边坡内部位移监测系统

　　1 引 言

　　一般说来,露天边坡、岩土坝体、山体等边坡发生失稳滑坡时,主要是在其滑坡面上发生,但滑坡面的形成是一个缓慢的过程,首先在内在力等多种因素的作用下,坡体内部孕育一个很小的裂缝,裂缝的形成主要是在裂缝的上下(左右)层岩土体发生错动,随着时间的推移裂缝越来越大,最后偶然一个外界冲量就会使其失稳滑坡,造成严重后果。若可监测失稳、滑坡,进而可以躲避滑坡灾害,　是科学工作者一直在关注、思考、研究和亟待解决的重要科学问题[1-2]。

　　边坡监测手段能有效对边坡稳定性进行评价,但是,寻求一个合理有效的监测方法及监测仪器却成为当今国内外一直探讨研究的问题。目前的监测方法很多,传统的大地测量方法对施测环境要求高、不适应在复杂恶劣的环境下工作，且投入人力多，系统的自动化程度不高;应用卫星定位系统(GPS)测量,价格昂贵，其接收机天线受外界信号影响难以达到要求的精度，不能保证海量数据实时可靠地传输到控制中心。另外,目前的这些监测方法主要还是靠对边坡或坝体的表面设点进行监测。用表面监测数据进行边坡内部土体运移状态的分析,　　受人为误差、环境误差等因素的制约,实现过程较困难。这些都对边坡内部监测系统提出了较高的要求：

　　1)能够实时测量边坡内部岩土体的运移状态;

　　2)实施长期监测,并具有预警功能;

　　3)具有较高的测量精度;

　　4)数字化、自动化、可靠性高

　　为此,本套边坡内部位移监测系统在设计和研制过程中,充分考虑上述客观事实和测量要求,在已有的地下打井转头定位仪[3-9]的基础上,对其信号发射装置进行改装,采用电磁信号发射及信号测距思想来进行设计,实现其无线供电、周期发射信号,并开发出一套自动存储、处理数据,并能模拟边坡内部某点岩土体运移情况的软件系统。最终实现此边坡内部位移监测系统测量精度高、自动化强、节约资源，并具有预警等功能。

　　2 系统组成及测量方法

　　2.1 主要构成部件设计

　　本边坡内部位移监测装置[10-12]，由电磁信号发射装置(1)、电磁信号测距装置(2、3)、模拟信号点定位系统(15)3 部分组成。由于电磁信号发射器只有在高速旋转的情况下可以发出电磁信号,所以对信号发射装置进行了改进。信号发射装置由高能电池(9)、电机(11)、定时开关(10)和电磁信号发射器(13)组成。通过定时开关将整个电路连通,电机高速旋转时,金属球(6)与无磁套筒(5)接触,信号发射器(13)一极连接无磁套筒,一极连接电源上,而弹簧支座通过电刷使其带电。如图 1 所示。整个电磁信号发射装置埋藏在边坡岩土体内部。2 个电磁信号测距装置分别安装在两临近坡坡脚下固定位置上,与安装有模拟信号点定位系统的计算机(15)连接在一起。并且电磁信号测距装置可随时接收到地下电磁信号发射装置发出电磁信号,并测算出距发射点的磁距及磁距线与水平方向的夹角,同时将磁距及夹角数据传递给计算机。