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摘 要：边坡由于受近距离范围内的城市道路、已有建筑物及地埋管线的制约，以及因场地工程地质条件所限，常常不能采取放坡开挖的方式，只有在垂直或陡坡开挖的前提下，采取可靠的支护措施后进行开挖。因先进的边坡支护技术以及施工工艺、设备的使用，使我国的边坡支护水平得到了很大的提高， 边坡工程垮塌事故明显减少。
关键词：边坡位移监测 应用
中图分类号：U213.1+3 文献标识码：A 文章编号：
Abstract：Slope affected by close range of urban road, the existing buildings and buried pipeline, which due to space and the limit of the engineering geological conditions, often can't take slope excavation put the way, only in vertical or steep slope excavation, under the premise of take reliable supporting measures after the excavation. For the advanced slope supporting technology and construction technology, equipment used, make our slope shoring standards have been improved greatly, and the slope engineering collapse for significantly less.
Key Words: slope；displacement; monitoring; application
随着建设用地趋于越来越紧张，城市中的建筑物不断向高空以及地下发展，城市中的建筑边坡不断向数量增多、规模更大、深度加深的方向发展。边坡开挖及支护过程中，由于边坡垂直或陡坡开挖造成边坡体的侧向卸荷，不可避免的会引起边坡产生水平及竖向位移。当位移量过大时，会造成坡顶影响范围内的建(构) 筑物开裂、管线拉裂现象，将影响坡顶建(构)筑物、管线的安全及正常使用。如不对以上边坡位移进行控制，除造成边坡体内岩土产生大量裂缝，引发岩土体原始结构的改变。降低边坡岩土的力学强度外，如发生坡顶建(构)筑物垮塌或水管漏水、水沟渗水、地表水大量渗入边坡体内等情况，还会严重危及边坡的整体安全。我国颁布的基坑边坡支护国家及建设部标准中，虽然均要求对边坡位移进行监测，但对监测点的布置、边坡位移监测时的位移报警值均未作明确的规定，以致部分边坡支护工程在施工过程中，虽进行了边坡位移监测，但位移接近或超过报警值时，施工人员未能及时采取有效措施进行控制，致使边坡位移进一步发展，造成坡顶建(构)筑物开裂及管沟拉裂现象，影响建(构)筑物及地下管线的正常使用，最终可能引起边坡垮塌，造成重大安全事故。因此,对于边坡加以监测是非常有必要的。
1、边坡工程监测的主要目的：
(1) 为了保证工程施工和运行的安全。
(2) 评价边坡理论分析结果和经验判断成果的依据，是修改设计和指导施工的客观标准。
(3) 为工程岩土体力学参数的反演分析提供资料。
(4) 为掌握边坡变形特征和规律提供资料，指导在边坡发生严重变形条件下的应急处理。
(5) 为分析岩体结构与边坡变形破坏的关系，预测边坡变形破坏趋势，评价边坡的长期稳定性提供条件。
2、监测系统的设计原则
由于监测系统对边坡设计、施工和运行都起着相当重要的作用，重要工程的监测系统应当通过综台各种有关资料和信息进行精心设计。一般要按照以下设计原则：
(1) 可靠性原则 包括监测方法的可靠性和监测仪器的可靠性。
(2) 多层次原则 指采用多种监测手段以便互相补充和校核:采用地表监测和地下监测相结合的立体监测。
(3) 以位移为主的监测原则 变形监测是边坡监测的主要手段，也是变形破坏分析的基本依据。
(4) 关键部位优先原则 分析各种有关资料，确定监测的关键部位和敏感部位等重点部位，并优先布置监测点。
(5) 整体控制原则 保证监测系统对整个边坡的覆盖。
