第九章-边坡工程变形监测-PPT课件.ppt

第九章边坡工程变形监测朱宝训朱宝训测绘与城市空间信息系测绘与城市空间信息系19.2边坡工程监测的特点、内容和技术手段2一、边坡工程监测的特点vv11监测区域大监测区域大,涉及的涉及的岩土性质复杂岩土性质复杂；vv 2 2监测的内容相对较多监测的内容相对较多，主要有，主要有地面变形监测地面变形监测和和地下变地下变形监测形监测，物理参数物理参数如应力等参数监测，如应力等参数监测，环境因素环境因素如地下水如地下水、天气、地震因素的监测；、天气、地震因素的监测；监测的工作量大，工种复杂监测的工作量大，工种复杂，对于监测人员而言，必须是多面手，对于不同的工作都能对于监测人员而言，必须是多面手，对于不同的工作都能适应。适应。vv3.3.边坡逐渐形成，部分监测点的位置要随之变动；边坡逐渐形成，部分监测点的位置要随之变动；4.4.监测的周期较长监测的周期较长，一般不少于，一般不少于2 2年或更长时间，有时是年或更长时间，有时是贯穿于整个工程建设过程中贯穿于整个工程建设过程中.3二、边坡监测的内容测降雨量测地温地震监测观测地下水位观测孔隙水压测泉流量测河水位地音量测位移和沉降6.6.环境因素环境因素5.5.水文水文4.4.应变应变3.3.地下变形地下变形2.2.地声地声1.1.地表变形地表变形广义监测内容：位移和沉降4类型类型阶段阶段主要监测内容主要监测内容滑坡滑坡前期前期地表裂缝地表裂缝整治期整治期地表的水平位移和垂直位移地表的水平位移和垂直位移深部钻孔测斜深部钻孔测斜土体或岩体应力、水位土体或岩体应力、水位整治后整治后地表的水平位移和垂直位移地表的水平位移和垂直位移深部钻孔测斜深部钻孔测斜地表倾斜地表倾斜地表裂缝地表裂缝土体或岩体应力、水位土体或岩体应力、水位变形监测的内容（工程测量规范变形监测的内容（工程测量规范20072007）51.简易观测法2.设站观测法3.仪表观测法4.远程监测法三、边坡监测的方法6(一)简易观测法人工观测：地表裂缝、地面鼓胀、沉降、坍塌；人工观测：地表裂缝、地面鼓胀、沉降、坍塌；建筑物变形特征；建筑物变形特征；地下水位变化、地温变化等现象。地下水位变化、地温变化等现象。简易测量：在边坡关键裂缝处埋设骑缝式简易测量：在边坡关键裂缝处埋设骑缝式简易观测桩简易观测桩；在建（构）筑物裂缝上设简易裂缝在建（构）筑物裂缝上设简易裂缝测量标记测量标记；7(二)设站观测法要点：要点：在边坡体上设立变形观测点（成线状、格网状等）；在边坡体上设立变形观测点（成线状、格网状等）；在变形区影响范围之外稳定地点设置固定观测站；在变形区影响范围之外稳定地点设置固定观测站；用测量仪器定期监测变形区内网点的三维位移。用测量仪器定期监测变形区内网点的三维位移。1 1大地测量法大地测量法测二维水平位移：前方交会法（两方向或三方向）；测二维水平位移：前方交会法（两方向或三方向）；双边距离交会法。双边距离交会法。测某个方向的水平位移：视准线法；小角度法；测距法。测某个方向的水平位移：视准线法；小角度法；测距法。测垂直位移：几何水准测量法；测垂直位移：几何水准测量法；精密三角高程测量法。精密三角高程测量法。优点：监控面广，能确定边坡地表变形范围；优点：监控面广，能确定边坡地表变形范围；量程不受限制；量程不受限制；能观测到边坡体的绝对位移量。能观测到边坡体的绝对位移量。缺点：受到地形通视条件限制和气象条件的影响；缺点：受到地形通视条件限制和气象条件的影响；工作量大，工作周期长；工作量大，工作周期长；连续观测能力较差。连续观测能力较差。89 2 2GPSGPS（全球定位系统）测量法（全球定位系统）测量法GPSGPS的特点：定位精度可达毫米级的特点：定位精度可达毫米级优点：观测点之间无需通视，选点方便；优点：观测点之间无需通视，选点方便；观测不受天气条件的限制，可全天候观测；观测不受天气条件的限制，可全天候观测；可同时测定观测点的三维坐标和速度；可同时测定观测点的三维坐标和速度；在在测程大于测程大于10km10km时时，精密优于光电测距仪。，精密优于光电测距仪。缺点：价格贵。缺点：价格贵。用途：地形条件复杂、起伏大或建筑物密集、用途：地形条件复杂、起伏大或建筑物密集、通视条件差的边坡监测。通视条件差的边坡监测。