道路边坡滑坡监测方案.docx

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道路边坡滑坡监测方案

北京基康科技有限公司监测应用型方案

道路边坡滑坡体监测

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1概述

近年来，随着国家对基础设施建设项目投资力度的不断加大，公路、铁路项目越来越多。

在山区的铁路、公路工程建设中，道路多穿行于山川、河谷之间，经常要开挖大量边坡，边坡的开挖破坏了原有植被覆盖层，导致出现大量的此生裸地以及产生严重的水土流失现象，造成生态环境的破坏，边坡岩土体的崩塌、滑坡、泥石流等失稳破坏还会给人民生命和财产带来巨大的损失。

为防止公路、铁路边坡失稳，给国家带来巨大的经济损失，危机人民生命和财产安全，安全监测显得非常重要，加大自动化监测力度，做到防患于未然。

2监测内容

2.1高边坡道路滑坡监测

高边坡的滑坡产生的主要原因是道路施工开挖，使原有地貌产生较大变化，边坡上部结构在重力作用下产生侧向应力应变，最终失稳造成边坡坍塌或滑坡现象产生，因此对高边坡的安全监测主要分以下几部分进行。

（1）边坡倾斜情况

（2）边坡锚索应力

（3）边坡锚杆应力

（4）水平位移

2.2缓边坡道路滑坡监测

坡度较小的边坡滑坡产生的主要原因是地下水活动，地下水的作用主要表现在软化边坡土层，降低土体强度，产生动水压力和孔隙水压力，对透水岩层产生浮托力等方面。

缓边坡安全监测主要由以下几部分组成。

（1）地下水水位

（2）滑坡体位移变化情况

（3）不同深度土体位移变化

（4）边坡倾斜程度

（5）雨量监测

3监测方法

3.1高边坡滑坡监测方法

3.1.1边坡倾斜情况

边坡纵向不同深度土体水平位移变化情况监测可采用BGK-6150型测斜仪来完成。

在观测位置钻孔，将测斜仪通过不锈钢管与滑轮组连接后安装在带有导槽的标准测斜管内，当土体发生位移时测斜仪与测斜管同步移动，以此来监测边坡的倾斜情况。

图1BGK-5150测斜仪安装示意图

3.1.2边坡锚索应力

预应力锚索法是边坡加固的方法之一，预应力锚索对于高路堑边坡加固具有较好的效果，对预应力锚索的荷载情况的监测是高边坡滑坡监测的重要组成部分。

预应力锚索应力监测选用BGK-4900型振弦式锚索测力计来进行。

锚索计用于测量加载液压千斤顶的力的变化及荷载与锚索的长期应力变化，提供锚索荷载全过程的监测，经过自动数据采集仪的信号输出，实现远程遥测

图2BGK-4900型锚索计安装示意图

3.1.3边坡锚杆应力

锚杆加固是高边坡挡土墙加固中的一种，由肋柱、挡土板、锚板组成，靠锚杆的拉力维持挡土墙的平衡，锚杆的应力变化直接影响边坡加固的牢固程度。

锚杆应力监测选用BGK-4911型锚杆应力计来实现。

锚杆应力计安装时应力计直接焊接在待测锚杆的中间，将焊有锚杆计的锚杆推入钻孔中时，应避免损坏电缆，必要时做好电缆防护。

图3BGK-4911锚杆应变计安装示意图

3.1.4边坡水平位移

边坡水平位移监测选用BGK-A3型单点位移计进行。

在边坡上选取观测点，钻孔，安装位移计，位移计锚头锚入边坡深处相对稳定的岩层中，通过位移计传感器对变化量的测量与反馈，实现边坡水平位移变化的监测工作。

图4BGK-A3单点位移计示意图

图5BGK-A3型单点位移计安装示意图

3.2缓边坡滑坡监测方法

3.2.1地下水水位

地下水水位监测选用BGK-4500S型振弦式渗压计来完成。

每一个渗压计都需要获取一个精准的零读数（即初始读数），而这个读数将用于后期的数据处理。

零读数是在仪器安装之前（即未加压时）读取的数值。

图6BGK-4500S零读数示意图图7BGK-4500S安装示意图

3.2.2滑坡体位移变化情况

滑坡体位移监测选用BGK-3427型线性电位计式大量程位移计来实现。

将传感器固定在稳定点上，另一端则固定在滑坡体另一端作为动点，当动点产生位移变形后将通过连接杆传递。

