边坡监测解决方案
1. 监测背景与需求
依据《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013 相关要求，对坡顶及坡底邻近建(构)筑物、道路及管线等可能引发较大变形或危害的边坡应加强监测并采取设计和施工措施。边坡滑塌区有重要建(构)筑物的一级边坡工程施工时必须对坡顶水平位移、垂直位移、地表裂缝和坡顶建(构)筑物的变形进行监测。
实施边坡信息化监测预警工作基本思路：首先结合边坡安全等级、边坡地质环境、边坡类型以及支护方式等，提出变形控制的要求。然 后根据相关规范，确定监测内容及监测需求，并结合现场实际情况，选择合理的监测技术方法，实时获取边坡变形现状及变形发展趋势，对边坡的稳定性情况进行动态反馈，保障施工期及运行期人员财产安 全，达到动态设计，信息化施工的目标。
2. 相关技术标准和规范性引用文件
GB50330-2013 建筑边坡工程技术规范 GB51214-2017 煤炭工业露天矿边坡工程监测规范 DZ/T 0221-2004 崩塌、滑坡、泥石流监测规范
YS 5229-1996 岩土工程监测规范
GB 50021-2001 岩土工程勘察规范
JGJ 79-2012 建筑地基处理技术规范
GB 50026-2007 工程测量规范
JGJ 8-2016 建筑变形测量规范
GB/T18314 全球定位系统（GPS）测量规范
3. 边坡监测设计基本原则
（1） 坡顶位移观测，应在每一典型边坡段的支护结构顶部设置不少于 3 个监测点的观测网，观测位移量、移动速度和移动方向；
（2） 锚杆拉力和预应力损失监测，应选择有代表性的锚杆(索)，测定锚杆(索)应力和预应力损失；
（3） 非预应力锚杆的应力监测根数不宜少于锚杆总数 3％，预应力锚索的应力监测根数不宜少于锚索总数的 5％，且均不应少于 3根；
（4） 监测工作可根据设计要求、边坡稳定性、周边环境和施工进程等因素进行动态调整；
（5） 边坡工程施工初期，监测宜每天一次，且应根据地质环境复杂程度、周边建(构)筑物、管线对边坡变形敏感程度、气候条件和监测数据调整监测时间及频率；当出现险情时应加强监测；
（6） 一级永久性边坡工程竣工后的监测时间不宜少于 2 年。
（7） 监测工作以自动化监测技术手段为主，辅以必要的专业技术人员巡查巡检工作，采用的技术方法成熟可靠，经济合理；
（8） 监测仪器设备适宜野外观测环境，满足野外连续无故障运行的基本要求；
（9） 监测设施设备的安装部署尽可能与施工作业相协调，避免相互干扰；
（10） 监测成果表达直观，开展快速及时的告警、预警服务，充分服务于现场施工作业风险管控。
坡顶水平位移和垂直位移监测
坡顶水平位移和垂直位移采用 GNSS 自动化监测方法进行实时监测。北斗/GNSS 定位其本质为空间距离后方交会，即已知北斗
/GNSS 卫星位置，监测点位置为待定点，二者通过彼此间的空间距离建立联系，通俗理解该空间距离由卫星信号传播速度乘以传播时间得到，而传播时间为信号发出时刻与接受时刻之差，由于二者分别由原子钟和石英钟测得，二者测时精度相差甚远，故信号传播时间△t 与监测点位置（x,y,h）均视为未知数，为此至少必须同步观测 4 颗卫星才具备解算条件，同时考虑各类误差源对定位精度的影响，实际作业中观测卫星数应远大于 4 颗，以便开展平差计算，提升观测精度。
北斗/GNSS 形变监测原理：鉴于形变监测精度要求高，为此不能采用简单的单点定位方法，北斗/GNSS 形变监测采用载波差分算法（站间、星间各求一次差分），该算法消除了卫星钟差、电离层折射、对流层折射、卫星轨道误差以及接收机钟差的影像，实现 mm 级高精度形变监测，其简明工作流程如下：
（1） 基准站和监测站接收卫星信号，并将接收到的信号调制成原始差分数据；
（2） 接收机通过数据传输模块利用 4G/5G 网络实时传输至云端数据处理中心；
（3） 数据处理中心对数据进行解码、解算、平差及精度评定；
（4） 数据处理中心输出解算成果至应用端软件平台，根据不同行业需求进行专业化展示。从数据流程及功能划分角度，整个监测系统可划分为空间部分、地面基准站部分、监测终端以及后台解算四大部分。
6.2 裂缝监测
自动化裂缝监测原理，在裂缝两端（即固定点和被测点）连接一条钢绞线，钢绞线一端固定在被测点上，另一端绕过角位移传感器，并由恒力进行平衡。当被测点发生位移时，所连接的钢绞线将随之移动发生变化，这个变化值在滑轮上表现滑轮转过相应的角度，即可通过角度变化量来计算出裂缝宽度的变化量。
