案
一、为什么选择GPRS
GPRS是通用分组无线业务（General Packet Radio Service）的英文简称，是在现有的GSM系统上发展出来的一种新的分组数据承载业务。GPRS与现有的GSM语音系统最根本的区别是，GSM是一种电路交换系统，而GPRS是一种分组交换系统。因此，GPRS特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。这一特点正适合大多数移动互联的应用。GSM网中用户最高只能以9.6kbit/s的速度进行数据通信，如Fax、Email、FTP等，这种速度用于传送静态图象还基本能满足要求，但随着英特网的飞速发展，用户往往希望传送高质量的视频和声音。显然，现有的GSM数据业务无法满足这个要求，而GPRS每载频最高能提供107kbit/s的接入速率（Cs/2下带8个下行信道），即每信道的速率是13.4kbit/s。受中国移动网络的限制，目前速率一般在50kbit/s左右。GSM能满足只需发射GPS定位坐标的车辆导航应用，但需要下载GPS观测数据时，则用GPRS更合适。目前商业RTK GPS也是采用这种通讯方式。多天线GPS系统需要从监测现场远程采集原始观测数据至数据处理中心（包括监测站和基准站），因此需要选择GPRS。 二、解决方案介绍
由于GPRS通信是基于IP地址的数据分组通信网络，因此监测中心计算机需要一个固定的IP地址或固定的域名，各个水文数据采集点采用GPRS模块通过IP地址或域名来访问该主机，从而进行数据通信。 （一）系统结构
1、
GPS监测站和基准站：
现场监测站和基准站通过GPS采集原始观测数据，通过GPS上的RS232接口与GPRS DTU终端相连，GPS采集到的数据通过GPRS DTU终端的内置嵌入式处理器对数据进行处理、协议封装后发送到GPRS无线网络。 2、
数据处理中心：
a）公网接入方案
服务器采用公网方式接入Internet，如ADSL拨号/电信专线宽带上网等。当以拨号方式获得公网IP时，由于该方式是以动态形式分配IP，因此可采用域名方式进行IP的自动转换。 b）专网接入方案
服务器采用省移动通信公司提供的DDN专线, 申请配置固定IP地址，与GPRS网络相连。由于DDN专线可提供较高的带宽，当GPS接收机数量增加，中心不用扩容即可满足需求，可实现大容量数据采集应用。
监控中心服务器接受到GPRS网络传来的数据后先进行AAA认证，后传送到监控中心计算机主机，通过系统软件对数据进行还原显示，并进行数据处理，这样进一步增强了系统数据通信安全性能。 3、
GPRS/CDMA移动数据传输网络：
GPS采集的数据经GPRS/CDMA网络空中接口功能模块同时对数据进行解码处理，转换成在公网数据传送的格式，通过中国移动的GPRS或中国联通的CDMA无线数据网络进行传输，最终传送到监控中心IP地址。 （二）系统方案：
GPS接收机使用现有的商用GPRS/CDMA DTU透明数据传输终端，通过移动GPRS网络与监控中心相连。各GPS接收机的GPRS/CDMA DTU使用移动通信公司的GPR/CDMA S普通数据卡或APN专用数据卡，同时监控中心对各点GPRS/CDMA终端编号进行登记, 并与采集点信息进行关联，以便识别和维护处理。信息采集中心运行监控系统软件GPSDTUCenter，实时采集GPS观测数据。 （三）安全措施：
全保障主要是防止来自系统内外的有意和无意的破环，网络安全防护措施包括信道加密、信源加密、登录防护、访问防护、接入防护、防火墙等。稳定是指系统能够至少7×24小时不间断运行，即使出现硬件和软件故障，系统也不能中断运行。
数据中心可通过公网接入,或者到移动专网接入，采用公网接入方式成本比较低，企业不用租用专线，而使用数据专线接入时，GPRS/CDMA数据传输设备要经过Radius服务器的认证, 整个数据传送过程得到了加密保护，安全性比较高，可充分保障速度和网络服务质量。
1、APN数据专网模式：企业内部网络中配置APN服务器，移动终端使用APN数据专网，由于采用数据专网,服务器与公网Internet隔离,可以有效避免非法入侵。