图8滑坡体位移监测示意图

3.2.3不同深度土体位移变化

不同深度土体位移变化情况监测选用BGK-A6多点位移计来完成。

土体在失稳前不同深度层面上的位移是不同的，为了更精确地了解土体位移变化情况，需对不同深度不同层面上的土体位移进行监测，达到预知的目的。

图9BGK-A6型多点位移计安装示意图

图10BGK-A6多点位移计安装图

3.2.4边坡倾斜程度

边坡的倾斜程度监测选用BGK-6150（钻孔测斜管内安装）测斜仪来完成。

BGK-6150测斜仪可以监测到边坡竖向不同深度、不同土层的水平位移，并能实时了解到不同土层之间的相对位移变化情况。

图11钻孔安装测斜仪BGK-6150

3.2.5雨量监测

大多数滑坡产生的原因都是暴雨洪灾造成的，因此监测道路边坡滑坡情况的同时，必须对雨量变化情况进行实时监测。

雨量监测选用BGK-9010-011一体化雨量监测站来实现。

一体化雨量站集测量、数据采集、数据传输与一体，安装简单，使用方便。

图12一体化雨量站效果图

4数据采集

图13系统组网结构图

数据采集系统由上位机（数据采集计算机）、数据采集仪、传感器等组成，实际变化过程中传感器将路基变化情况以数据信号的形式传递给数据采集仪，数据采集仪通过无线通讯模块或数据传递线将变化情况传递给PC终端，监测人员在PC终端采用BGKlogger软件可以获取监测数据，通过数据分析可以获得实时的监测结果。

BGK-Micro-40数据采集仪内置先进的混合式智能测量模块，可测量振弦式、差阻式、标准信号、电位计、电阻应变片等几乎所有主流类型的传感器。

模块本身具有8个或16个基本的测量通道，每个通道均可接入一支完整的传感器，仪器类型只需通过软件进行设定。

每台数据采集仪最多可实现40个通道的测量。

各通道均装有防雷器件，可有效消除或减少因雷击对设备造成的损坏。

每台数据采集仪均内置有后备电源（UPS），在外部电源停电时，设备可持续工作最多达15天。

设备标配采用220V交流供电，也可选装如太阳能电池组等外接直流电源为设备供电。

图14图15BGK-Micro-40数据采集仪

表1BGK-Micro-40技术指标

通道数

40

测量精度

振弦式

频率：

0.1HZ；温度：

0.5℃

差阻式

电阻比：

0.0001；电阻和：

0.02Ω

标准模拟量

电压：

0.02%FS；电流：

0.05%FS

线性电位器（10KΩ）

电阻比：

0.0001；电阻值：

10Ω

分辨率

振弦式

频率：

±0.01Hz；温度：

0.1℃

差阻式

电阻比：

0.00001；电阻和：

0.001Ω

标准模拟量

电压：

0.01mV；电流：

0.5uA

线性电位器（10KΩ）

电阻比：

0.00001；电阻值：

0.1Ω

每通道测量时间

5s

时钟精度

﹢1分钟/月

通讯方式

RS232/RS485/GPRS

工作温度

-30～60℃

系统功耗

待机：

0.5W；测量：

≤1.5W

数据存储容量

2MB（1000条记录）

电源系统供电方式

DC12~24V/AC220交流；电池：

12V/7Ah免维护电池

箱体尺寸

24通道及以上：

600x380x210mm；12通道、8通道建议选用小机箱380x380x210mm

5监测系统云平台

监测与预警云服务平台基于物联网及云计算技术，能够为用户提供传感器数据、视频图像、图片远程采集、传输、储存、处理及预警信息发送等服务。

该平台以集中式分区化的方式为用户提供便捷、经济、有效的远程监控整体解决方案。

通过这种业务，用户可以不受时间、地点限制对监控目标进行实时监控、管理、观看和接收预警信息。

监测与预警客户端HD软件，是基于监测与预警物联网云服务平台，利用Ipad移动终端为用户提供实时站点数据服务，具备图片远程采集、传输、存储功能，满足可上报和发送告警信息的应用软件。

