摘要：目前我国经济发展十分快速，随着人们生活水平的提高，传统的工程支挡技术和监测方法未能抓住滑坡发生的本质，即下滑力与抗滑力之间的相互关系．基于滑坡发生的充要条件创新性地提出了监测预警新方法，并研发出以恒阻大变形锚索为支撑的滑坡灾害监测预警技术装备系统，该系统不仅起到了边坡加固作用，还能对滑坡全过程进行监测，甚至在滑坡体滑动时仍然能够持续地监测下滑力的变化，打破了传统技术的限制，实现了加固－监测－预警一体化功能，带来了滑坡灾害监测预警领域的新变革．笔者以已有研究成果为基础，运用物联网技术，对第一代边坡灾害监测预警系统的硬件和软件进行了功能完善和设备升级，设计出了边坡灾害监测预警物联网系统．新系统提高了监测预警性能，节约了建设运行成本，在本钢集团南芬露天矿倾斜顺层岩质边坡工程应用中取得了良好效果，成功预报了多起滑坡灾害，有力地保证了矿山的安全生产．
关键词：滑坡；恒阻大变形锚索；物联网；监测预警
引言
滑坡地质灾害一直是社会高度关注的问题之一，近年来我国多地发生了由地震、降雨、水库运行和工程建设等触发的高边坡过大变形事故，有时甚至导致大型滑坡、泥石流，严重危害到人们的生命和财产安全。边坡变形的监测技术和方法在最近一个时期得到了飞速的发展，在保证边坡稳定性、验证支挡措施效果、提高滑坡预警预报水平等方面发挥了重要的作用。本文在简要介绍传统边坡变形监测技术及其不足的基础上，阐述了近十余年间国内外边坡变形监测技术的最新发展和应用现状，重点分析和对比了分布式光纤传感等新型监测技术的特点。最后，对边坡变形监测技术未来的发展方向提出了一些研究思路。
1边坡监测技术发展历程
现代比较完备的边坡监测系统可以追溯到20世纪40年代。这个时期，各种适用于不同边坡条件的变形光学、电学测量仪器开始出现。日本学者Saito在长期的滑坡研究基础上，于1963年提出了著名的“斋藤法”滑坡预报公式，将土体蠕变分为减速蠕变、稳定蠕变、加速蠕变3个阶段（Saitoetal．，1969）。1956年，前苏联学者叶米里扬诺娃对滑坡位移观测的原理、方法和应用进行了系统性的总结。21世纪初，世界各国科研人员竞相研发了以光纤监测为代表的边坡变形监测仪器，边坡监测技术又出现了日新月异的更新和进步，朝着自动化、高精度化等方向发展。目前，传统的边坡监测技术发展已较为成熟，并在实际边坡工程中取得了可靠的监测效果。传统技术大多需要人工定期到现场进行数据采集，工作量大，监测的时效性较差，而且无法在恶劣的气候条件下实施。由于大部分边坡变形失稳均发生在暴雨、地震等极端情况下，此时组织现场实测会严重威胁到监测人员的生命。另一方面，现有的传感元件，如电阻应变计式、电感式传感器和钢弦式等，普遍存在尺寸较大、抗干扰性及稳定性较差和易发生零点漂移等不足。
2新型边坡变形监测技术
2.1时域反射技术
时域反射测试技术（TDＲ，Time-DomainＲeflectometry）最早主要应用于通讯方面，近年来开始被引入到边坡深部变形监测领域。TDＲ技术在监测边坡变形前需要在钻孔中安装同轴电缆。当边坡发生位移时，同轴电缆中的测试信号与反射信号的差异能够实时监测出电缆发生状态变化的位置，从而进一步推算出边坡体内部的位移量。国内外对于TDＲ技术在边坡监测中的应用研究主要可分为室内模拟实验和野外实测。例如，Charlesetal．将钻孔测斜仪和TDＲ监测系统同时安装在一个滑坡体中进行监测，发现TDＲ系统对滑动面中集中剪切应变带最为敏感，而钻孔倾斜仪则是对均匀的剪切破坏较为敏感。在对3种型号同轴电缆剪切试验的基础上，总结了不同型号的同轴电缆的反射系数与剪切位移的关系及其力学特性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为探索TDＲ监测滑坡的定量解释方法，开展了室内模拟试验，并对试验进行详细分析和拟合处理，初步获得同轴电缆变形与TDＲ信号幅值变化的数学模型。Yanetal．（2010）将TDＲ技术应用于三峡库区玉皇阁滑坡的实时监测，，发现曲线变形趋势基本一致，从而进一步证明了TDＲ技术适用于边坡变形的监测，特别是对边坡微变形的监测。
