试析岩土边坡类变形监测新技术黄丹娜

试析岩土边坡类变形监测新技术黄丹娜

黄丹娜

身份证号：45010419791209xxxx广西南宁530200

摘要：滑坡形成的地质灾害威胁着人们的生命财产安全。针对这种边坡变形带来的隐患我们研发了许多新型的检测技术，这些新兴技术在确保该类边坡的稳定性、提升其做出警报的敏感度等方面做出了卓越的贡献。

关键词：岩土边坡；边坡类变形；新技术的检测

前言

为了适应目前此类监测工作不断高涨的需求，无论是国内还是国外，这类工程的发展有着逐渐趋于自动化、精度提高、检测敏感且可远程化的趋势。尤其是近几年来，许多新型有效的检测技术与方法涌现出来，促进了这种防治工作和预警工作的推动工作。

1新型边坡变形的监测技术

1.1时域反射技术

时域反射的相关测试技术（TDR，Time-DomainＲeflectometry）在最早的阶段是被应用于通讯工作方面，在最近两年这种新型技术才被应用于边坡深部的检测工作。同时，这种技术的应用需要我们在检测工作开展之前安装需要的同轴电缆在钻孔当中。在边坡有位移的情况下，电缆当中的测试信号与反射信号的差别可以作为检测电缆变化的指标，当电缆的状态有所变化时，我们就可以结合相关的信号得出位移的变化信息。

室内的模拟实验和野外的实际测试是是国内与国外不同地区在该项技术的应用研究方面的不同。例如，Charlesetal．进行了一项举措，他将钻孔测斜仪以及该项TDR技术下的检测系统结合在一起对同一个滑坡检测，得出了一个结论即这种技术最为敏感的地带为处于滑动面中的集中剪切的应变部分，与之不同的是钻孔倾斜仪的敏感部分，它对均匀的破坏情况比较敏感。

1.2地面激光扫描技术

地面的激光扫描技术（TLS，TerrestrialLaserScanning起源于20世纪末90年代左右的一种新型技术，同样用于滑坡工作的调查与检测，不同的是，该项技术属于新型遥感技术。这项技术的构成包括以下几个方面，利用激光进行距离测量的系统、扫描和支架系统，除此之外，还包含着数字与仪器的相关校验的系统。（Wunderlichetal．，2003）利用激光扫描测距具有以下几点好处，无需接触却可以高速获取数据，甚至可以达到5万点/秒－几十万次点/秒的频次，，除此之外，具备实时性、动态模式、高度的精度与密度，还可以与GPS等技术或者相机结合的各种优点，改进了传统的检测模式的片面低效率，这样的模式可以得到整个监控系统的全面化、系统化，通过对分散的单个数据得到整个坡面的具体特征。

1.3CCD技术

电荷的耦合器件（CCD，ChargeCoupledDevice）是一种半导体材料制成的器件，可以把光学的影像转成字数字的信号。它的基本工作原理如下式：

Q=ηqΔN0Tc

在这个公式当中，Q表示光电荷，ΔN0表示光子的刘素缕，q表示电子的电荷量，Tc表示接受的光照时间，η表示所用材料的量子效率。根据这些原理，在我们的工程检测工作中，我们需要做的第一步是固定光敏标靶在我们所需检测地标靶的合适位置。这样每当发生边坡位移的情况时，我们的光学信号就可以很明显地反映出来，这种光学上波长数据的变化又会很快转换为可以快速识别的数字信号，达到实时监测边坡状态的目的。

在20世纪90年代末这个时期，边坡监测方面引入了新的CCD技术。这项技术和我们传统的检测技术有所不同，它具有着高精度、无接触、使用计算机进行处理、所需成本较低等多方面优点，市场前景十分优秀（Angelietal）。研究者高杰还尝试将该技术与激光扫面的技术结合在一起，用在高速路边坡的监测工作中，再将得出的相关数据与已有的通过现场较近的设备点得出的数据进行对比。这种对比的结果显示，处于一致的观测环境中，这项技术得出的数据的稳定性明显高于其他结果且数据精度也较高，非常适合长期的检测工作。