它采用一种更自然、更亲切、更生动的方式将信息传递给用户，让用户在体验美妙的人机交互感觉的过程中，达到数据、信息和人的无限沟通。

监测与预警云服务平台在最终用户与各种监测设备和信息发布设备的交互中架起了一座方便、快捷的桥梁，为用户提供传感器数据、视频图像、图片远程采集、传输、储存、处理及预警信息发送等多种服务。

通过这种业务，用户可以不受时间、地点限制对监控目标进行实时监控、管理、观看和收发预警信息。

图15监测系统云平台

6产品简介

6.1BGK-6150固定式测斜仪/倾角计

BGK-6150型固定式测斜仪通过不锈钢管与滑轮组件连接后，安装在带导槽的标准测斜管中与测斜管同步移动，以监测边坡、滑坡体、公路、基坑等结构的倾斜、水平位移或沉降变形。

配合自动化数据采集仪，可自动进行连续监测。

安装多个传感器可获得沿测斜管轴向的挠度变形曲线。

该测斜仪也可单独安装在垂直、水平或任意坡度安装角度的建筑表面，用作倾角计使用。

并可选择双轴传感器用于监测两个不同方向的变化。

表2BGK-6150倾角计技术参数

型号

BGK-6150

标准量程

±10°

灵敏度

＜10弧秒（±0.05mm/m）

精度

±0.1%FS

温度

-20~80℃

供电电压

12V

输出电压

±3V@±10°

直径长度

Φ32x187mm

耐冲击

2000g

数据采集

BGK-Micro-40

图16BGK-6150倾角计

6.2BGK-4900型振弦式锚索测力计

BGK-4900型锚索测力计适用于桥梁、边坡的锚索、岩石锚杆、锚栓、拱形支架的荷载及其它重型荷载的监测。

锚索计本身为高强度的合金钢圆筒，不同荷载的锚索测力计分别内置3~6支高精度振弦式传感器，传感器可监测作用在锚索测力计上的总荷载。

同时通过测量每支传感器的变化，还可获取不均匀荷载或偏心荷载。

内置温度传感器具有测温功能。

表3BGK-4900振弦式锚索测力计技术指标

标准量程

250~999KN

1000~2999KN

＞3000KN

非线性度

直线：

≤1%FS；多项式：

≤0.5FS

灵敏度

0.07%FS

温度范围

-40℃~+65℃

耐水压

可按客户要求定制耐0.5、2Mpa或其他水压

过载能力

25%

弦数

3

3~4

4~6

数据采集

BGK-Micro-40

图17BGK-4900振弦式锚索测力计

6.3BGK-4911振弦式锚杆应力计（钢筋计）

BGK-4911系列钢筋计适用于监测混凝土或其他结构中锚杆或钢筋的应力应变。

具有高精度、高灵敏度、卓越的防水性能和长期稳定性。

内置温度传感器可监测安装位置的环境温度。

使用专用的抗干扰四芯屏蔽电缆传输频率和温度电阻信号，测值不受电缆长度的影响，适合在各种恶劣环境下长期监测建筑物的锚杆应力和钢筋应力变化。

仪器两端可焊接在锚杆或钢筋中间，或按照用户提供的尺寸加工成螺纹接头方便现场安装。

表4BGK-4911技术指标

型号

BGK-4911-210

BGK-4911-300

BGK-4911-400

标准量程

210Mpa

300Mpa

400Mpa

非线性度

直线：

≤1%FS；多项式：

≤0.5%FS

灵敏度

0.07%FS

温度范围

-20℃~+80℃

耐水压

可按客户要求定制耐0.5、2Mpa或其它水压

直径

12、16、18、20、22、25、28、32、36、40

连接杆

高强度螺纹钢、高强度圆钢

数据采集仪

BGK-Micro-40

图18BGK-4911锚杆计

6.4BGK-A3/A6振弦式单点、多点位移计

BGK-A3/A6型单点、多点位移计由BGK-4450振弦式位移传感器、安装基座、传递杆和锚头组成。

可直接安装在钻孔里，用来监测多个滑动面和区域的变形或沉降位移。

配套使用的BGK-4450型振弦式位移传感器可远程遥测，具有很高的精度和灵敏度、卓越的防水性能和长期稳定性，适用于公路/铁路路基、填土或其它类似结构的土体沉降监测，安装基座的内置温度传感器可同时监测该处的环境温度。

