地质灾害边坡基岩形变倾斜在线监测

时间：2025-12-03 涉川

一、方案介绍

在山区、公路沿线、水库边坡、矿山开挖区等地质灾害高发区域，基岩边坡的微小形变往往是滑坡、崩塌、岩体松动等灾害的主要前兆。传统人工巡查难以及时发现基岩渐变位移、坡体结构松动和裂隙扩展等隐患。

本方案通过倾斜监测 + 微形变监测 + 裂缝监测 + 微振动监测 + 多点联动 + 4G/LoRa/卫星通信构建边坡基岩实时在线监测系统，强化地质灾害前兆识别能力，为政府、交通、水利、矿山及工程单位提供高可靠的预警与决策分析平台。

二、监测目标

实时监测基岩边坡的倾角变化（前后倾、左右倾）。
监测基岩整体或局部形变与滑动趋势。
监测裂缝宽度扩展、岩体张裂及结构松动迹象。
采集微振动与微震信号，用于识别早期破裂、剪切滑移前兆。
综合分析降雨、地下水、温度等外部诱发因素。
实现边坡灾害的智能预警与风险等级评估。
建立完整的边坡形变趋势数据，为治理工程提供依据。

三、需求分析

边坡基岩监测具有环境恶劣、地形复杂等特点，系统需满足：

高精度、高稳定性的倾角与微形变测量能力；
能在强降雨、冰雪、高湿、风口和高温环境下长期运行；
支持远距离无线通信甚至卫星通信；
能实现多参数融合，实现前兆自动识别；
设备供电需支持太阳能与低功耗运行；
数据平台需实现大屏展示、趋势分析、自动预警与报表输出；
适合大范围布设与山地复杂条件的安装方式。

四、监测方法

1. 边坡倾斜监测

在基岩坡体不同高度、不同结构面布设倾角监测节点，实时记录：

X 方向倾角（左右倾）
Y 方向倾角（前后倾）
倾角变化速率
长期累积偏移趋势

2. 微形变监测

基于位移或裂缝监测节点，实现：

裂缝张开/闭合变化
基岩块体相对位移
节理面微滑动监测

3. 微振动监测

利用宽频带加速度节点识别：

岩体微破裂
剪切弱面滑移
崩塌前的微振动异常
降雨诱发的渗流扰动

4. 环境参数监测

重要外部诱因包括：

降雨量
地下水位
风速、温度
季节冻融变化

5. 多点联动监测

通过坡体表层、中部、基岩暴露区与坡脚多点同步监测分析整体稳定性。

五、应用原理

1. 倾斜变形原理

当岩体发生微滑、松动或整体位移时，倾角变化是最敏感的前兆指标之一。

2. 基岩块体失稳机理

弱层剪切滑移 → 岩体倾角改变 → 裂缝扩展 → 微震增强 → 滑坡触发。

3. 裂缝张裂原理

裂缝宽度受到地表隆起、岩体张拉、地基沉降等因素影响，是滑坡孕育的重要指示。

4. 微振动前兆识别

滑坡活动前会出现低频微震或裂隙摩擦信号，可通过时域、频域分析识别。

5. 多源数据融合

综合倾角、裂缝、振动、降雨量等数据构建边坡风险指数，实现精准预警。

六、功能特点

高精度倾斜监测（0.01°分辨率）；
裂缝、形变、振动多参数融合；
具备雨季、汛期、地震后应急监测能力；
超低功耗设计，支持太阳能供电；
支持 4G / NB-IoT / LoRa / 卫星通信；
平台支持三维坡体模型展示；
支持大数据分析与风险趋势自动评估；
提供分级预警与自动事件推送。

七、硬件清单

倾角监测节点
裂缝宽度监测节点
微振动监测节点
雨量、水位等环境监测模块
无线采集主机
太阳能电源系统
云端监测预警平台（PC+移动端）

八、硬件参数（量程、精度）

倾角量程：±30°
倾角分辨率：0.01°
倾角温漂：≤0.05°/月
裂缝量程：0–50 mm 可扩展
裂缝分辨率：0.02–0.1 mm
振动频带：0.5–100 Hz
加速度分辨率：≤0.001 g
通信方式：4G / NB-IoT / LoRa / 卫星
防护等级：IP66～IP68
工作温度：–30℃～70℃

九、方案实现

1. 点位布设方案

布设位置包括：

坡体顶部裂缝区域
基岩裸露段
主要节理裂隙发育区
坡中部中段平台
坡脚与滑坡推移前缘

2. 安装方式

采用：

膨胀螺栓固定于岩石面
钢桩或基座固定方式
裂缝监测节点跨裂缝安装
太阳能支架高位布设确保光照

3. 网络与供电建设

设备自动连接采集主机，通过 4G/LoRa 方式上传至云端平台。偏远地区可选卫星链路。

4. 平台接入

平台展示：

倾角曲线
裂缝变化趋势
微振动特征
降雨关联分析
监测点GIS地图

5. 阈值设定

结合地质调查、历史资料设定：

倾角报警值
裂缝宽度报警值
微震能量阈值
降雨触发阈值

十、数据分析

系统分析内容包括：

倾角变化速率、累积变化
裂缝宽度增长速率
微振动事件频次统计
强降雨期间的形变响应
风化劣化趋势判断
坡体稳定性系数变化分析

危险判定依据包括：

倾角持续加速变化
裂缝扩展速度增加
微震信号频繁出现
降雨后形变显著放大
共振现象出现

十一、预警决策

预警等级：

I级：稳定
II级：关注（形变开始活跃）
III级：警戒（滑移迹象明显）
IV级：危险（滑坡可能正在形成）

预警方式：

手机APP推送
短信或微信提醒
平台红色告警
自动生成地质灾害预警报告
接入应急管理部门大屏平台

十二、方案优点

全方位监测边坡基岩形变、倾斜、裂缝与微振动；
支持极端环境，适用山区、高寒或偏远区域；
系统无人值守、维护成本低；
数据自动分析，精准识别滑坡前兆；
支持大规模监测网络建设，满足政府监管需求；
可对接乡村振兴、双重预防机制、应急监测平台。

十三、应用领域

道路边坡
水库与河岸岩质边坡
矿山采空区边坡
山区村落后山边坡
雨季滑坡高发区
工程坡体治理监测
大型建设项目周边地灾监测

十四、效益分析

提高边坡滑坡灾害识别与预警能力；
为工程设计、治理方案提供数据支持；
防止滑坡灾害造成人员伤亡与财产损失；
改善山区安全管理体系；
支持防灾减灾和应急管理现代化建设。

十五、国标规范

《GB/T 34629 地质灾害监测系统技术要求》
《地质灾害防治条例》
《地质灾害自动化监测技术规范》
《建筑变形监测技术规范》
《滑坡监测技术指南》

十六、参考文献

（可按需要补充）

边坡滑坡监测研究资料
岩体工程形变机理分析
地质灾害风险评估相关论文

十七、案例分享（示例）

某山区高速公路沿线布设倾角与裂缝监测系统，监测结果显示：

倾角出现缓慢连续增长
裂缝扩展速度明显加快
强降雨后微震事件次数增加

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