淺析變形監測技術在高陡邊坡穩定性監測中的應用

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　　摘 要 高陡邊坡的穩定性對于相關工程建設與運營的安全有著直接的影響，尤其是礦山高陡邊坡，如果邊坡的穩定性較差，極有可能會發生滑塌、失穩等情況，威脅到礦山開采的安全。因此，應采用科學、準確的監測技術對高陡邊坡的穩定性進行嚴密監測，為高陡邊坡的穩定性預測提供有效依據，確保邊坡支護措施的可靠性和有效性具有重要意義。
　　關鍵詞 變形監測技術;高陡邊坡;穩定性監測
　　在實際高陡邊坡穩定性監測、預測以及評價中，想要對礦山高陡露天邊坡的具體情況和穩定性進行全面準確的評估，必然要運用到邊坡變形監測技術，并在此基礎上，依據邊坡的特征、性質以及監測所得數據進行綜合分析，然后評估預測出邊坡的穩定性，最終得出變形監測結果與失穩預報，讓相關單位依據評估結果采取對應用邊坡安全防護措施，確保礦山開采工程的正常進行。
　　1 案例概述
　　現以某煤礦開采工程為例，該煤礦區屬于急傾斜煤層，煤層的傾角大在60°-72°，受到歷史開采原因影響，該區煤礦有大面積露頭區、隱伏火區以及塌陷區，經過多次論證得出，以分層剝挖-逐層注水滅火-徹底挖除火體以及封堵回填等多種方式聯合滅火，但滅火過程中，構成了一個150～220m高的臨時高陡邊坡，故該高陡邊坡本身的穩定性成為該區煤礦安全生產的重要影響因素。因此，煤礦企業在對該高陡邊坡實施錨索加固的基礎上，同時對邊坡實施24小時連續監測，直到內排回填工程全部結束，以此確保工程項目的安全生產。
　　2 高陡邊坡變形監測使用的設備分析
　　該案例邊坡監測采用的是瑞士徠卡TM30/TM50系列智能全站儀，以測量機器人Measurement robot為主要設備，該設備同時具備了目標自動識別、自動照準、自動進行測角和測距、自動跟蹤目標以及自動進行數據記錄等多項功能，并于全站儀的基礎上，安裝了磁驅伺服驅動馬達、CCD影像傳感器、視頻高素成像系統、多項目標快速鎖定與跟蹤技術，并擁有智能化系統、應用測量軟件以及各類通訊開發接口，可同時進行自動搜索、跟蹤、辨識以及目標照準，在監測過程中儀器可自動完成正倒鏡觀測，并自主取得角度、距離、三維坐標及具體影像等多種信息，可以無人操作的環境與特殊情況下執行各類測量任務，并在第一時間進行測量所得數據傳送，被稱之為智能化自動全站儀[1]。
　　3 變形監測技術在高陡邊坡穩定性監測中的具體應用分析
　　3.1 監測的原理與應用軟件分析
　　采用測量機器人對該邊坡進行監測時，首先在高邊坡會影響到范圍外穩定性和堅硬性較強的巖石上布設對應的參考點，于邊坡上方設置對應的目標點，選擇特定位置設置一個基站，讓測量機器人在基站實施監測工作。機器人會對參考點進行測量，之后經由后方交會法對基站內機器人的具體坐標進行校正，之后開始對目標點實施測量，測量通過內部溫度氣壓傳感器對所得數據進行修正，再對監測點實施在線實時監測，并把測量獲得的數據以有線或者無線等方式傳送致中央處理站內，運用徠卡GeoMoS Monitor 軟件，對所有的監測數據作預處理，并把數據直接轉換成為測量機器人GSI數據格式，于數據庫中保存。數據庫內部的字段主要包含了序號、點名、X和Y坐標、高程H以及具體的觀測日期，之后構建點表與循環觀測表，再通過徠卡GeoMoSAnalyzer 軟件，把得到的全部數據生成監測點位移曲線圖，以此方式對該高陡邊坡進行24小時全面監控[2]。
　　3.2 基準網設置與監測點選擇設置
　?、贋榱舜_保監測點所得位移數據的可靠性和高精度，相關人員在該邊坡無法產生影響的位置處同時設置了不低于4個的基準點，使其形成基準網。②在對監測范圍進行確定之后，于該范圍之內，依據監測計劃給出的具體要求，明確坡體主要的滑動方向，并依據主滑動方向與滑動面的范圍定位測點，之后進行典型斷面選取，再依據測線設置對應的觀測點。通常邊坡的巖層不同，其測點時布置了也會存在差異，如針對有可能形成滑動帶的位置，應設為重點監測位置與可疑點，同時設置加密測點。③依據開挖斷面具體的長度與高度，隨著工程的實際進度以不間斷的方式進行監測點布置，每一個測點、測站點以及基準點之間需構成一個完整的監測網，每層邊坡平臺上的監測點之間距離維持在30～50m。受到地質、降水以及荷載等因素的影響，局部高邊坡可會存在重復卸載的情況，因此，在每次卸載后，需要重新進行監測點布置。
　　3.3 監測精度與計算方法分析
　　在實際的監測過程中，單向的最長距離必須低于1km，儀器的測角精度應調整為±0.5"，具體的測距精度調整為±（0.6mm+1ppm*D km），采用相關公式進行計算后監測點的誤差值是≤±2.5mm;監測期間，每隔2個月進行一次基準點校正，之后運用后方交會法校正測站點，以此保障監測點采集所得數據的準確性[3]。
　　3.4 監測結果預警分析
　　該項目于工程施工起始構建平臺后設置監測點，后以24小時不間斷持續在線監測，每隔30min進行1次監測點監測，直到開挖區全部回填完成。在該項目工程中，其高邊坡的所挖高度約為1676m，構成了150m高，400m長的高邊坡斷面，當中高邊坡斷面的高度為1730m，平臺的監測點CX172出現多次位移，且位移次數的超過預警值，后立即向項目部與施工方發出報警通，施工方在接到報警后，馬上針對該危險區進行了防護后處理，處理完成后再次布置了監測點，此后監測點平穩，未再發生明顯位移。
　　4 結束語
　　總之，科學、有效的變形監測方案，可以準確、及時以及直觀地對高陡邊坡的穩定性實施監測和預警，并將所測數據第一時間傳送到相關部門，讓相關部門可以依據測量數據及時采用對應的安全防護措施，為工程項目各施工階段的順利進行提供安全技術保障，應該推廣運用。
　　參考文獻
　　[1] 王孟英，何曉玲，孫強.GPS技術在礦山邊坡變形監測中的應用研究[J].中國設備工程，2019，（04）：141-142.
　　[2] 趙麗榮，郭震山.光纖傳感技術在黃土邊坡變形監測中的應用研究[J].山西交通科技，2018，（06）：23-24，30.
　　[3] 張亞，王海珍，王濤.基于三維激光掃描技術的礦區邊坡變形監測研究[J].中國錳業，2018，36（05）：188-191.
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