可根据钻孔地质条件选用合适类型的锚头，如灌浆锚头、液压锚头、抓环锚头等，以达到最佳检测效果。

BGK-A3型采用高强度不锈钢传递杆，BGK-A6型采用低线膨胀系数的玻璃纤维杆。

表5BGK-A3/A6振弦式单点、多点位移计技术指标

型号

BGK-A6

BGK-A3

标准量程

25、50、100、150、200、250mm或定制

灵敏度

0.025%FS

温度范围

-20~80℃

耐水压

可按用户要求定制耐0.5、2Mpa或其他水压

钻孔尺寸

≥50mm

传递杆

玻璃纤维杆

不锈钢测杆

数据采集

BGK-Micro-40数据采集仪

图19BGK-A3/A6振弦式单点、多点位移计

6.5BGK-4500S型振弦式渗压计

BGK-4500系列渗压计适合安装在测压管、钻孔、隧道、管道或压力容器中，以测量孔隙水压力或液位。

主要部件均采用特殊钢材制造，适合在各种恶劣环境中使用。

标准的透水石选用带50微米小孔的烧结不锈钢制成，具有良好的透水性。

表6BGK-4500s渗压计技术指标

型号

BGK-4500S

标准量程

0.35、0.7、1、2、3MPa

非线性度

直线：

≤0.5%FS；多项式：

≤0.1%FS

灵敏度

0.025%FS

过载能力

50%

仪器长度

133mm

外径

19.05mm

数据采集

BGK-Micro-40

图20BGK-4500S渗压计

6.6BGK-3427型大量程位移计

BGK-3427型电位计式大量成位移计适用于山体滑坡、桥梁-桥墩间相对位移监测，也可用于机械式铟钢丝水平位移计的电测改造。

仪器采用进口核心器件，特殊设计的传感器在测量时不受温度及电缆长度的影响，通过配置安装支架、传递杆等恒力部件，能确保位移的灵敏传递。

表7大量程位移计技术指标

标准量程

500、1000、2000mm

4000mm

非线性度

直线：

≤0.5%FS；多项式：

≤0.1%FS

灵敏度

0.02%FS

温度范围

-30℃~+60℃

外形尺寸

（L）110x（W）88x（H）76mm

（L）200x（W）130x（H）190mm

数据采集

BGK-Micro-40

图21BGK-3427大量程位移计

6.7BGK-9010-011一体化雨量监测站

BGK-9010-11一体化雨量监测站用于野外环境的降雨自动检测，具有雨量数据智能采集，长期固态存储和远距离传输功能。

监测数据可通过GPRS、CDMA、北斗卫星通信方式传输到监测与预警云服务平台。

监测站由太阳能电池板、内置电池、遥测终端机、雨量计及PVC立柱组成，提供多种电源管理模式，可实现低功耗工作模式下的双向通信；利用法拉第原理设计的一体化结构具有出色的防雷特性。

是一款非常适合野外恶劣环境、具有高性价比的雨量自动化监测系统终端产品。

表8一体化雨量计技术指标

雨

量

计

雨量计分辨率

0.1/0.2/0.5/1mm可选

可支持水位计

浮子/压力/超声波/脉冲雷达/气泡式水位计（RS485接口）

遥

测

终

端

机

CPU

32位

主频

32.768KHz~32MHz

通讯速率

9600bit/s

供电方式

雨量站

5W/8V太阳能电池板16Ah/3.7V内置锂电池

雨量水位站

20W/16V太阳能电池板48Ah/12V内置锂电池

雨量站平均耗电

全速：

＜100mA，节电：

＜10mA，掉电：

小雨100uA

雨量水位站平均耗电

全速：

＜50mA，节电：

＜7mA，掉电：

小雨1mA

固态存储容量

8Mbytes

时钟精度

小于5秒/天（系统可自动校时）

分辨率

温度≤±1℃；电压≤0.2V

工作环境

温度：

-20℃~+60℃；湿度0~95%，无凝霜

通信方式

GPRS（或CDMA）/SMS/USB，北斗卫星短信（可选）

平均无故障时间

≥2500h

PVC立柱

长1m

图22BGK-9010-011一体化雨量监测站