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第 50 卷 第 3 期有色金属设计Vol.50 No.32023 年 9 月Nonferrous Metals DesignSept.2023收稿日期:2022-11-21作者简介:马小平(1986),男,宁夏银川人,讲师,工程师,实验师。主要研究方向:土木工程材料。GPS 土工格栅与钢筋网片边坡变形监测研究马小平(银川能源学院,宁夏 银川 750105)摘要:边坡变形监测是提高边坡施工质量水平的重要部分,现阶段的边坡监测中所应用的常规方案具有一定的问题与不足,在外界环境与气候条件的影响下可能出现无法实时监测或者监测效果不理想的问题,无法有效满足施工过程中的监测实际需求。为此,文章基于 GPS 精准定位技术,提出一种可实施的双向土工格栅与钢筋网片加固边坡变形监测方案,在该技术方案中以全球卫星定位技术为基准实施有效的实时监测,无论是监测精准度还是有效率均相对较高,可为施工以及质量监测提供有价值的参考。关键词:边坡变形;GPS;双向土工格栅;钢筋网片加固;监测中图分类号:TU531.7文献标识码:B文章编号:1004-2660(2023)03-0050-04Research on GPS Geogrid and Reinforcement Mesh Slope Deformation MonitoringMA Xiaoping(Yinchuan University of Energy,Yinchuan Ningxia 750105,China)Abstract:Slope deformation monitoring is an important part to improve the quality level of slope construction.The conventional scheme applied in slope monitoring at this stage has certain problems and deficiencies.Under the influence of external environment and climatic conditions,real-time monitoring or unsatisfactory monitoring effect may occur,which cannot effectively meet the actual needs of monitoring during construction.Therefore,based on the GPS precise positioning technology,this paper proposes an implementable two-way geogrid and steel mesh reinforcement slope deformation monitoring scheme.In this technical scheme,effective real-time monitoring is carried out with global satellite positioning technology as a benchmark,which has relatively high monitoring accuracy and efficiency and can provide valuable references for construction and quality monitoring.Keywords:Slope deformation;GPS;Two-way geogrid;Steel mesh reinforcement;Monitoring0 引 言随着近些年来我国工程建设领域的发展与进步,现阶段的边坡加固方案与相关技术已经逐渐成熟,在工程建设的过程中,无论是新技术还是新材料的实际应用都使得建设过程的便利性与质量更高,为了进一步提高工程设计水平与施工水平必须着重考虑工程的整体质量、安全性与经济效益。在以往的边坡加固与支护过程中所应用的方案大多为钢筋网片,以此起到较好的加筋效能,此时需应用工厂所制生产的网片进行准确有效的现场安装或者绑扎,但在这一过程中,由于网片的重量相对较大并且安装过程较为复杂,因此受到人力物力的制约无法在较短的时间内进行大面积施工,与此同时,在边坡上固定网片的难度相对较高,并且所需要的成本相对较高,因此安装质量并不与预期完全符合。马小平:GPS 土工格栅与钢筋网片边坡变形监测研究1 双向土工格栅与钢筋网片加固概述1.1 双向土工格栅概述双向土工格栅是以高分子聚合物为主要材料的组织,由材料经挤压、成板、冲孔过程后再纵向、横向拉伸而制作,因此在使用过程中无论是纵向拉伸强度还是横向拉伸强度都较为优良,该材料应用于土壤中也可起到较好的加固、力扩散效果,在地基的应用过程中具有重要价值。调查发现,双向土工格栅在地基补强与加固中的应用范围广泛,可应用于不同类型的堤坝和路基补强、边坡防护、洞壁补强。