CN108981632A - 一种陡倾边坡坡面水平位移测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于岩土工程监测技术领域，公开了一种陡倾边坡坡面水平位移测试方法，包括：在坡底设置坡底监测点，采用全站仪监测所述坡底监测点的水平位移，获取坡底监测点水平位移；在陡倾边坡坡面上设置坡面监测点，采用测斜仪测量所述坡面监测点相对于所述坡底监测点水平方向的相对位移；采用位移矢量叠加法处理所述坡底监测点水平位移及所述坡面监测点相对于所述坡底监测点水平方向的相对位移，得出所述坡面监测点的水平位移，作为陡倾边坡坡面水平位移。本发明提供的方法，能够实现高精度，便捷的实现大于65度的陡倾边坡坡面水平位移长期监测。

Description

一种陡倾边坡坡面水平位移测试方法

技术领域

本发明涉及岩土工程监测技术领域，特别涉及一种陡倾边坡坡面水平位移测试方法。

背景技术

在我国边坡滑塌地质灾害时有发生，边坡滑塌一旦发生往往造成人员和财产的巨大损失。现有的边坡坡面水平位移测试通常采用全站仪进行测试。一般情况下，对于高陡边坡，监测测试频率高、次数多，且测试周期长。现有技术中，采用全站仪器进行边坡测试时，需在边坡坡面上设置监测点，且每次测试时均需要监测人员爬上坡面在相应的监测点处设置光学棱镜，然后通过全站仪进行测试，此种测试方法效率非常低，且往往受边坡坡面上的植被影响而无法通视，导致不能进行正常测试。

采用全站仪进行边坡坡面水平位移测试，对于65度以上的陡倾边坡来说测试难度高，且测试精度不高。

发明内容

本发明提供一种陡倾边坡坡面水平位移测试方法，解决现有技术中的65度以上陡坡的坡面水平位移测量难度大、精度低，可靠性差的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种陡倾边坡坡面水平位移测试方法，包括：

在坡底设置坡底监测点，采用全站仪监测所述坡底监测点的水平位移，获取坡底监测点的水平位移；

在坡面上设置坡面监测点，采用测斜仪测量所述坡面监测点相对于所述坡底监测点水平方向的相对位移；

采用位移矢量叠加法处理所述坡底监测点的水平位移以及所述坡面监测点相对于所述坡底监测点水平方向的相对位移，得出所述坡面监测点的水平位移，作为陡倾边坡坡面水平位移。

进一步地，所述坡面监测点相对于所述坡底监测点水平方向的相对位移的测量步骤采用的位移测量装置包括：

位移传递装置，所述位移传递装置固定在所述陡倾边坡坡面上，传递所述坡面监测点的位移；

测斜仪探头、测斜仪电缆及测斜读数仪，所述测斜仪探头设置在所述位移传递装置内，通过测斜仪电缆及测斜读数仪测量由所述位移传递装置传递出的坡面监测点水平方向的相对位移。

进一步地，所述位移传递装置包括：测斜管以及支架；

所述测斜管固定在所述支架上，所述测斜管沿着所述陡倾边坡坡面向下设置，且其方向垂直于边坡走向；由所述测斜管的一对导槽构成的平面垂直于陡倾边坡坡面，由所述测斜管的另外一对导槽所构成的平面平行于陡倾边坡坡面。

所述支架的底部埋设在所述坡面监测点处，顶部与所述测斜管固定相连，将所述坡面监测点的位移传递给所述测斜管，并以所述测斜管对应于所述坡面监测点的位置的位移表示所述坡面监测点的位移；

所述测斜仪探头测试时设置在所述测斜管内。

进一步地，所述支架包括：土钉以及环形扣件；

所述土钉埋设在所述坡面监测点处，并通过所述环形扣件与所述测斜管固定相连。

进一步地，所述坡面监测点相对于所述坡底监测点水平方向的相对位移测量装置还包括：测斜仪探头牵引装置；

所述测斜仪探头牵引装置包括：第一定滑轮、下降牵引绳、第二定滑轮、第三定滑轮、第四定滑轮以及上升牵引绳；

所述第一定滑轮设置在所述坡面的底端，位于所述测斜管的下端口处，所述下降牵引绳绕过所述第一定滑轮固定在所述测斜仪探头的下部顶端，在所述坡底拉动所述测斜仪探头沿所述测斜管向坡底移动；