2、用SIM卡的唯一性，对用户SIM卡手机号码进行鉴别授权，在网络侧对SIM卡号和APN进行绑定，划定用户可接入某系统的范围，只有属于指定行业的SIM卡手机号才能访问专用APN，移动终端与数据中心采用中国移动分配的专门的APN进行无线网络接入，普通手机的SIM卡号无法呼叫专门的APN。 3、可以为每个GPRS/CDMA数据传设备单独配置 DTU ID号和密码，通过数据中心在其登陆时进行应用层认证，其他没有数据中心分配的DTU ID号和密码的GPRS的设备将无法登录进入系统，系统的安全性进一步增强。 4、数据加密：可对整个数据传送过程进行加密保护。
5、网络接入安全鉴定机制：采用防火墙软件，设置网络鉴权和安全防范功能，保障系统安全。 三、GPRS数据服务资费
中国移动在各地区推出的GPRS数据服务资费标准是不一致的，具体需要询问当地中国移动。以下是按数据流量收费的参考标准（各地区收费有不同，同时集团有户还有优惠）：
标准套餐不区分内网，每kb3分钱，用多少算多少，不用不收费； 5元包10M的，仅10M仅仅指内网，超过部分按每kb1分钱算，外网部分每kb3分钱，封顶500元；
20元包50M，20元以上包月套餐就不区分内外网了，超过部分每kb1分钱，封顶500元；
100元包800M，超过部分每kb1分钱500元封顶。
200元包2000M，超过部分每kb1分钱500元封顶。
当GPS的数据采样间隔为5秒时，一台GPS一天的原始观测数据不超过20M，因此可采用包月的形式，可选择100元包月的套餐。
数据中心采用ADSL或固定IP的专网，目前都采用包年的形式，一般价格在800~1500/年。
附录4：CX-3C型测斜仪使用技术要求
（一）工作原理
该仪器采用石英挠性伺服加速度计作为敏感元件，是一个力平衡式的伺服系统。当传感器探头相对于地球重心方向产生倾角时，由于重力作用，传感器中敏感元件相对于铅锤方向摆动一个角度，通过高灵敏的微电子换能器将此角度转换成信号，经过分析处理，直接在液晶屏上显示被测点的水平位移量ΔX,Y值，并存入仪器中，通过串口送入计算机中处理，探头抗震性达到50000g。测量精度：±0.02mm/500mm，分辨率±0.02mm/8秒；系统精度:±4mm/15m;数字量显示:4.5位;记录方式:自动采集；测量范围：0°～±30°；0°～±90°；测试深度最大200m。
（二）施工工艺流程：钻孔—清孔—埋设测斜管—在孔口用砖及水泥做方形保护台—下测斜仪探头至孔底—按规定测量间距上提探头并读数—一孔测完后按规定保养测斜仪。
（三）技术要求
1. 钻孔
钻孔孔径不小于91mm，钻Φ110的垂直钻孔，垂直度≤2％。孔深需进入滑坡最终滑动面以下稳定地层不少于5m，钻孔垂直偏斜度不大于1.5%，并应进行地质与地下水编录，尤其应注意滑动面深度。
2. 测斜管安装
1）PVC测斜管外经Φ70，接头处Φ80，高要求场合可选用ABS管式铝合金管。
2）PVC测斜管接头处，用长8mm，直径Φ3的自攻螺丝牢固上紧，孔底部必须用盖子盖好，上4个螺丝，孔口也需上保护盖。
3）PVC测斜管有4个内槽，每个内槽相隔90度。安装时将其中1个内槽对准基坑方向，或地基边坡的需要监测的位移方向。
4）PVC测斜管与钻孔间隙部位用中砂加清水慢慢回填，慢慢加砂的同时，倒入适量的清水。注意一定要用中砂将间隙部位回填密实。否则，影响测试数据。
5）PVC测斜管在下的过程中，可向管内倒入清水，以减少浮力，更容易安装到底。
3. 仪器测试操作规程
1）每次测试前应检查仪器是否工作正常。判定方法是：将仪器与探头插头连接好后，打开电源开关，将探头稳定一分钟后直立，靠住一个固定不动的物体上，观察仪器最后一位显示数据是否稳定，一般在0～±2之间跳动，此时，仪器周围不能有振动物体干扰和汽车、火车、电机震动等。如果仪器最后一位是在0～±2之间跳动，说明仪器稳定正常。然后，将探头沿滑轮某一方向倾斜，观察仪器数据是否变化。如果此时数据是向增加方向变化，则将探头向滑
轮相反方向倾斜，此时数据应向减少方向变化，而且，增加、减少变化量很大，说明仪器灵敏度正常。
2）检查仪器重复性的方法：将探头放入测斜管内1米处，稳定后读一个数，然后将探头取出后再用同样的方法严格放入原来测斜管内1.米处，深度误差0.5mm。此时，读数如果与第一次一样，或相差小于0.3mm，说明仪器重复性正常。