(6) 遵照工程需要原则 监测系统的布置要充分考虑工程的特点和工程建筑对边坡的要求。
(7) 方便适用原则 监铡方法和仪器要便于操作和分析，力求简单易行。
(8) 经济合理原则 监测系统要考虑信息的丰富性和造价的台理性两方面的要求。
3、边坡监测的内容和方法
监测系统的功能主要依靠监测技术来实现系统的可靠性很大程度上取决于监测仪器的可靠性。所以建立监测系统时首先要了解当前监测技术的发展状况，选择合适的仪器，必要时可研制适用仪器，提高监测技术水平。
由于岩土工程的地质条件和工程条件的复杂性，为了满足具体工程的不同要求，人们对监测技术的发展极其重视。监测仪器种类繁多，从功能上看，监测仪器分为位移监测、动态监测、应力监测以及地表水和地下水监测。原理上看，分为机测、电测和光学测量等类型从读数方法上看，主要有接触测量、有线遥测和无线遥测三种。
对边坡进行监测，主要包括以下方面：危岩； 位 移、 倾斜； 应力应变、 地声变化； 地震、 爆破震动；降雨量、气温、地表(下)水(水位、水质、水温、泉流量、孔隙水壓力)等监测。
目前，纵观边坡工程监测技术，主要有如下几种常用方法：
3 .1 宏观地质观测法
宏观地质观测法，是用常规的地质路线调查方法对崩塌、滑坡的宏观变形迹象和与其有关的各种异常现象进行定期的观测、记录。该方法具有直观性、动态性、适应性及实用性强的特点，不仅适用于各种类型的崩塌滑体在不同变形发展阶段的监测，而且监测内容比较丰富，获得的前兆信息直观可靠，可信度高。
3.2 简易观测法
简易观测法是在变形体及建筑物的裂缝处因地制宜设置骑缝式简易观测标志，用长度量具直接观测裂缝变化与时间关系的方法。该方法监测的内容单一，精度相对较低，劳动强度较大，但是操作简单，直观性强，观测数据可靠，适合于交通不便、经济困难的山区普及推广应用。
3.3 设站观测法
( 1 ) 大地测量法
常用的大地测量法主要有两方向(或三方向)前方交会法、双边距离交会法、视准线法、小角法、测距法、几何水准测量法以及精密三角高程测量法等。大地测量法有如下突出优点：
a、能确定边坡地表变形范围；b、量程不受限制；c、能观测到边坡体的绝对位移量；d、在滑坡发生剧滑时，监测仪器设施不会因滑坡加速运动而损坏，监测人员不必到滑坡体上，因此能保证滑坡监测的连续性。
( 2 ) GPS ( 全球定位系统) 测量法
GPS测量法的基本原理是用GPS卫星发送的导航定位信号进行空间后方交会测量，确定地面待测点的三维坐标。将GPS测量法用于边坡工程监测有以下优点 ：
a、测站之间无须通视，选点方便；b、定位精度高；c、观测时间短；d、观测点的三维坐标可以同时测定，对于运动的观测点还能精确测出它的速度；e、操作简便；f、全天候作业，一般不受气候条件的影响。
( 3 ) 近景摄影测量法
该方法是把近景摄影仪安置在2个不同位置的固定测点上，利用立体坐标仪量测像片上各观测点三维坐标的一种方法。其周期性重复摄影方便，外业省时省力，可以同时测定许多观测点在某一瞬间的空间位置，可随时进行比较。可以满足崩滑体处于速变、剧变阶段的监测要求，即适合危岩临空陡壁裂缝变化(如链子崖陡壁裂缝)或滑坡地表位移量变化速率较大时的监测 。
3.4 仪表观测法
仪表观测法是指用精密仪器仪表对变形斜坡进行地表及深部的位移、倾斜(沉降) 动态，裂缝相对张、闭、沉、错变化及地声、应力应变等物理参数与环境影响因素进行监测引。监测的内容丰富，精度高(灵敏度高)，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，观测成果直观，可靠度高，适用于斜坡变形的中、长期监测。
3.5 远程监测法
远距离无线传输是该方法最基本 的特点，由于其自动化程度高，可全天候连续观测，故省时、省力和安全，是当前和今后一个时期滑坡监测发展的方向。同时，无线监测也为我们进行边坡监测提供了一个很好 的途径，通过无线监测，我们可以真正的实现测试的多参数，是研究边坡 和建筑物稳定性及活动规律的有力工具 。
3.6 声发射方法
岩石或岩体受力作用时会不断地发生破坏， 主要表现为裂纹的产生、 扩展及岩体断裂。裂纹形成或扩展时，造成应力松弛，贮存的部分能量以应力波的形式释放出来，产生声发射，据此可推断岩石内部的形态变化，反演岩石的破坏机制。
3.7 时域反射法一TDR