所述第二定滑轮设置在所述坡面的顶端，位于所述测斜管的上端口处，所述第三定滑轮与所述第二定滑轮等高设置在所述坡面的顶端，所述第四定滑轮设置在所述坡面的底端，所述测斜仪电缆端部与所述上升牵引绳相连，并依次绕过所述第二定滑轮、所述第三定滑轮以及所述第四定滑轮，在绕过所述第四定滑轮后，将测斜仪电缆端部接口插入测斜读数仪卡槽内，拉动测斜仪电缆，让所述测斜仪探头沿所述测斜管按一定的步距向坡顶移动，并同步采用测斜读数仪进行测试。

进一步地，所述测斜仪探头牵引装置还包括：牵引绳保护管；

所述牵引绳保护管设置在所述第三定滑轮和所述第四定滑轮之间，所述上升牵引绳和所述测斜仪电缆设置在所述牵引绳保护管内。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中提供的陡倾边坡坡面水平位移测试方法，通过采用全站仪和测斜仪配合实现陡坡的坡面水平位移的测量，能够实现长期稳定，可靠的高精度测量；具体来说，创造性地将测斜仪在陡倾边坡坡面上使用，实现坡面相对于坡底监测点水平方向的相对位移的测试，能够克服坡面植被以及其它干扰物对测量的影响；同时相对于全站仪的高频调整维护需求，本申请大幅简化了维护操作，从而能够便捷稳定的实现长期稳定的测量；另一方面，通过全站仪在坡底平坦地势条件下测量坡底监测点的位移，而后通过位移矢量叠加法计算所述坡底监测点的水平位移和坡面监测点相对于所述坡底监测点水平方向的相对位移，得出所述坡面监测点的水平位移，作为陡倾边坡坡面水平位移。相对于现有技术中的全站仪整体测量，可靠性更高；同时，全站仪的平坦地势测量也能够避免测量设备的高仰角状态测量，保证测量精度。

附图说明

图1为本发明提供的陡倾边坡坡面水平位移测试方法的布局示意图；

图2为图1的左视图；

图3为测斜管横截面图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种陡倾边坡坡面水平位移测试方法，解决现有技术中的65度以上陡坡的坡面水平位移测量难度大、精度低、可靠性差的技术问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

参见图1和图2，一种陡倾边坡坡面水平位移测试方法，包括：

在坡底设置坡底监测点1，采用全站仪2监测所述坡底监测点1的水平位移，获取坡底监测点水平位移；一般来说，通过边坡的坡底14选定基准点13，而后搭建有全站仪2和棱镜12构成的全站仪测量结构，实现坡底监测点1的水平位移的测量，作为坡面监测点3水平方向的相对位移的参考点；

在坡面上设置坡面监测点3，采用测斜仪测量所述坡面监测点3相对于所述坡底监测点1水平方向的相对位移；一般来说，坡面监测点3根据实际监测要求可以设置多个，以坡面监测点的水平位移表征坡面对应位置的水平位移；

采用位移矢量叠加法处理所述坡底监测点水平位移以及所述坡面监测点相对于所述坡底监测点水平方向的相对位移，得出所述坡面监测点3的水平位移，作为陡倾边坡坡面水平位移；也就是说，以基准点13为固定点测量所述坡底监测点1的水平位移，以所述坡底监测点1为参考点测量所述坡面监测点3水平方向的相对位移，而后通过位移矢量加法运算得到坡面监测点相对于基准点13的水平位移，也就是坡面的水平位移。

值得说明的是，本测量方法完全改变了现有技术中采用全站仪测量结构对65度以上的陡坡的坡面水平位移的测量方法，突破测斜仪常规的地下深层测试用法，将其用在陡倾边坡坡面上，克服了全站仪测量陡坡坡面水平位移干扰因素大，维护频率高，测量精度和稳定性差的缺陷；设置坡底监测点1，通过测斜仪测试获得坡面监测点3相对于坡底监测点1水平方向的相对位移，通过全站仪2测试获得坡底监测点1相对于基准点13的水平位移,并通过位移矢量叠加法运算得到坡面监测点3相对于基准点13的水平位移，即所要测得的陡坡坡面水平位移；使得测斜仪的应用能够实现。

进一步地，所述坡面监测点相对于所述坡底监测点水平方向的相对位移的测量步骤采用的位移测量装置包括：

位移传递装置，所述位移传递装置固定在所述陡倾边坡坡面上，传递所述坡面监测点的位移；

测斜仪探头4、测斜仪电缆11及测斜读数仪16，所述测斜仪探头4设置在所述位移传递装置内，通过测斜仪电缆11及测斜读数仪16测量由所述位移传递装置传递出的坡面监测点3水平方向的相对位移。