1.4合成孔径的雷达干涉测量技术

合成孔径的雷达（简称SAR）在本质上是一种微波的传感器，而合成口径的雷达干涉测量（简称InSAR）则融合了前者的雷达成像技术和相关的干涉测量的技术，通过成像构成的几何关系以及传感器的相关特点使得该系统可以做到精准反映位移的或空间的细小差别，因此，这里的实际应用范围十分广泛，包括高程模型的获取、对地图进行测绘以及对地面进行沉降情况的监测分析等。最近这二十年以来，诸多发达国家在这项技术方面较为领先，他们致力于通过这项技术来检测地表的形变状况（樊青松，2006）。而新型的基于合成孔径雷达的差分干涉测量技术则拓展了本来的技术层面，这项技术的分析图可以检测十分微小级别的形变量，被广大研究学者寄予厚望。Achacheetal．尝试将在ERS-1得到的数据通过InSAR的相关技术进行处理得到干涉的图标，例如，对法国南部的某处坡地进行检测，发现InSAR这项技术依旧在检测精度方面具有较高的优越性。之后，Colesantietal．、Singhroyetal．也在研究过程中使用了各种卫星的SAR的数据并使用该项技术进行技术处理，都取得了较好的研究结果。

1.5边坡变形的综合性检测系统

为了检测边坡发生变形时的各种相关的力学参数，我们需要建立一个具有综合性的监测系统，它既能够完成对相关的各项参数的数据采集、又能够进行数据的保存、分析和自动发送等功能。

基于现在的情况，我们的边坡监测开始采用无线传感的网络技术进行数据的不断监测。比如，殷建华布置自动监测雨量的设备来检测坡地降雨情况，将之前提到的TDR技术装入整个监测中，以此来确定发生故障的位置；在各个地点布置天线，来得到相关的位移信息，在这些技术基础上建立的全方位的监测系统，许许多多的实验结果都说明了整个系统的实用性。

2新型监测技术在工程实践中遇到的问题

2.1技术应用和现场施工难度大，技术成本高

许多技术即使在实验室的条件下，应用效果十分良好，但是当他确确实实应用在实际工程当中是，就可能会出现例如实现难度大、机器破坏等各种各样的问题。比如，DFOSS技术作为新型的技术便有着需要我们迫切解决的弊端。例如，传感光纤安置在岩土体中的工艺设置、全分布的监测数据的空间定位等相关问题。然而，随着光纤技术的快速进步，这种新型技术必定有着美好的前景。

2.2监测条件的限制

当前状况下的变形的监测技术依旧只适合在特定的状况下进行监测工作。比如说，GIS技术在三维层面上的处理能力较弱，几乎不能完成在各种时空分析方面的研究。还有，就是在HRDEM层面上的TLS技术无法达到较好的精度与较高的质量，以及由于植被影响、形变过小等诸多影响，这种及技术不能完美的做好监测，这也是我们亟待解决的问题之一。

2.3边坡监测资的资料和理论模型方面研究不足

当前我们的检测技术是受多方面因素干扰的，比如电磁、电压等便会带来信号的干扰，因此，如何科学合理地进行降噪工作，使得检测信息完善、准确也是我们监测工作需要注意的核心部分。除此之外，种种科学性的理论模型，例如回归分析模型、时间序列的模型等等，这些模型能否考虑到这种工程项目的实际情况，完成较大程度地反映现实也是我们需要考虑的地方。

2.4监测技术的继承性和协调性不好

在当前的技术层面上的新型检测系统，有着自己的编制相关的程序，与其他技术融合时，可能会出现数据的无法正常读取、监测效果达不到的情况；在相关的设备方面，大部分的设备都只能做出大致的检测指标，而真正滑坡的成因是与多方面有关的，这便需要多种多样的仪器来进行监测，这也增加了整个监测工作的难度系数。

结语

综上所述，本文结合监测技术的相关发展过程以及具有的特点，再加上近几年出现的新兴技术的相关分析等，针对目前该项技术的国内外的发展做了相关的介绍以及分析评价，为该项技术的发展提供了部分参考价值。

参考文献：

[1]林孝松.山区公路边坡安全评价与灾害预警研究[D].重庆大学，2010.