时域反射测试技术是一种电子测量技术。TDR技术以方便、安全、经济、数字化及远程控制等优点而受到广泛应用。一个完整的T DR滑坡监测系统，一般由TDR同轴电缆、电缆测试仪。数据记录仪、远程通讯设备以及数据分析软件等几部分组成。应用于滑坡监测时，TDR系统与倾斜仪等传统 监测仪器相比有很多优点：( 1 )价格低廉；( 2 )检测时间短；( 3 )可远程访问；( 4 ) 数据提供快捷 ；( 5 ) 安全性高。但 TDR系统也存在不足。首先，它不能用于需要监测倾斜情况但不存在剪切作用的区域，如护堤。其次，它无法确定滑坡移动量和滑坡移动 的方向。
3.8 光时域反射法( OTDR)
OTDR检测方法的实质是：传感器输出信号反映了被测参数(如裂缝)在空间上的变化情况，输出信号主要沿光纤前向传输，但还有部分信号后向散射，考虑光波的传输速度，即可确定光源到被测点的距离。光时域反射技术可以快速确定滑坡中变形、应力的大小，以及失效面的位置，真正实现多点准分布式测量。
3 自动边坡监测系统的开发
由于边坡的监测是一个重复的大量的系统工程，需要大量人力物力，因此自动边坡监测系统的开发和研究就成为必要。自动边坡监测系统能自动按预先设定时间对多目标进行监测，取得精确距离值，并能用图形实时显示监测点的坐标值及变形值、移动速度等。比较不同时间的测量结果，能快速而准确地发现边坡稳定性。系统还可用于大坝、高层建筑物、桥梁等需要重复监测变形的地方。
( 1 )采用微机控制 自动全站仪可实现边坡稳定性监测自动化，即可实现全天候无人值守的全自动、高可靠邊坡稳定性变形监测，并可做到监测数据的实时处理与分析、监测结果的报表图形输出等。
( 2 )自动监测系统在短时间内可完成各变形点三维坐标测量，即可同时获得变形点的平面位移和垂直位移的信息，克服了以往平面位移监测和垂直位移监测分别进行的缺陷。
( 3 )为了提高自动监测点位精度，除采用精度较高的全站仪外，还可采取措施减少外界条件对测角、测边的误差影响，如果条件允许，可设2～3个站同时观测边坡稳定性变形点，提高点位精度和可靠性。
( 4 )自动监测系统不仅可用于边坡工程，而且可用于大坝变形监测、高层建筑物、桥梁等需要重复监测变形的地方。
4 结论与展望
鉴于边坡地质情况的复杂性和滑坡预测预报的重要性，边坡的监测工作就变得更加重要，只有取得了比较准确的实时监测数据，我们才能准确地对边坡情况做出判断。因此智能化、高精度监测系统的开发就成为未来的一个研究方向，同时综合性集成化的滑坡预测预报软件 的开发也应该成为未来研究的一个重点。
关键词：边坡位移监测 应用
中图分类号：U213.1+3 文献标识码：A 文章编号：
Abstract：Slope affected by close range of urban road, the existing buildings and buried pipeline, which due to space and the limit of the engineering geological conditions, often can't take slope excavation put the way, only in vertical or steep slope excavation, under the premise of take reliable supporting measures after the excavation. For the advanced slope supporting technology and construction technology, equipment used, make our slope shoring standards have been improved greatly, and the slope engineering collapse for significantly less.
Key Words: slope；displacement; monitoring; application