在应用后,具有以下优势:(1)有利于提升路基或者地基的核心承载力,有利于提高路基或者地基的使用时间;(2)可有效避免路面或者地面出现塌陷或者裂纹等不良情况,有利于提高美观性;(3)在施工过程中流程较为简便,具有较强的便利性与高效性,可有效缩短施工时间,达到较好的施工质量;(4)有效避免出现涵洞裂纹等现象;(5)可加固土坡,避免出现水土流失;(6)应用范围广泛,具有确切的实际价值。1.2 钢筋网片加固概述据调查可知,钢筋网片加固的施工流程与具体环节如下:加工制作钢筋网;进行边坡开挖作业;完成基面的清理;作业人员铺设钢筋网;固定钢筋网片;喷射混凝土,完成作业。具体而言,现阶段常规的钢筋网片材料大多应用型号为 HPB235 或 HPB300 的热轧圆钢制作,此时钢筋网片的直径最小为 6 mm,最大为 10 mm,在施工现场应用过程中由作业人员在边坡上人工绑扎。据相关实践材料发现,当下钢筋网片所应用的现场安装施工方法具有一定的问题与不足,钢筋网片的加工环节与运输环节均受到外界条件的限制,在铺设安装过程中,由于钢筋网片的重量较大,并且需要大面积铺装,此时作业人员的工作量较大,并且存在一定的安全风险。2 基于 GPS 的双向土工格栅与钢筋网片加固边坡变形监测在以往的边坡变形监测过程中,所应用的设备工具大多为经纬仪或者水准仪,此时所应用的仪器对边坡地表位移的变化实现实时监测,不仅监测效率相对较低,并且监测准确度不佳,除此之外,在应用过程中仪器设备的检测结果受外界环境的影响相对较为显著,若温度变化较大时或者大气垂直折光时都会导致结果准确性不足。GPS 定位技术立足于新兴的互联网技术与卫星技术具有较高的定位价值,定位精准度与自动化程度较为理想,应用于边坡变形监测过程中具有监测效率高、监测准确性高、和自动化实时监测的优势,在监测过程中受外界环境的影响相对较小,并且可以实时上传数据信息。由此可知,相比较于传统的检测方案,在边坡变形监测中应用GPS 定位技术具有较为显著的优势。2.1 GPS 精确定位技术概述GPS 精密定位技术在实际应用中具有一定的优势。与以往的测量技术或手段相比,具有更好的测量和定位精度,可测基线长度可观。如果边坡工程的测量基线超过 10 km,测量精度将达到0.11 m,测量精度远远高于以往所应用的变形测量技术手段。除此之外,在应用 GPS 精准定位时周围环境的影响对数据的准确性影响程度相对较低,测量工作的开展不会因天气或者其他自然环境的变化而受到影响,可以 24 h 连续不断的开展监测工作。与此同时,在应用该项技术时,测量工作的准确性与信息化水平相对较高,可应用自动化技术完成各项测量操作,有利于降低人工测量的工作量,避免因人工操作不当而导致的数据误差或者错误,有效提升数据测量的准确性。2.2GPS 边坡变形监测系统方案及数据处理模型2.2.1 GPS 边坡监测方案在应用 GPS 技术设计边坡监测方案时,主要监测网络由基准点与监测点 2 部分构成,其中常规情况下监测点位于被监测的边坡上,能够反映被监测对象的明显变形。边坡监测系统的网形设计应考虑现场监测条件,以 GPS 网络图的基本概念和设计原则为基准。目前在监测山体边坡变形时,一般是在可能发生滑坡的影响区域外选择参考点,在边坡上选择监测点,建立三角网,形成监测网,以此进行边坡变形与否的严密监测。2.2.2 GPS 变形监测数据处理模型GPS 数据处理过程分为以下几个阶段:GPS15有色金属设计第 50 卷测量数据的传输、观测数据的处理、基线解算、GPS 网平差,以及变形分析等。GPS 数据处理基本流程包括:采集有效的数据信息;将数据信息上传至后台;对所收集的数据信息进行预处理;在预处理后对结果进行基线解算;应用技术手段分析 GPS 网平差;明确否存在变形情况并深入分析。3 GPS 山区边坡监测技术实例3.1 边坡简介该次监测的 GPS山区边坡位于我国某山区的村庄后方,该村落的所有村民均居住于山下,与边坡有一定距离。由于该山区因地震频发而具有一定的不稳定性,为了进一步提升居民的安全性必须对边坡进行变形监测,在发现边坡出现变形时及时提醒预警。3.2 GPS 边坡监测网的布设所布设的 GPS 边坡监测网主要分为 2 个层级的网络,其中基准网由基准点构成,变形网由变形点构成,前者为一级网,后者为二级网。通过网络监测控制,可对边坡上各监测点的坐标值情况进行实时分析,通过计算差值明确边坡是否出现变形以及当前的稳定性情况。在边坡上选择监测点时根据该边坡的实际特征加以决定,首先需进行现场勘查,在反复斟酌后确定监测点。在该次实际监测过程中所选择的变形监测网基准点为 ZG200 点和 ZG201 点,监测点是 ZG250ZG255 点。3.3 数据采集与处理该次数据监测的信息采集时间为 2022 年 58 月,对比 2 次边坡的监测点坐标信息情况。在监测过程中,由于监测点位于边坡处,属于野外环境,因此所应用的定位方法为静态相对定位,应用 2 台 GPS 接收机完成基准点的观测,应用 6台 GPS 接收机完成监测点的观测。内业数据处理采用合众思状 GPS 随机软件,首先将 GPS 接收机上的外业观测数据下载存储到计算机上,然后再进行数据解算处理,具体外业数据解算主要包括以下步骤。