以上稳定性、灵敏度、重复性三项是检查仪器最严格最有效的方法。以上
三种检查方法都是正常时，说明仪器完全工作正常。可进行下一步测试。
3）测试前，应在PVC测斜管管口用锯子做一个记号，每次电缆深度都应以该记号为标准起点。
4）电缆上铜环记号间隙0.5米，每次都应以铜环一边作为标准点，绝不允许今天以铜环这边为起点，明天以铜环另一边为起点。这样深度将产生很大的误差。测试时，深度误差应控制在0.5mm之内。
5）将探头沿滑轮倾斜时,数据增大的方向作为正方向，正方向对准基坑方向，在探头正方向一边作一个记号，每次测试时都应按照同一个方向先测正方向，再转180o测反方向。
6）当按照孔口标记，铜环以一边为起点将探头放入待测深度后，一定要稳定一会儿，等待显示数据稳定后（一般最后一位在0～±2之间跳动，个别情况是在1～±3之间跳动）方可读数，不能放到深度后立即读数。因为探头的滑轮
与PVC管内槽有个接触稳定过程，当这个过程还没有稳定时，读到的数据可能不真实。
7）每个孔每次应测2遍，即正测2次，反测2次。正测2次，反测2次每个深度对应大数据最大误差应小于0.5，当发现个别大0.5的数据时，应把探头重新放入到该点的深度，再读第3遍，3遍读数之间都相差0.5mm以上，应再重复检查第4遍，如果第4遍还是大于是0.5mm，说明该测试点可能存在下述问题：
（a） PBC测斜管回填不密实，有松动的现象。
（b） PBC测斜管该点处内槽与滑轮接触不良，一般这种情况现场很难恢复，可以对4次测试数据采取如下取舍方法，去掉一个最大值，去掉一个最小值，剩下2个取平均值。每次到该点都应测量4次。
对于个别误差特别大的点，在后期资料整理过程中可考虑删除该点，根据上下测试情况作合理修正。以便更加符合实际情况。
4. 深部位移监测仪器
深部位移监测采用CX－3C型高精度测斜仪监测，其主要技术指标为： 1）探头尺寸：CX-3C系列：长780mm ，直径φ28mm ，导轮间距：
500mm
2）测量精度：±0.02mm/500mm ，分辨率±8秒，系统精度:±
4mm/15m ，数字量显示:4.5位，
记录方式:自动采集
3）角度测量范围：0°～±30°；
4）测试深度最大1000m;水压10Mp
5）工作电压：内置可充锂电池组+7.2V；
6）工作温度：-10℃～+60℃；
7）抗震性50000g（国内最高200g，进口2000g）（彻底解决了由于
碰撞而损坏仪器的可能性）。
图5 CX－3C型高精度测斜仪
附录5：VI-600型固定式测斜仪使用技术要求
（一）工作原理
该仪器采用采用差动振弦工作原理，当与被测结构物刚性固连的仪器壳体发生倾斜时，由于重力的作用，铰连于壳体上的重力摆仍有指向地心的趋势，并重新建立稳定（平衡）位置。预张紧的振弦A和B的内应力即发生差动变化。经电气转换，输出与角位移成线性关系的频率信号并由频率读数仪读出。测量范围±30°，综合误差＜1.5%F.S。
（二）施工工艺流程：钻孔—清孔—埋设测斜管—在孔口用砖及水泥做方形保护台—按设计间距连接测斜仪探头与连接杆并放入钻孔—孔口用旧套管保护，上加盖子—测量读数—测量完毕保护电缆与孔口。
（三）技术要求
1. 钻孔与测斜管安装与用CX-3C测斜仪时的技术要求相同。
2. 测斜仪安装前应测定钻孔或测斜管的垂直度，不得超出传感器满量程的30％。对测斜管导向槽应做好永久标记用以确定倾斜变形的正方向。
3. 依照安装次序，将测斜仪传感器按同一方向和接杆（管）连接起来，调整校直后固定可靠。测试各传感器的正反向是否与厂商标注的方向一致，同时注意观察读数的稳定性。
4. 把连接好的传感器放入测斜管，并使其正方向对准测斜管的正方向导向槽。下放时使用接在系统底部的钢缆绳，安装过程中钢缆绳须固定在防绞棒上以免与电缆绞缠。当将第二组轮放入测斜管时，由于杆系中备有万向节，故应注意校直后再接续导入。
5. 一般计算公式
θ=K·V
式中：θ—为倾斜仪的倾斜角度（单位：度）
K—为倾斜仪的率定系数（单位：度/毫伏）
V—为倾斜仪的输出值（单位：毫伏）
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