具体来说，所述位移传递装置包括：测斜管7以及支架5；

参见图3，所述测斜管7固定在所述支架5上，所述测斜管7沿着所述陡倾边坡坡面向下设置，且其轴线方向垂直于边坡走向；所述测斜管7内壁有导槽A、导槽A'、导槽B和导槽B'，由所述的测斜管7的导槽A和导槽A'构成的平面垂直于陡倾边坡坡面，由所述的测斜管7的导槽B和导槽B'构成的平面平行于陡倾边坡坡面。所述坡底监测点1和坡面监测点3都处于所述测斜管7上，且所述坡底监测点1设置在所述测斜管7的下端对应的位置，所述坡面监测点3根据实际需要可设置为多个，多个坡面监测点设置在所述测斜管7的不同的位置。

所述支架5的底部埋设在所述坡面监测点3处，顶部与所述测斜管7固定相连，将所述坡面监测点3的位移传递给所述测斜管7，并以所述测斜管7对应于所述坡面监测点3的位置的水平位移表示所述坡面监测点的水平位移；

所述测斜仪探头4测试时设置在所述测斜管7内。

一般来说，所述支架5包括：土钉以及环形扣件6；所述土钉埋设在所述坡面监测点3处，并通过所述环形扣件6与所述测斜管7固定相连。

为了进一步简化测斜操作，所述位移测量装置还包括：测斜仪探头牵引装置；即采用定滑轮组8以及上下移动的牵引绳9在边坡坡底14就可以实现测斜仪探头4的移动操作，不需要爬至边坡坡顶15进行操作，从而大幅简化了在陡坡测量操作，降低了劳动强度。

具体来说，所述测斜仪探头牵引装置包括：第一定滑轮8-1、下降牵引绳9-1、第二定滑轮8-2、第三定滑轮8-3、第四定滑轮8-4以及上升牵引绳9-2。

所述第一定滑轮8-1设置在所述坡面的底端，位于所述测斜管7的下端口处，所述下牵引绳9-1绕过所述第一定滑轮8-1与所述测斜仪探头4的下端部连接，在所述坡底拉动所述测斜仪探头4沿所述测斜管7向坡底移动；

所述第二定滑轮8-2设置在所述坡面的顶端，位于所述测斜管7的上端口处，所述第三定滑轮8-3与所述第二定滑轮8-2等高设置在所述坡面的顶端，所述第四定滑轮8-4设置在所述坡面的底端，所述测斜仪电缆11端部与所述上升牵引绳9-2相连，并依次绕过所述第二定滑轮8-2、所述第三定滑轮8-3以及所述第四定滑轮8-4，在绕过所述第四定滑轮8-4后，将测斜仪电缆11端部接口插入测斜读数仪16卡槽内，拉动测斜仪电缆11，让所述测斜仪探头4沿所述测斜管7按一定的步距向坡顶方向移动,并同步采用测斜读数仪进行测试。

为了保证牵引操作的顺畅，所述测斜仪探头牵引装置还包括：牵引绳保护管10；所述牵引绳保护管10设置在所述第三定滑轮8-3和所述第四定滑轮8-4之间，所述上升牵引绳9-2和所述测斜仪电缆11设置在所述牵引绳保护管10内。

一般来说，为了避免牵引绳9的剐蹭，调整所述第一定滑轮8-1的边沿和所述第二定滑轮8-2的边沿，使得下降牵引绳9-1能够处于测斜管7的中心处，还能保持测斜仪探头4的移动姿态的稳定性，保证测量精度。相似的，所述第三定滑轮8-3和所述第四定滑轮8-4也正对在所述牵引绳保护管10的上下端口，避免剐蹭。