该型观测设备其可靠性由合理的多余观测来保证，即传感器同时输出具有固定差值（一般为传感器半量程：模拟量为 2000）的一组模拟信号，通过二者的差值稳定性检验传感器的工作状态是否良好。后期数据处理则依据解析算法（解析系数 K=0.067）求解数字量，而后计算变形速率及累计变形量。
6.3 降雨量监测
目前，工程应用常用翻斗式雨量计，其中可靠性较高的双翻斗雨 量计有上下两个翻斗，中央有一个支点。当上翻斗盛积的水量达到一 定的数量值时，上翻斗翻倒，另一半翻斗开始盛雨，翻倒雨水经过汇 集漏斗流入计量翻斗。在测量过程中，随着翻斗间歇翻倒动作，带动 开关，发出一个个脉冲信号，将非电量转换成电量输出，此输出电信 号将通过数据采集传输系统送入运营商网络，实现降雨量自动化观测。
采用雨量计进行降雨量动态观测，可实现降雨过程记录、不同阶段降雨量累积分析，亦可计算得到降雨强度。该法属于诱发因素监测，可服务于降雨型滑坡、泥石流成灾告警或警示，亦可服务于多观测量相关性分析，深入开展降雨诱发灾害的定量风险分析。
6.4 应力应变类监测
自动化应力应变监测主要利用布设在支护结构内部或表面的各类应力应变传感器，实时获取支护结构应力应变信息，通过无线采发终端实现监测数据的采集，再通过运营商网络将采集的数据传输至云端进行存储分析。
6. 边坡信息化监测系统架构
边坡信息化监测系统架构主要由 4 个层面组成，分别为传感层、传输层、分析层和运用层构成。前端传感层面，主要利用布设在坡体及周边环境的各类监测设备，实时获取监测对象的变形形变、应力应变、水文及环境参数数据；传输层面，主要利用运营商网络，将监测数据按一定推送频率发送到后台云端数据中心；分析及应用层面，主要是利用后台数据分析和管理平台，对监测数据进行处理、分析，综合研判边坡变形现状及发展趋势，及时进行预警预报，并生成相应的数据报表。
7. 预警判据
边坡信息化监测的目的是通过实施自动化监测，实时获取边坡及周边环境变形现状及变形发展趋势，进而预测预报边坡未来在各种工况下的稳定性，若存在边坡失稳等安全风险，则按照相关规定进行预警，并采取相关应对措施，保障施工及运营安全。
边坡预警判据主要从以下几点考虑：
（1） 有软弱外倾结构面的岩土边坡支护结构坡顶有水平位移迹象或支护结构受力裂缝有发展；无外倾结构面的岩质边坡或支护结构构件的最大裂缝宽度达到国家现行相关标准的允许值；土质边坡支护结构坡顶的最大水平位移已大于边坡开挖深度的 1/500 或 20mm，以及其水平位移速度已连续 3d 大于 2mm/d；
（2） 土质边坡坡顶邻近建筑物的累计沉降、不均匀沉降或整体倾斜已大于现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007 规定允许值的 80％，或建筑物的整体倾斜度变化速度已连续 3d 每天大于 0.00008；
（3） 坡顶邻近建筑物出现新裂缝、原有裂缝有新发展；
（4） 支护结构中有重要构件出现应力骤增、压屈、断裂、松弛或破坏的迹象；
（5） 边坡底部或周围岩土体已出现可能导致边坡剪切破坏的迹象或其他可能影响安全的征兆；
（6） 根据当地工程经验判断已出现其他必须报警的情况。
8. 主要监测仪器设备
为适应野外高低温交变湿热环境下监测仪器设备的连续无故障运行，确保监测数据质量，保证预警预报可靠性，监测仪器设备选型应按如下原则执行：
（1） 监测设备技术参数应满足相关技术规范中监测方法及监测精度的要求，同时应遵循技术方案实用、可靠、经济合理的原则；监测设备应通过第三方检验检测机构的相关检测认证。
（2） 监测设备选型时应充分考虑野外长期自主运行的实际特点，从以下几个角度进行选取，尽量选取各功能同时具备的一体化封装式专业设备。
环境适宜性：选取的设备应能长时间工作于野外恶劣环境条件下，
应具备防雷、防水、防尘、耐高低温等基本性能。
性能适用性：选取的设备应具有基本的硬件、软件机制，监测精度及频率技术规范要求。
数据可靠性：所选设备除可实现数据远程传输外，还应具备足够容量的本地存储介质（如 SD 卡或外接USB 存储设备等），数据远程传输设备应保证全天候运行的需求。
网络多样性：选取的设备应具备灵活组网机制，能根据现场的实际网络条件选择最为适合的入网方式，无线网络方面应支持国内三家运营商 2G-4G 等多种无线网络技术；预留电台通讯及北斗通讯接口。
使用寿命：选取的监测设备其使用寿命不得低于 3 年。
（3） 供电系统可靠，仪器设备遵循低功耗设计要求，供电系统配置采用冗余设计（冗余度一般不低于 2.0）。
配置产品17850532774
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