GPS在露天矿边坡变形监测中的应用

依据GPS系统定位精度高,不受气候、昼夜等影响的特点,结合我国某大型露天铀矿边坡的实际情况,介绍了GPS露天矿边坡监测系统的基本情况,并对GPS在露天矿边坡监测中的应用进行了探讨.     

北斗高精度定位技术在边坡变形监测中的应用

简要介绍了北斗卫星导航系统,并基于北斗卫星导航定位系统建立了适合于边坡变形监测的北斗云监测系统,实现了从数据采集到监测结果显示的全过程自动化。分析了相对于传统边坡变形监测应用北斗技术对边坡变形监测的优势。设计了监测系统的精度试验,分析了系统精度与定位时长的关系,试验结果表明,定位时长为24 h时,监测系统的水平方向的精度为2 mm左右,完全满足公路高边坡变形监测的精度要求。将北斗云监测系统应用于贵州都安高速某高边坡变形监测工程中,实现了对该边坡变形的自动化监测。监测结果表明北斗技术完全可以应用于边坡变形监测,对提高边坡变形监测能力具有重要意义。     

边坡变形的分布式光纤监测模拟试验研究

布里渊散射光时域反射测量技术(BOTDR)作为一项新型光电传感监测技术,因其具有良好的抗干扰、长距离、可植入性和分布式监测的特点而被广泛应用于结构工程健康监测中。而直接将光纤布设在土体中则存在变形协调性差、易折断及空间定位难等问题。本次研究通过室内小比例尺模型试验,分别将光纤植入土工布和土工格栅等柔性复合材料中并一起铺设在边坡模型不同深度处,利用BOTDR监测边坡在外荷作用下的变形特征。试验结果表明,布设在土工格栅中的光纤稳定性最好;土工布中的光纤变形协调性和敏感性优于土工格栅;通过合理布置光纤能够对异常应变进行较为准确的识别和定位。试验初步验证了该方法应用于土质边坡变形监测的可行性。     

基于BOTDR的白泥井3号隧道拱圈变形监测

白泥井3号隧道是一条山岭隧道,隧道出口段位于滑坡等地质灾害多发的危险区域,为了确保隧道安全,应用国际上先进的BOTDR分布式应变测量技术,对隧道拱圈截面变形进行了分布式应变监测。本文着重介绍了BOTDR在隧道内安装布设以及监测数据的分析过程,监测成果显示,在将近1 a的监测时间里,隧道拱圈基本保持稳定,只是在个别区域,如K84+508.2处拱圈截面的衬砌表面发生张拉变形,变形量在雨季期间达到最大,据分析是由于雨水入渗山体造成围岩压力增大,致使拱圈截面受挤压变形。     

近景摄影测量在边坡变形监测中的应用

某测量目标为一保证通电线路安全的护坡,高约10m,占地400多m2,其线杆立于护坡顶端中间,周边固定四个加强铁丝。护坡自修建以来,因周边土方作业及积水等因素,发生多次倒塌,为此采用近景摄影测量法进行变形监测以保证护坡维修重建的质量。根据测区实际概况,按照非同一平面及非同一线原则,布设控制点20个,控制点的坐标采用无棱镜观测方式,并选取广场瓷砖作为控制点的材质。通过对测量结果进行精度比较,认为该次测量景深方向X的精度相对较低,Y和Z方向的精度相对较好;基高比对精度有较大的影响;随着基高比的减小,精度有所提高,但如果继续减小基高比,精度反而会下降,因此选取适当的基高比是提高精度的关键;未经检校的非测量数码相机,存在较大的系统误差和构象畸变差,将会对测量精度产生较大影响。     

GPS技术在金川露天矿边坡变形监测中的应用

本文结合金川露天矿边坡变形GPS监测研究,主要论述监测基点的选择,基点WGS-84坐标的确定,变形监测网的布设,GPS数据采集、处理和质量,坐标转换的实施等,给出反演推出的若干四等三角点及其它控制点的变形数据,这些数据和造成变形的物理成因符合得很好,最后概括出GPS技术应用于变形观测的若干优点。     

连云港徐圩地面沉降BOTDR监测与评价

连云港市位于苏北沿海地区,地面沉降灾害面积较大,多地沉降速率超过20 mm/a,徐圩的沉降现状尤为严重。为了能够对徐圩地区的地面沉降进行精细化观测,文章采用BOTDR分布式光纤感测技术,对徐圩镇127 m深的钻孔地层进行了两年多的全断面精细化监测。结果表明:徐圩镇共有四个承压含水层组,I-1隔水层和I-2隔水层土体沉降量分别占总沉降量的70.29 %、24.59 %,抽水层的土体最大沉降量仅占比1.38 %。I-1隔水层和I-2隔水层的地层岩性包括淤泥质黏土（L2）、亚黏土（L3）、亚砂土夹粉砂（L4）,总厚度为44 m,由于抽水过程中隔水层向含水层失水,导致该隔水层土体固结压缩。同时,工程建设附加荷载对地面沉降的影响也不可忽视。徐圩地区现阶段的沉降仍在继续发生,但沉降速率有减小的趋势。BOTDR技术可有效获取地面沉降钻孔全断面的土层变形分布信息,为地面沉降评价提供了一种精细化的分布式监测手段。     