下面描述测量工作过程。

测试时，首先通过全站仪2测量边坡底端点1的水平位移。

然后进行坡面监测点3在垂直边坡走向的平面内水平方向的相对位移测试：

将测斜仪探头4的导轮从测斜管底端滑入测斜管7的导槽A和导槽A'，手工拉动上升牵引绳9-2，让测斜仪电缆11端部接口绕过第二定滑轮8-2、第三定滑轮8-3及第四定滑轮8-4,然后将测斜仪电缆11端部接口插入测斜读数仪16对应的卡槽中,实现测斜仪探头4和测斜读数仪16的信号连接。手工拉动测斜仪电缆11，使测斜仪探头4按一定的步距在测斜管7内向上提升，并同步通过测斜读数仪16进行测试；待测斜仪探头4拉到测斜管7顶部，手工拉动下降牵引绳9-1，将测斜仪探头4向下拉到测斜管7底部；取出测斜4，将测斜仪探头4沿其轴向转动180度，然后再将测斜仪探头4滑入测斜管7，拉动测斜仪电缆11，让测斜仪探头4按一定的步距在测斜管7内向上升，再进行一次测试，待测斜仪探头4到达测斜管7顶部后，手工拉动下降牵引绳9-1，将测斜仪探头4拉到测斜管7底部。

在完成坡面监测点3在垂直边坡走向的平面内水平方向的相对位移测试后，进行坡面监测点3在垂直边坡倾向的平面内水平方向的相对位移测试：

将测斜仪探头4的导轮从测斜管底端滑入测斜管7的导槽B和导槽B'，手工拉动上升牵引绳9-2，让测斜仪电缆11端部接口绕过第二定滑轮8-2、第三定滑轮8-3及第四定滑轮8-4,然后将测斜仪电缆11端部接口插入测斜读数仪16对应的卡槽中,实现测斜仪探头4和测斜读数仪16的信号连接。手工拉动测斜仪电缆11，使测斜仪探头4按一定的步距在测斜管7内向上提升，并同步通过测斜读数仪16进行测试；待测斜仪探头4拉到测斜管7顶部，手工拉动下降牵引绳9-1，将测斜仪探头4向下拉到测斜管7底部；取出测斜4，将测斜仪探头4沿其轴向转动180度，然后再将测斜仪探头4滑入测斜管7，拉动测斜仪电缆11，让测斜仪探头4按一定的步距在测斜管7内向上升，再进行一次测试，待测斜仪探头4到达测斜管7顶部后，手工拉动下降牵引绳9-1，将测斜仪探头4拉到测斜管7底部。

待所有测试完成后解除测斜仪探头4的上升牵引绳9-2和下降牵引绳9-1，取出测斜仪探头4；通过位移矢量叠加法，得出陡倾边坡坡面监测点3的水平位移。

本方法与以往技术相比具有下列优点和积极效果：

1、坡面水平方向的相对位移测试设备安装简单。只需在坡面监测点处设置土钉，土钉为在坡面内打入的钢筋，通过扣件将测斜管与土钉相连。另外，坡面上设置的定滑轮及牵引绳保护管安装也很方便简单；所有的设备一次性安装，无需反复施工。

2、坡面水平位移测试方便。坡底端点水平位移采用全站仪器进行测试，坡面相对坡底端点水平方向的相对位移采用测斜仪进行测试，通过位移矢量叠加法获得坡面监测点的水平位移。在进行坡面监测点相对坡底端点的水平方向的相对位移测试时，只需将牵引绳分别栓住测斜仪电缆的端部及测斜仪探头的底部，手工拉动牵引绳或测斜仪电缆，让测斜仪探头在测斜管内按一定的步距滑动上升，并同步通过测斜读数仪进行测试，提高了陡倾边坡坡面水平位移的监测效率。传统的采用全站仪监测边坡坡面水平位移时，每次测试时均需监测人员爬到坡面对应的监测点，并树立光学棱镜进行测试，工作难度大、效率低。

3、测试精度高。测斜仪位移监测结果精度高，目前测斜仪已应用于城市深基坑深部水平位移监测中。本发明将测斜仪应用于陡倾边坡坡面水平方向的相对位移监测中，测斜仪的位移监测精度完全满足边坡变形监测仪器精度的要求。

4、受环境影响小：采用测斜仪进行边坡表面监测点水平方向的相对位移测试，不受边坡坡面植被的影响，不存在采用全站仪进行坡面水平位移测试过程中监测点通视条件问题。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中提供的陡倾边坡坡面水平位移变形测试方法，通过采用全站仪和测斜仪配合实现陡坡坡面水平位移的测量，能够实现长期稳定，可靠的高精度测量；具体来说，创造性地将测斜仪在陡倾边坡坡面上使用，实现坡面相对于坡底监测点水平方向的相对位移，能够克服坡面植被以及其它干扰物对测量的影响；同时相对于全站仪的高频调整维护需求，本申请大幅简化了维护操作，从而能够便捷稳定的实现长期稳定的测量；另一方面，通过全站仪在坡底平坦地势条件下测量坡底监测点的水平位移，而后通过位移矢量叠加法计算所述坡底监测点水平位移和坡面监测点相对于所述坡底监测点水平方向的相对位移，得出所述坡面监测点的水平位移，作为陡倾边坡坡面水平位移。相对于，现有技术中的全站仪整体测量，可靠性更高；同时，全站仪的平坦地势测量也能够避免测量设备的高仰角状态测量，保证测量精度。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种陡倾边坡坡面水平位移测试方法，其特征在于，包括：