3.3.1 检验闭合环为了进一步提高数据采集检测效果,该次案例分析对 2 期 GPS 监测网的环闭合差精度展开研讨,具体如下:1 期监测:56 个闭合环,56 个通过,水平最佳精度为 0 mm,垂直最佳精度为 0 mm,水平最低精度为 3 mm,垂直最低精度为 30 mm,水平平均精度为 1 mm,垂直平均精度为-3 mm;2 期监测:56 个闭合环,56 个通过,水平最佳精度为 0 mm,垂直最佳精度为 0 mm,水平最低精度为 4 mm,垂直最低精度为-16 mm,水平平均精度为 1 mm,垂直平均精度为-1 mm。经空间无约束平差后各项精度指标都符合测量规范要求,达到了预期目标,从软件生成的残差图可以看出观测数据质量较好,符合高精度边坡变形监测的要求。3.3.2 GPS 监测网平差对 2 期数据进行约束平差后可得到各监测点每期的点位精度,统计结果如下:1 期边坡点位移精度:ZG200 点:X 坐标为 19.372 m,X 轴误差为 0 mm,Y 坐标为 8.267 m,Y 轴误差为 0 mm;ZG201 点:X 坐标为 19.624 m,X 轴误差为 0mm,Y 坐标为 8.460 m,Y 轴误差为 0 mm;ZG250 点:X 坐标为 19.076 m,X 轴误差为 2 mm,Y 坐标为 7.455 m,Y 轴误差为 2 mm;ZG251 点:X 坐标为 19.832 m,X 轴误差为 4 mm,Y 坐标为 7.394 m,Y 轴误差为 3 mm;ZG252 点:X 坐标为 19.154 m,X 轴误差为 3 mm,Y 坐标为 7.958 m,Y 轴误差为 3 mm;ZG253 点:X 坐标为 19.057 m,X 轴误差为 3 mm,Y 坐标为 7.792 m,Y 轴误差为 3 mm;ZG254 点:X 坐标为 19.692 m,X 轴误差为 3 mm,Y 坐标为 7.920 m,Y 轴误差为 3 mm;ZG255 点:X 坐标为 19.746 m,X 轴误差为 2 mm,Y 坐标为 7.969 m,Y 轴误差为 2 mm。2 期边坡点位移精度:ZG200 点:X 坐标为 19.372 m,X 轴误差为 0 mm,Y 坐标为 8.267 m,Y 轴误25马小平:GPS 土工格栅与钢筋网片边坡变形监测研究差为 0 mm;ZG201 点:X 坐标为 19.624 m,X 轴误差为 0 mm,Y 坐标为 8.460 m,Y 轴误差为 0 mm;ZG250 点:X 坐标为 19.058 m,X 轴误差为 2 mm,Y 坐标为 7.455 m,Y 轴误差为 2 mm;ZG251 点:X 坐标为 19.814 m,X 轴误差为 2 mm,Y 坐标为 7.394 m,Y 轴误差为 2 mm;ZG252 点:X 坐标为 19.139 m,X 轴误差为 2 mm,Y 坐标为 7.685 m,Y 轴误差为 2 mm;ZG253 点:X 坐标为 19.042 m,X 轴误差为 2 mm,Y 坐标为 7.792 m,Y 轴误差为 2 mm;ZG254 点:X 坐标为 19.674 m,X 轴误差为 2 mm,Y 坐标为 7.920 m,Y 轴误差为 2 mm;ZG255 点:X 坐标为 19.733 m,X 轴误差为 1 mm,Y 坐标为 7.969 m,Y 轴误差为 1 mm。从数据中可以得到,2 期观测数据经约束平差后,各项精度指标都能达到预期目标,所以该GPS 边坡监测网是合格的。从上述数据可知,该文中在样本边坡处所设置的监测点处都体现出一定程度的变形。其中251 点处的变形程度最为显著,与此同时,8 个监测点处所发生的变形均为同一方向,体现出该边坡具有潜在的安全风险,必须采取必要的安全防护举措,避免出现安全问题,如塌陷等。该次案例结果显示,该基于 GPS 的双向土工格栅与钢筋网片加固边坡变形监测方案所提供的结果拥有更高的监测结果精度,可准确定位边坡变形的实际方向与具体位置。4 结 语综上所述,该文立足于以往边坡变形监测方案的不足与问题,提出基于 GPS 的双向土工格栅与钢筋网片加固边坡变形监测方案,并且以实际应用案例证实该模式的应用价值与优势,明确显示在边坡变形监测的过程中应用 GPS 技术具有较高的精准度和高效性,可有效满足现实的监测需求,应用 GPS 技术进行边坡是否出现变形的稳定性与加固性监测具有确切的实际应用价值,体现出可操作性更强、监测结果精度更高、并不受温度与气候等外界因素影响以及自动化水平高等优点,在边坡变形监测的过程中可提供准确性更高、可靠性与安全性更高的资料数据,因而基于GPS 的双向土工格栅与钢筋网片加固边坡变形监测值得推广使用。参考文献:1高小虎,王龙,官长富,等.基于土工格室及加筋的生态边坡加固试验分析J.路基工程,2022(05):112-116.2伦恒毅.岩土工程施工中基坑边坡失稳及加固处理研究J.中国金属通报,2022(03):151-153.3张佳良.岩土工程中边坡加固工程施工技术J.西部探矿工程,2020,32(01):3-4.4王增新.边坡加固工程加固技术与水平位移动态监测J.山西建筑,2010,36(13):68-69.35