边坡自动化监测方案
1 工程概况
图1 监测数据可视化大屏
1.1 监测内容
主要监测内容如下：
Ø 环境监测，主要为温湿度和降雨量的监测；
Ø 边坡的变形观测，包括边坡关键点的沉降、不均匀沉降，土体深部变形等；
Ø 挡土墙受力监测，包括挡土墙的应变、挡土墙锚杆的受力等；
Ø 挡土墙的变形，主要为挡土墙的倾斜监测；
Ø 土压力和孔隙水压力监测；
Ø 水位监测。
1.2 监测方案
按照监测对象及监测内容，边坡监测的具体监测方案如下表格执行（其中施工期和运营期监测有所区别）：
| 监测内容 | 监测参数 | 监测方式 | 部位 |
| 环境监测 | 温度（环境温度） | 温度传感器 | 结构附近 |
| 雨量监测 | 雨量计 | 边坡空旷处 | |
| 变形监测 | 表面位移 | GPS/北斗接收机 | 边坡关键位置 |
| 表面相对变形 | 拉线位移传感器 | 边坡表面 | |
| 土体深部位移 | 导轮式固定测斜仪 | 关键部位的测斜管 | |
| 挡土墙的变形 | 倾角计或者裂缝计等 | 倾斜或者有裂缝部位 | |
| 应力/应变及受力监测 | 挡土墙混凝土表面应变 | 表面应变计 | 挡土墙重要部位 |
| 挡土墙钢筋受力 | 内埋应变计 | 钢筋笼主筋 | |
| 支护压力 | 土压力盒 | 挡土墙 | |
| 孔隙水压力 | 孔隙水压计 | 边坡关键位置 | |
| 锚杆抗拔力/锚杆轴力 | 钢筋计，锚索计 | 锚固端 | |
1.3 系统优势
Ø 24小时实时监测：对边坡变形受力、坡体倾斜下滑、环境等全自动化在线监测，实时掌握边坡整体施工/运行的安全状态。
Ø 多重分级预警：数据异常时，系统会触发相应三级报警机制，第一时间以短信、传真、广播等形式通知用户。
Ø 应急预案处理：从专家库直接提取相应处理办法，及时采取人员介入、封锁道路等办法，将安全隐患消除在萌芽状态。
Ø 结构损伤机理研究：对结构损伤机理的宏观分析、结构变形及破坏趋势研究、归纳演绎。
Ø 提供参考依据：监测数据的存储，为今后同类工程设计、施工提供类比依据。
Ø 行业规范标准形成：制定出适合结构健康监测的安全评价标准体系，形成行业标准规范。
2、监测设备
2.1 倾角及振动变形监测设备参数指标
| 品名ITEM | 规格 Specification | 设备图片 |
| 一体化倾角振动网关 | 免外置太阳能，若向阳可永久使用； 振动量程/精度/分辨率：:±2g/0.01g/20μg; 内置倾角量程/精度(选):±30°/0.05°; 内置拉线量程/精度(选):1000mm/±1mm; 传感器供电电压输出:5~15V(可远程配置); 内置电池可用约200天（60min采集一次）； 支持远程配置采集间隔，上传间隔，并支持设置传感器阈值，触发上报；采集器IP66防水；支持手机端配置； 工作温度：-40~70℃； 设备支持定位功能； 采集器支持振动唤醒及磁铁唤醒； 采集器支持上传振动时程数据； 采集器可计算振动基频：分辨率0.01Hz； 可同时连接MQTT和TCP服务器 |  |
| 品名ITEM | 规格 Specification | 设备图片 |
| 光学雨量计SCI-HWYL100 | 分辨力:0.05mm； 测量范围：0.01mm～4mm/min（允许通过最大雨强8mm/min)； 测量准确度：≤±3%； 工作温度：-10℃～50℃; 工作电压：9~12V；功耗：45mA@12V； |  |
| 数字采集器 | 免外置太阳能供电,若向阳可持续使用，内置电池可用约200天（60min采集一次）； 内置倾角量程/精度(选):±30°/0.05°; 内置拉线量程/精度(选):1000mm/±1mm; 电压输出:5~15V(远程配置); 可振动及磁铁唤醒(选)； 可以上传本次降雨量、日降雨量 |  |
使用单项电源避雷器、通讯电缆防雷器实现对感应雷的防护。
直击雷防护,具体避雷方式要求避雷针与被保护物体横向距离不小于3m，避雷针高度按照“滚球法”确定，粗略计算即可。其中，避雷针技术参数要求：
① 雷电通流容量kA：200；
② 电阻Ω：≤1；
③ 高度m：2.1；
④ 质量kg：4.8；
⑤ 最大抗风强度m/s：40；
⑥ 安装尺寸mm：φ70±0.26
2.2.2 感应雷电防护
接地网的建设选用4根规格为50×50×5mm热镀锌角钢为垂直地极L=2.5m，以40×4mm热镀锌扁钢互连，地极埋地深度>0.7m。避雷针基座为500×500×60mm钢筋混凝土，由地网引两根40×4mm热镀锌扁钢与基座连接(连接处必须为焊接)，接地电阻小于10 Ω。
2.3 水位监测设备参数指标
| 品名ITEM | 规格 Specification | 设备图片 |
| 水位计 | 量程：20m 供电电源：9~30VDC 输出信号：RS485数字输出 精度：0.1%FS 分辨率：1mm 稳定性：≤0.02%FS/年 |  |