3 3近景摄影测量法近景摄影测量法优点：摄影（周期性重复摄影）方便，外业省时省力；优点：摄影（周期性重复摄影）方便，外业省时省力；能同时获得许多观测点的空间位置。能同时获得许多观测点的空间位置。缺点：精度较低。缺点：精度较低。用途：崩滑体处于速变、剧变阶段的监测；用途：崩滑体处于速变、剧变阶段的监测；危岩临空陡壁裂缝变化；危岩临空陡壁裂缝变化；滑坡地表位移量变化速率较大时的监测。滑坡地表位移量变化速率较大时的监测。10类型水平位移监测的点位中误差（mm）垂直位移监测的高程中误差（mm）地表裂缝的观测中误差（mm）岩质滑坡63.00.5土质滑坡12105边坡监测的精度（工程测量规范边坡监测的精度（工程测量规范20072007）通常要求水平位移2-5mm，高程测量中误差小于1.0-1.5mm/km11(三)仪表观测法 特点：监测的内容丰富，精度高，测程可调，仪器便于携带；特点：监测的内容丰富，精度高，测程可调，仪器便于携带；可以避免恶劣环境对测试仪表的损害；可以避免恶劣环境对测试仪表的损害；资料直观可靠，能连续观测。资料直观可靠，能连续观测。用途：适用于中、长期监测用途：适用于中、长期监测内容：用精密仪器仪表对变形斜坡进行地表及深部的位移、倾内容：用精密仪器仪表对变形斜坡进行地表及深部的位移、倾斜斜(沉降沉降)动态，裂缝变化及动态，裂缝变化及地声、应力应变地声、应力应变等物理参数等物理参数与环境影响因素进行监测。与环境影响因素进行监测。分类分类:按所采用的仪表可分为机械式仪表观测法按所采用的仪表可分为机械式仪表观测法(简称简称机测法机测法)和电子仪表观测法和电子仪表观测法(简称简称电测法电测法)两类。两类。12(四)远程监测法远程监测法特点：远距离无线传输。远程监测法特点：远距离无线传输。优点：自动化程度高；优点：自动化程度高；全天候观测；全天候观测；省时、省力、安全。省时、省力、安全。缺点：传感器质量不过关；缺点：传感器质量不过关；仪器的组装工艺和长期稳定性较差；仪器的组装工艺和长期稳定性较差；运行中故障率高；运行中故障率高；很难适应野外恶劣的监测环境；很难适应野外恶劣的监测环境；数据传输有中断；数据传输有中断；数据可靠度难以使人置信；数据可靠度难以使人置信；价格昂贵。价格昂贵。13四、边坡工程监测仪器简介倾斜计1415vv边坡工程监测方案设计的内容：边坡工程监测方案设计的内容：监测内容监测内容-测什么；测什么；监测方法和仪器监测方法和仪器-怎么测；怎么测；施测部位和测点布置施测部位和测点布置-测哪里；测哪里；监测期限和频度监测期限和频度-何时测；何时测；预警值及报警制度等实施计划预警值及报警制度等实施计划-怎么办。怎么办。vv一、监测设计的原则一、监测设计的原则vv监测项目选择的原则：监测项目选择的原则：vv 一般以光学一般以光学,机械和电子设备为先后顺序选用设备；机械和电子设备为先后顺序选用设备；考虑经济上的合理性；考虑经济上的合理性；不影响正常施工及使用；不影响正常施工及使用；能形成统一的结论和简捷的报表。能形成统一的结论和简捷的报表。9.3监测方案设计16二、测点布点原则二、测点布点原则监测点的布置一般有以下监测点的布置一般有以下三个步骤三个步骤:1 1、测线布置、测线布置 圈定监测范围；圈定监测范围；估计主要滑动方向；估计主要滑动方向；选取典型断面选取典型断面,布置测线；布置测线；再按测线布置相应监测点。再按测线布置相应监测点。对主滑方向和范围不明确的边坡，放射型布置更适用。对主滑方向和范围不明确的边坡，放射型布置更适用。测线放射型布置时，在不同方向交叉布置深部位移监测孔。测线放射型布置时，在不同方向交叉布置深部位移监测孔。对主滑方向和范围明确的边坡，对主滑方向和范围明确的边坡，测线可采用测线可采用十字型或方格行十字型或方格行布置；布置；测线十字型布置时，深部位移监测线十字型布置时，深部位移监测孔通常布设在主滑方向上；测孔通常布设在主滑方向上；2 2、监测网形成、监测网形成:一次也可能分阶段形成；一次也可能分阶段形成；3 3、局部加强，加深加密布点。、局部加强，加深加密布点。17vv三、边坡工程监测周期与频率三、边坡工程监测周期与频率vv1.1.施工的初期施工的初期vv爆破阶段：爆破阶段：1 1次次/1-2/1-2天，每次爆破后监测天，每次爆破后监测1 1次；次；监测以地表及地下位移为主。