使用BOTDR技术进行隧道监测的光纤护套效应

基于BOTDR的布里渊应变监测技术已在岩土工程领域得到了初步的应用,但一系列的试验及工程应用表明,不同类型的光缆得到的测试结果呈现较大的差别性,原因就是光纤护套效应。以BOTDR的光纤应变监测技术为基础,并通过精准定位(温度刺激)、应变测量范围(漂移量)及温度测量等一系列试验,对新型应变光缆、套装光缆以及铠装光缆的工程性能进行了对比试验研究,得到了光纤护套效应对巷道监测结果的影响,甄别了适用于不同工程应用的光缆类型,并保证监测结果与实际变形及温差变化的一致性。这些研究工作初步解决了使用BOTDR技术进行巷道应变监测的光缆选型的问题,为基于BOTDR的应变监测技术的工程应用提供了理论基础。     

TDR技术在公路边坡监测中的应用试验

针对时域反射法（TDR）在边坡工程监测中的应用,在简要阐述TDR技术基本原理的基础上,通过对几种不同型号同轴电缆进行室内剪切试验和在实际工程的施工过程监测系统中进行应用试验,研究了不同型号同轴电缆在相同剪切变形条件下TDR波形的不同反映,对比分析了TDR技术与钻孔测斜技术的监测结果,得出了TDR技术能快速、经济、安全、准确确定边坡滑动面位置的结论,并提出了应根据监测目的选择不同型号同轴电缆的应用准则。研究表明,TDR技术非常适用于边坡勘察。     

基于BOTDR技术的深埋岩溶土洞监测分析

岩溶洞穴发育成地表塌陷影响因素复杂。为了获得岩溶土洞监测标识区域的应力特征,在太沙基松动土压力理论基础上,对岩溶土洞发育历程中松动区竖向土压力进行了分析。松动区的空间位置由洞穴特征及其上方岩土介质的物理、力学性质决定;平面应变和非平面应变条件下,松动区竖向土压力的分布特征差异明显。根据岩溶土洞上方松动区竖向土压力的分布特征,结合BOTDR技术优点,提出应用BOTDR技术监测岩溶土洞的发育,针对光纤监测系统设计中光纤布线型式进行了分析。岩溶土洞应力场变化特征的定量研究对光纤传感技术应用于岩溶土洞监测设计提供理论依据和指导。      

基于BOTDR技术的导水裂隙带高度现场光纤监测试验研究

为掌握大采深、厚煤层开采条件下导水裂隙带高度的动态发育规律,以荫营煤矿150313工作面为工程背景,基于BOTDR技术对该生产条件下光纤布设、钻孔优化、临安措施等进行了较深入地研究,并开展了基于BOTDR技术的井下现场实测。结果表明：（1）光纤应变在强度较低的岩层中呈峰值分布,在强度较高的岩层中呈平台分布;（2）光纤应变在单个岩层内初始呈现较低的平台分布,中期平台快速抬升和最终稳定平台的三阶段现象;（3）导水裂隙带高度初期随工作面回采表现为非线性地逐渐增大,最后趋于稳定。现场测试结果基本符合理论计算数值和室内模型试验结果,表明本文提出的BOTDR光纤应变测试方法是有效和可行的,对于推广普及导水裂隙带的光纤监测具有一定的实践意义。     

北斗卫星导航技术在建筑深基坑变形 监测中的应用研究

：为研究北斗卫星测量技术在建筑深基坑位移监测中应用效果,以柳州市一深基坑工程监测为案例,介绍了BDS系统与常规测量方法的优点,基坑监测系统的组成,测点的选择,监测实施方法及效果。研究表明,BDS为主的GNSS技术在精度和可靠性方面均能满足要求,完全适用于基坑的位移监测。     

分布式光纤传感技术在滑坡监测中的应用

将分布式光纤传感技术引入滑坡监测,既可得到整个滑坡体的概要特征,又能提高监测效率。FBG与BOTDR是两种最具代表性的分布式光纤传感技术,FBG通过测量其反射光波长的变化获得应变或温度值。BOTDR通过测定后向布里渊散射光的频移实现分布式温度、应变测量。FBG传感器灵敏度高,但只能实现离散点的准分布式测量,BOTDR可实现分布式、长距离、不间断测量,但其空间分辨率不高。笔者提出FBG与BOTDR联合监测滑坡的方案。在巫山残联滑坡,在整个滑坡体上铺设监测光纤,利用BOTDR获得整个滑坡体的概要信息;在滑坡体变形的关键部位———变形缝安装FBG传感器,获得某些关键部位的应变信息,从而实现由点到线再到面的监测,获得滑坡体较完整的应变信息。     