| 数字采集器 | 免外置太阳能供电，若向阳可持续使用，内置电池可用约200天（60min采集一次）； 内置倾角量程/精度(选):±30°/0.05°; 内置拉线量程/精度(选):1000mm/±1mm; 电压输出:5~15V(远程配置); 可振动及磁铁唤醒(选)； 可以上传本次降雨量、日降雨量； | |
对于土体边坡，深层水平位移监测不但能够测到坡体内部的蠕变，更为重要的是可以了解边坡尤其是滑动带的位移情况。监测断面通常选在地质条件差、变形大、可能破坏的部位，或坡度高、稳定性差的部位等。另外，主轴断面一般应设为监测断面。监测断面需布置多个时，断面宜根据地质条件的好坏、边坡坡度的高低等来划分主要断面和次要断面，主要断面布置的监测项目和仪器应比次要断面的多。
图2 阵列式位移计参数
品名ITEM | 规格 Specification | 设备图片 |
阵列式位移计 | 量测方向：三维度(X、Y、Z 三向); 角度量程：0~360°； 角度分辨率：0.0028°(每节）； 系统稳定性：优于±0.1mm@0.5m； 系统稳定性：优于±1.6mm@32m； |
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阵列式位移计采集器 | 免外置太阳能供电，若向阳可持续使用，内置电池可用约200天（60min采集一次）； 内置倾角量程/精度(选):±30°/0.05°; 内置拉线量程/精度(选):1000mm/±1mm; 电压输出:5~15V(远程配置); 可振动及磁铁唤醒(选)； |
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2.5 GNSS监测设备参数
| 品名ITEM | 规格 Specification | 设备图片 |
| GNSS监测站/基准站 | 接收机内置4G网络传输； 静态测量精度：平面±(2.5mm+1ppm)； 高程±(5mm+1ppm)； 动态差分精度：水平±(10+1ppm)； 垂直±(20+1ppm)； |  |
2.6 支护结构受力监测设备参数
品名ITEM | 规格 Specification | 设备图片 |
锚索计 | 量程：300~1500kN； 孔数：2~8索等；滞后≤1.5%FS； 不重复度≤0.5%FS ； 非线性度≤1.5%FS； 综合误差≤2.5%FS； |
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土压力盒 | 量程(MPa)：0.2/0.4/0.6/0.8/1/2/6； 灵敏度(MPa)：0.004； 工作温度(℃)：-20～80； |
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一体化振弦采集仪 | 免外置太阳能供电，若向阳可持续使用，内置电池可用约200天（60min采集一次）; 内置倾角量程/精度(选):±30°/0.05°; 内置拉线量程/精度(选):1000mm/±1mm; 4通道(可定制)； 支持蓝牙/4G通信; 电压输出：5~15V(远程配置); 系统运行功耗:＜50mA@3.2V; |
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2.7 监测常见问题及应对措施
我单位实施过众多监测项目，熟悉本工程所涉及的具体单项，现将各项目常见问题及应对措施列表如下：
序号 | 监测项目 | 常见问题 | 原因及解决措施 |
1 | 地面表面变形 | 误差偏大、无统计规律 | 一般因为测量仪器精度不够或基准点不够稳定，可采用高可靠性的GNSS设备，同时要求基准站场地稳固，年平均下沉和位移小于2mm。 |
2 | 土体侧向变形监测 | 数据异常突变 | 1.土体测斜管安装时，钻孔与测斜管之间回填不好，出现移动；应用细砂或水泥与膨润土拌合的灰浆缓慢进行回填，避免形成空洞，注意避开锚杆。2.使用阵列式深部位移计，对测斜管扭曲变形进行补偿计算。 |
3 | 岩体沉降 | 误差偏大、无统计规律 | 一般是基准点出现偏移，要求基准站场地稳固，年平均下沉和位移小于2mm。 |
4 | 雨量监测 | 数据与实际降雨量偏差较大 | 一般是因为传感器孔口被堵，可以选择增加滤网，防止传感器孔口被堵。 |
5 | 地下水位监测 | 水位管堵塞 | 水位管安装时注意不能破坏过滤布，注意管口要使用专用盖封口。 |
6 | 裂缝监测 | 误差偏大、无统计规律 | 1.传感器应考虑温度变化引起的影响； |
3、联系方式
地址1：广东省深圳市宝安区西乡街道铁仔路52号升业空间A栋401
技术工程师：薛华18825048328；xuehua328@foxmail.com
技术工程师：毛威18145709240；nixon.mao@foxmail.com