监测以地表及地下位移为主。施工阶段：施工阶段：1-21-2次次/周；周；(地表及地下位移为主地表及地下位移为主)2.2.运营阶段运营阶段：1 1次次/2/2月，雨季：月，雨季：1 1次次/2/2月。月。3.3.变形量增大和变形速率加快时变形量增大和变形速率加快时：加大监测频次。：加大监测频次。18vv 1.1.监测的报表监测的报表vv 监测日报表监测日报表vv 阶段性报表阶段性报表vv 监测总表监测总表四、监测资料汇总及分析1920vv 2.2.相关图件相关图件vv 各监测项目时程曲线；各监测项目时程曲线；vv 各监测项目的速率时程曲线；各监测项目的速率时程曲线；vv 地表位移变形矢量图和等值线；地表位移变形矢量图和等值线；vv 各监测项目在各种不同工况和特各监测项目在各种不同工况和特殊日期变化发展的形象图殊日期变化发展的形象图22 3.3.分析报告分析报告 一般分析报告中应含以下内容：一般分析报告中应含以下内容：工程地质背景工程地质背景 施工及工程进展情况施工及工程进展情况 监测目的、监测项目设计和工作量分布监测目的、监测项目设计和工作量分布 监测周期和频率监测周期和频率 各项资料汇总各项资料汇总 曲线判断及结论曲线判断及结论 数值计算及分析数值计算及分析 结论及建议结论及建议239.4露天开采边坡监测vv矿山边坡是一种临时性或半永久性边坡矿山边坡是一种临时性或半永久性边坡,设计较为保守。设计较为保守。2425主要平台:布设运输矿岩和设备的运输平台总体边坡角:从最下部台阶坡面的坡趾到最上部台阶坡面的坡肩的联线的倾角.26vv一、观测内容包括：vv（1 1）边坡面上移动值的大小和分布，移动的过程和规律；）边坡面上移动值的大小和分布，移动的过程和规律；vv（2 2）滑动面位置、形状、滑体的大小、滑动方向；）滑动面位置、形状、滑体的大小、滑动方向；vv（3 3）边坡移动对坡顶及其附近各种建筑物的危害程度；）边坡移动对坡顶及其附近各种建筑物的危害程度；vv（4 4）加固措施的效果。）加固措施的效果。27vv二、观测站的设置二、观测站的设置vv1 1观测线的设置观测线的设置vv观测线由位于同一直线上的控制点和工作点组成。观测线由位于同一直线上的控制点和工作点组成。vv控制点（基准点）控制点（基准点）应布设在滑体外稳定的地表或边坡上；应布设在滑体外稳定的地表或边坡上；vv工作点（变形点）工作点（变形点）设置在滑体上。设置在滑体上。vv每条观测线至少设两个控制点，控制点至第一个工作点的距离和控制点每条观测线至少设两个控制点，控制点至第一个工作点的距离和控制点间的距离为间的距离为5050100m100m。vv工作测点的间距一般为工作测点的间距一般为5 515m15m。vv在一个台阶上至少应设在一个台阶上至少应设两个测点两个测点，分别靠近坡顶、坡脚，分别靠近坡顶、坡脚vv每个平台上均应设置观测点。每个平台上均应设置观测点。1-控制点2工作点3观测线露天矿边坡观测线的布设282.2.要求：要求：vv观测站（变形区域）观测站（变形区域）应布置在工程地质条件较复杂地段。应布置在工程地质条件较复杂地段。vv观测线的条数观测线的条数取决于滑坡范围（监测范围）的大小、边坡取决于滑坡范围（监测范围）的大小、边坡岩石力学性质及地质条件的复杂程度。岩石力学性质及地质条件的复杂程度。vv对特征点进行专门监测，当发现有移动时，可在其上、下、对特征点进行专门监测，当发现有移动时，可在其上、下、左、右增设观测点，左、右增设观测点，以便准确确定边坡移动范围。以便准确确定边坡移动范围。vv水准基点水准基点不需要建立严格统一的高程控制系统。可以每不需要建立严格统一的高程控制系统。可以每2 23 3个台阶在非移动区建立一组，每组不少于个台阶在非移动区建立一组，每组不少于3 3个点。个点。vv为确定工作点的矿区为确定工作点的矿区统一高程值统一高程值，可用，可用等外水准等外水准进行各组进行各组水准基点间的连测。水准基点间的连测。vv如果如果采用交会法观测采用交会法观测，则观测点的布设可以更加灵活，观，则观测点的布设可以更加灵活，观测线上也可不布设控制点。测线上也可不布设控制点。