用于变形监测的最小二乘滤波数据处理

随着全站仪在测量工作中的广泛使用,以坐标为观测值的数据处理成为内业工作的主要内容。根据最小二乘滤波原理,将工程岩土体变形监测中所获得的坐标观测值及其他常规观测值进行联合平差。结果表明,滤波后变形点的点位精度最大可提高1.35 mm,最弱点亦提高0.94 mm,均明显高于直接观测结果,而且各类观测值之间所形成的约束条件进一步增强了平差结果的可靠性。     

GPS三维监测试验网的两期成果分析

通过介绍GPS三维监测试验网的第二期观测成果,对两期观测成果进行了比较分析。结果表明,两期成果的尺度没有系统偏差,而GPS基线向量的坐标轴指向存在系统偏差。只要统一各期成果的坐标轴指向后GPS将有望以毫米级精度进行三维形变监测。     

深基坑支护桩布里渊光时域分布式监测方法研究

支护桩是深基坑支护结构中的关键组成部分,其支护效果直接影响到深基坑的稳定性,因此对支护桩应力应变状态 的监测十分重要。该文选择了一种能够单端测量的分布式光纤感测技术-布里渊光时域反射计（简称BOTDR）,将其应用 于深基坑支护桩的变形监测,介绍了这一技术的基本原理、需解决的关键问题及实施技术路线,并结合南京某深基坑工 程,验证了这一技术方法的监测效果。结果表明,基于BOTDR的监测方法可以对深基坑支护桩进行全分布式监测,方法可 行,结果准确,为深基坑支护桩监测提供了一种新的技术手段。     

基于IBIS-L的某黄土高填方边坡支护结构变形特征

直立式填方支护在建筑、机场、公路、铁路、矿山等大型基础设施建设项目中的作用不可或缺,但黄土地区边坡支护结构易出现桩基沉降、桩体弯曲、桩板墙开裂的现象。为进一步定量分析其变形特征,采用地形微变监测仪（IBIS-L）进行全天候不间断监测,通过对采集的点面数据进行研究,结果表明：1）支护结构变形总体上具有明显的区域性差异,近15 d的最大变形量为26.6 mm;2）对象监测点位移呈间隔24 h"波浪形"增长规律,且无收敛趋势,极可能导致边坡整体失稳;3）结合温度监测,以监测点Pix8为例,理论计算结果与监测数据相吻合,揭示了s-t曲线呈"波浪形"增长的原因,得出大体积混凝土在大气温度场条件下的变形具有"滞后效应"的响应特征。     

基于D-InSAR技术的矿区地表沉陷监测研究

矿山开采可能诱发各种地质灾害,威胁矿区的社会稳定和居民的生命财产安全,快速准确监测矿区沉陷可有效预防地质灾害。本文以山西省大同煤矿为研究对象,获取2022年10月至2023年3月共13景Sentinel-1影像,基于合成孔径雷达差分干涉测量技术(Differential Interferometric Synthetic Aperture Radar,D-In SAR)进行地表沉陷监测研究,获取大同煤矿地表累计沉陷量,使用已有研究成果对比验证了本实验结果的可靠性。结果表明,大同煤矿沉陷分布较广,主要分布在大同市南郊区西部以及南郊区、怀仁市、左云县和山阴县四县市交界处,监测期间最大、平均沉陷量分别为381.43 mm、13.88 mm,总沉陷面积约为207.91 km2,根据7个重点沉陷区的时空变化特征及演化规律发现沉陷呈现持续扩张趋势,推断地表沉陷仍会持续较长时间。研究证明了In SAR技术在矿山开采沉陷监测的可靠性,为矿产资源管理工作提供新的技术方法,研究结果可为矿山开采沉陷治理和地质灾害防控提供参考依据。     

基于BOFDA的地面塌陷变形分布式监测模型试验研究

地面塌陷变形作为一种分布广泛的地质灾害已成为目前城市发展中亟待解决的一个问题。文章使用布里渊光频域分 析（BOFDA）技术对地面塌陷变形进行分布式监测模型实验研究。利用自制的地面塌陷物理模型,对不同类型、不同厚度 土体在塌陷过程中的变形进行分布式光纤监测,并对其试验结果进行对比分析。结果表明：基于BOFDA分布式光纤传感技 术可有效捕捉到地面塌陷变形的发生和发展过程,并较为准确地反映出地面的塌陷变形规律。研究结果为该技术在地面塌 陷变形监测的推广应用提供一定的参考依据。