2.2地面激光扫描技术
地面激光扫描（TLS，TerrestrialLaserScanning）技术是形成于20世纪90年代的一种用于滑坡监测的新型遥感调查与监测技术。该技术主要由激光测距系统、扫描系统和支架系统组成，同时集成了数字摄影和仪器内部校正等系统（Wunderlichetal．，2003）。地面激光扫描具有非接触性、数据获取速度快（5万点/秒－几十万次点/秒）、实时、动态和主动性、穿透性、高精度、高密度、全自动化（Schneider，2006），并且能与GPS和外置数码相机结合等优点，克服了传统点式变形监测的片面性，可得到监测区域完整的点云数据，通过对点云数据的处理与分析，能够得到滑坡体表面的变形特征。
3边坡灾害监测预警物联网系统
3.1智能供电子系统
智能供电子系统主要是为恒阻大变形锚索子系统、双路通讯子系统提供清洁电能保障，该子系统由大容量可充电电池、太阳能电池板、保护开关、７-１１Ｖ可调稳压器、电能控制器组成．智能供电子系统采用太阳能电池板发电，不但充分利用了太阳能资源，还避免了环境污染．在有光照时可以对可充电电池充电，无光或光照强度较弱时可以采用大容量可充电电池中储存的电能对负载供电．电能控制器有效避免了可充电电池过充而造成的损害，保护开关装置具有过载、短路保护功能，可调稳压器能够将智能供电子系统的最终输出电压稳定在恒阻大变形锚索子系统、双路通讯子系统所需的电压范围之内．
3.2边坡灾害监测预警模式
1）稳定模式．下滑力Ｐ随时间基本处于一恒定值，监测曲线总体近似一条水平线，滑坡处于稳定状态．2）次稳定模式．也称潜在不稳定模式，下滑力Ｐ随时间的发展逐渐增大，下滑力监测曲线表现出随时间增加的态势，说明滑坡体正在发育，稳定性降低．3）裂缝模式．下滑力Ｐ在短时间内增加较大，监测曲线表现出陡然跃升的特点，统计表明裂缝大小与下滑力跃升幅度呈正相关特性．4）滑移模式．下滑力Ｐ在短时间内减小较大，监测曲线表现出陡然下降的特点，说明滑体滑动造成下滑力监测值下降．5）扰动模式．滑坡监测现场会不同程度受到降雨、地震等自然因素和爆破、采挖等人为因素的影响，由于边坡灾害监测预警物联网系统敏感度高，因此会对下滑力监测值大小产生一定影响，在监测曲线上表现出类似“较窄脉冲”波动现象。
结语
用位移监测和数值模拟相结合的方法来研究边坡问题．以上众多研究成果对研发顺层岩质边坡灾害治理和监测预警新方法具有重要的参考价值和借鉴意义．
参考文献：
[1]孙 强，朱术云，薛 雷，等．力矩效应对顺层岩质边坡稳定性的影响[J]．煤炭学报，2015.1002-1003.．
[2]孙玉科，姚宝魁．我国岩质边坡变形破坏的主要地质模式[J]．岩石力学与工程学报，2016.1234-1235.．
[3]郑颖人，陈祖煜，王恭先，等．边坡与滑坡工程治理[M]．北京：人民交通出版社，2016.1578-1579.．
[4]李安洪，周德培，冯 君，等．顺层岩质边坡稳定性分析与支挡防护设计［Ｍ］．北京：人民交通出版社，2017.1586-1587．
论文作者:黄身灶
论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期
论文发表时间:2018/5/28
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