29vv1 1导线法导线法vv观测点埋设观测点埋设10101515天后天后进行进行vv1 1）观测站与露天矿基本控制网点联测观测站与露天矿基本控制网点联测，按，按5 5”小三角或小三角或5 5”导线导线要求进行，高程按要求进行，高程按四等水准四等水准要求进行。要求进行。vv2 2）观测测线，观测测线，按露天矿按露天矿I I级导线和露天矿级导线和露天矿I I级高程测量方级高程测量方法和精度要求测量，首次观测需要独立进行两次，高程闭法和精度要求测量，首次观测需要独立进行两次，高程闭合差均不大于合差均不大于（L L为导线总长，为导线总长，kmkm），则取其平均值），则取其平均值作为原始数据。作为原始数据。vv2.2.前方交会法前方交会法vv应使用应使用J2J2级以上的经纬仪以全圆观测法测定水平角，级以上的经纬仪以全圆观测法测定水平角，水平角测量的各种限差不能低于四等三角测量的限差要求。水平角测量的各种限差不能低于四等三角测量的限差要求。vv高程测量也可以采用高程测量也可以采用三角高程测量三角高程测量方法。方法。三、露天矿边坡观测方法30vv（1 1）观测站联测观测站联测。vv（2 2）正常观测正常观测。vv警戒观测：警戒观测：若发现观测点累计下沉量达若发现观测点累计下沉量达20mm20mm时，可认为时，可认为边坡开始滑动，需进行全面观测。全面观测包括测点的高程边坡开始滑动，需进行全面观测。全面观测包括测点的高程和平面位置测量。和平面位置测量。vv滑动期观测：滑动期观测：一般一般1 13 3个月进行一次水准测量，个月进行一次水准测量，3 36 6个个月进行一次全面观测。月进行一次全面观测。vv滑坡后观测：滑坡后观测：包括观测点平面位置、高程及滑体的大小、包括观测点平面位置、高程及滑体的大小、滑落时间等。并在滑坡区平面图上表示出滑动面、裂缝位置、滑落时间等。并在滑坡区平面图上表示出滑动面、裂缝位置、凸起、凹陷等变形发生的部位，时间及有关测量数据。凸起、凹陷等变形发生的部位，时间及有关测量数据。vvvv3工作内容31四、边坡监测的图件与分析vv（1 1）测线剖面图测线剖面图。剖面图比例尺一般为。剖面图比例尺一般为1 1：500500，变，变形值比例尺采用形值比例尺采用1 1：20201 1：5050。vv（2 2）滑坡区平面图滑坡区平面图。平面图比例尺一般采用。平面图比例尺一般采用1 1：500500，移动向量比例尺采用，移动向量比例尺采用1 1：20201 1：5050。vv（3 3）个别具有代表性的测点个别具有代表性的测点，需另绘位移或移动速度，需另绘位移或移动速度随时间的变化曲线。随时间的变化曲线。1.观测资料的图示测线剖面图测线剖面图32测区平面图332.滑落面及其确定方法vv第一种情况，观测点的移动向量大致相同，其方向有规第一种情况，观测点的移动向量大致相同，其方向有规律，说明滑坡是以律，说明滑坡是以整体整体进行，滑动面大致是进行，滑动面大致是圆弧形圆弧形。34vv第二种情况，各移动量大致第二种情况，各移动量大致相等，且方向相同，说明滑相等，且方向相同，说明滑体可能是以体可能是以整体整体形式沿形式沿平面平面结构面发生。结构面发生。vv第三种情况如图所示，第三种情况如图所示，各移动向量都是大致水平各移动向量都是大致水平方向，结合结构面的埋藏方向，结合结构面的埋藏特征，说明边坡破坏可能特征，说明边坡破坏可能属于倾倒破坏。属于倾倒破坏。35vv第四种情况是各测点移动向量方向与大小的变化无一第四种情况是各测点移动向量方向与大小的变化无一定规律，则可以认为岩体滑动定规律，则可以认为岩体滑动不是整体不是整体滑动，而是有滑动，而是有两个或多个滑落体，如果每个滑落体有足够的观测点两个或多个滑落体，如果每个滑落体有足够的观测点（不少于（不少于3 3个），且分布在滑体的上、中、下不同部个），且分布在滑体的上、中、下不同部位，亦可按上述方法分别求得滑动面。位，亦可按上述方法分别求得滑动面。36五.边坡滑坡预报11滑坡地点的预报滑坡地点的预报 2 2滑坡体形态和规模的预报滑坡体形态和规模的预报 3 3滑体发生时间的预报滑体发生时间的预报*初始期初始期*恒速变化期恒速变化期*加速变化期加速变化期(速度时间曲线速度时间曲线)37智利丘基卡玛塔铜矿位移时间图38速度时间曲线图39再见40