在坡底设置坡底监测点，采用全站仪监测所述坡底监测点的水平位移，获取坡底监测点水平位移；

在坡面上设置坡面监测点，采用测斜仪测量所述坡面监测点相对于所述坡底监测点水平方向的相对位移；

采用位移矢量叠加法处理所述坡底监测点水平位移及所述坡面监测点相对于所述坡底监测点水平方向的相对位移，得出所述坡面监测点的水平位移，作为陡倾边坡坡面水平位移。

2.如权利要求1所述的陡倾边坡坡面水平位移测试方法，其特征在于，所述坡面监测点相对于所述坡底监测点水平方向的相对位移测量步骤采用的位移测量装置包括：

位移传递装置，所述位移传递装置固定在所述陡倾边坡坡面上，传递所述坡面监测点的水平位移；

测斜仪，测量由所述位移传递装置传递出的坡面监测点的位移，作为所述相对位移；

其中，所述测斜仪包括：测斜仪探头、测斜仪电缆及测斜读数仪；

所述测斜仪探头设置在所述位移传递装置内，所述测斜仪电缆一端已与所述测斜仪探头连接，另一端与所述测斜读数仪连接，通过所述测斜读数仪测量由所述位移传递装置传递出的坡面监测点水平方向的相对位移。

3.如权利要求2所述的陡倾边坡坡面水平位移测试方法，其特征在于，所述位移传递装置包括：测斜管以及支架；

所述测斜管固定在所述支架上，所述测斜管沿着所述陡倾边坡坡面向下设置，且其方向垂直于边坡走向；由所述测斜管的一对导槽构成的平面垂直于陡倾边坡坡面，由所述测斜管的另外一对导槽所构成的平面平行于陡倾边坡坡面。

所述支架的底部埋设在所述坡面监测点处，顶部与所述测斜管固定相连，将所述坡面监测点的位移传递给所述测斜管，并以所述测斜管对应于所述坡面监测点的位置的水平位移表示所述坡面监测点的水平位移；

所述测斜仪探头测试时设置在所述测斜管内。

4.如权利要求3所述的陡倾边坡坡面水平位移测试方法，其特征在于，所述支架包括：土钉以及环形扣件；

所述土钉埋设在所述坡面监测点处，并通过所述环形扣件与所述测斜管固定相连。

5.如权利要求3所述的陡倾边坡坡面水平位移测试方法，其特征在于，所述位移测量装置还包括：测斜仪探头牵引装置；

所述测斜仪探头牵引装置包括：第一定滑轮、下降牵引绳、第二定滑轮、第三定滑轮、第四定滑轮以及上升牵引绳；

所述第一定滑轮设置在所述坡面的底端，位于所述测斜管的下端口处，所述下降牵引绳绕过所述第一定滑轮固定在所述测斜仪探头的下部顶端，在所述坡底拉动所述测斜仪探头沿所述测斜管向坡底移动；

所述第二定滑轮设置在所述坡面的顶端，位于所述测斜管的上端口处，所述第三定滑轮与所述第二定滑轮等高设置在所述坡面的顶端，所述第四定滑轮设置在所述坡面的底端，测斜仪电缆端部与所述上升牵引绳相连，并依次绕过所述第二定滑轮、所述第三定滑轮以及所述第四定滑轮，在绕过所述第四定滑轮后，将测斜仪电缆端部接口插入测斜读数仪卡槽内，拉动测斜仪电缆，让所述测斜仪探头沿所述测斜管按一定的步距向坡顶方向移动,并同步采用测斜读数仪进行测试。

6.如权利要求5所述的陡倾边坡坡面水平位移测试方法，其特征在于，所述测斜仪探头牵引装置还包括：牵引绳保护管；

所述牵引绳保护管设置在所述第三定滑轮和所述第四定滑轮之间，所述上升牵引绳和所述测斜仪电缆设置在所述牵引绳保护管内。