随着建设用地趋于越来越紧张，城市中的建筑物不断向高空以及地下发展，城市中的建筑边坡不断向数量增多、规模更大、深度加深的方向发展。边坡开挖及支护过程中，由于边坡垂直或陡坡开挖造成边坡体的侧向卸荷，不可避免的会引起边坡产生水平及竖向位移。当位移量过大时，会造成坡顶影响范围内的建(构) 筑物开裂、管线拉裂现象，将影响坡顶建(构)筑物、管线的安全及正常使用。如不对以上边坡位移进行控制，除造成边坡体内岩土产生大量裂缝，引发岩土体原始结构的改变。降低边坡岩土的力学强度外，如发生坡顶建(构)筑物垮塌或水管漏水、水沟渗水、地表水大量渗入边坡体内等情况，还会严重危及边坡的整体安全。我国颁布的基坑边坡支护国家及建设部标准中，虽然均要求对边坡位移进行监测，但对监测点的布置、边坡位移监测时的位移报警值均未作明确的规定，以致部分边坡支护工程在施工过程中，虽进行了边坡位移监测，但位移接近或超过报警值时，施工人员未能及时采取有效措施进行控制，致使边坡位移进一步发展，造成坡顶建(构)筑物开裂及管沟拉裂现象，影响建(构)筑物及地下管线的正常使用，最终可能引起边坡垮塌，造成重大安全事故。因此,对于边坡加以监测是非常有必要的。
1、边坡工程监测的主要目的：
(1) 为了保证工程施工和运行的安全。
(2) 评价边坡理论分析结果和经验判断成果的依据，是修改设计和指导施工的客观标准。
(3) 为工程岩土体力学参数的反演分析提供资料。
(4) 为掌握边坡变形特征和规律提供资料，指导在边坡发生严重变形条件下的应急处理。
(5) 为分析岩体结构与边坡变形破坏的关系，预测边坡变形破坏趋势，评价边坡的长期稳定性提供条件。
2、监测系统的设计原则
由于监测系统对边坡设计、施工和运行都起着相当重要的作用，重要工程的监测系统应当通过综台各种有关资料和信息进行精心设计。一般要按照以下设计原则：
(1) 可靠性原则 包括监测方法的可靠性和监测仪器的可靠性。
(2) 多层次原则 指采用多种监测手段以便互相补充和校核:采用地表监测和地下监测相结合的立体监测。
(3) 以位移为主的监测原则 变形监测是边坡监测的主要手段，也是变形破坏分析的基本依据。
(4) 关键部位优先原则 分析各种有关资料，确定监测的关键部位和敏感部位等重点部位，并优先布置监测点。
(5) 整体控制原则 保证监测系统对整个边坡的覆盖。
(6) 遵照工程需要原则 监测系统的布置要充分考虑工程的特点和工程建筑对边坡的要求。
(7) 方便适用原则 监铡方法和仪器要便于操作和分析，力求简单易行。
(8) 经济合理原则 监测系统要考虑信息的丰富性和造价的台理性两方面的要求。
3、边坡监测的内容和方法
监测系统的功能主要依靠监测技术来实现系统的可靠性很大程度上取决于监测仪器的可靠性。所以建立监测系统时首先要了解当前监测技术的发展状况，选择合适的仪器，必要时可研制适用仪器，提高监测技术水平。
由于岩土工程的地质条件和工程条件的复杂性，为了满足具体工程的不同要求，人们对监测技术的发展极其重视。监测仪器种类繁多，从功能上看，监测仪器分为位移监测、动态监测、应力监测以及地表水和地下水监测。原理上看，分为机测、电测和光学测量等类型从读数方法上看，主要有接触测量、有线遥测和无线遥测三种。
对边坡进行监测，主要包括以下方面：危岩； 位 移、 倾斜； 应力应变、 地声变化； 地震、 爆破震动；降雨量、气温、地表(下)水(水位、水质、水温、泉流量、孔隙水壓力)等监测。
目前，纵观边坡工程监测技术，主要有如下几种常用方法：
3 .1 宏观地质观测法
宏观地质观测法，是用常规的地质路线调查方法对崩塌、滑坡的宏观变形迹象和与其有关的各种异常现象进行定期的观测、记录。该方法具有直观性、动态性、适应性及实用性强的特点，不仅适用于各种类型的崩塌滑体在不同变形发展阶段的监测，而且监测内容比较丰富，获得的前兆信息直观可靠，可信度高。
3.2 简易观测法
简易观测法是在变形体及建筑物的裂缝处因地制宜设置骑缝式简易观测标志，用长度量具直接观测裂缝变化与时间关系的方法。该方法监测的内容单一，精度相对较低，劳动强度较大，但是操作简单，直观性强，观测数据可靠，适合于交通不便、经济困难的山区普及推广应用。
3.3 设站观测法
( 1 ) 大地测量法
常用的大地测量法主要有两方向(或三方向)前方交会法、双边距离交会法、视准线法、小角法、测距法、几何水准测量法以及精密三角高程测量法等。大地测量法有如下突出优点：
a、能确定边坡地表变形范围；b、量程不受限制；c、能观测到边坡体的绝对位移量；d、在滑坡发生剧滑时，监测仪器设施不会因滑坡加速运动而损坏，监测人员不必到滑坡体上，因此能保证滑坡监测的连续性。
( 2 ) GPS ( 全球定位系统) 测量法
GPS测量法的基本原理是用GPS卫星发送的导航定位信号进行空间后方交会测量，确定地面待测点的三维坐标。将GPS测量法用于边坡工程监测有以下优点 ：
a、测站之间无须通视，选点方便；b、定位精度高；c、观测时间短；d、观测点的三维坐标可以同时测定，对于运动的观测点还能精确测出它的速度；e、操作简便；f、全天候作业，一般不受气候条件的影响。
( 3 ) 近景摄影测量法
该方法是把近景摄影仪安置在2个不同位置的固定测点上，利用立体坐标仪量测像片上各观测点三维坐标的一种方法。其周期性重复摄影方便，外业省时省力，可以同时测定许多观测点在某一瞬间的空间位置，可随时进行比较。可以满足崩滑体处于速变、剧变阶段的监测要求，即适合危岩临空陡壁裂缝变化(如链子崖陡壁裂缝)或滑坡地表位移量变化速率较大时的监测 。
3.4 仪表观测法
仪表观测法是指用精密仪器仪表对变形斜坡进行地表及深部的位移、倾斜(沉降) 动态，裂缝相对张、闭、沉、错变化及地声、应力应变等物理参数与环境影响因素进行监测引。监测的内容丰富，精度高(灵敏度高)，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，观测成果直观，可靠度高，适用于斜坡变形的中、长期监测。
3.5 远程监测法
远距离无线传输是该方法最基本 的特点，由于其自动化程度高，可全天候连续观测，故省时、省力和安全，是当前和今后一个时期滑坡监测发展的方向。同时，无线监测也为我们进行边坡监测提供了一个很好 的途径，通过无线监测，我们可以真正的实现测试的多参数，是研究边坡 和建筑物稳定性及活动规律的有力工具 。
3.6 声发射方法
岩石或岩体受力作用时会不断地发生破坏， 主要表现为裂纹的产生、 扩展及岩体断裂。裂纹形成或扩展时，造成应力松弛，贮存的部分能量以应力波的形式释放出来，产生声发射，据此可推断岩石内部的形态变化，反演岩石的破坏机制。
3.7 时域反射法一TDR
时域反射测试技术是一种电子测量技术。TDR技术以方便、安全、经济、数字化及远程控制等优点而受到广泛应用。一个完整的T DR滑坡监测系统，一般由TDR同轴电缆、电缆测试仪。数据记录仪、远程通讯设备以及数据分析软件等几部分组成。应用于滑坡监测时，TDR系统与倾斜仪等传统 监测仪器相比有很多优点：( 1 )价格低廉；( 2 )检测时间短；( 3 )可远程访问；( 4 ) 数据提供快捷 ；( 5 ) 安全性高。但 TDR系统也存在不足。首先，它不能用于需要监测倾斜情况但不存在剪切作用的区域，如护堤。其次，它无法确定滑坡移动量和滑坡移动 的方向。
3.8 光时域反射法( OTDR)
OTDR检测方法的实质是：传感器输出信号反映了被测参数(如裂缝)在空间上的变化情况，输出信号主要沿光纤前向传输，但还有部分信号后向散射，考虑光波的传输速度，即可确定光源到被测点的距离。光时域反射技术可以快速确定滑坡中变形、应力的大小，以及失效面的位置，真正实现多点准分布式测量。
3 自动边坡监测系统的开发
由于边坡的监测是一个重复的大量的系统工程，需要大量人力物力，因此自动边坡监测系统的开发和研究就成为必要。自动边坡监测系统能自动按预先设定时间对多目标进行监测，取得精确距离值，并能用图形实时显示监测点的坐标值及变形值、移动速度等。比较不同时间的测量结果，能快速而准确地发现边坡稳定性。系统还可用于大坝、高层建筑物、桥梁等需要重复监测变形的地方。
( 1 )采用微机控制 自动全站仪可实现边坡稳定性监测自动化，即可实现全天候无人值守的全自动、高可靠邊坡稳定性变形监测，并可做到监测数据的实时处理与分析、监测结果的报表图形输出等。
( 2 )自动监测系统在短时间内可完成各变形点三维坐标测量，即可同时获得变形点的平面位移和垂直位移的信息，克服了以往平面位移监测和垂直位移监测分别进行的缺陷。
( 3 )为了提高自动监测点位精度，除采用精度较高的全站仪外，还可采取措施减少外界条件对测角、测边的误差影响，如果条件允许，可设2～3个站同时观测边坡稳定性变形点，提高点位精度和可靠性。
( 4 )自动监测系统不仅可用于边坡工程，而且可用于大坝变形监测、高层建筑物、桥梁等需要重复监测变形的地方。
4 结论与展望
鉴于边坡地质情况的复杂性和滑坡预测预报的重要性，边坡的监测工作就变得更加重要，只有取得了比较准确的实时监测数据，我们才能准确地对边坡情况做出判断。因此智能化、高精度监测系统的开发就成为未来的一个研究方向，同时综合性集成化的滑坡预测预报软件 的开发也应该成为未来研究的一个重点。