陡坡岩土倾斜在线监测
时间:2025-12-04
涉川
一、方案介绍
陡坡岩土体在自然风化、降雨浸润、地震振动、工程开挖与道路交通等因素影响下,易出现缓慢位移、倾斜、裂缝扩张和局部失稳,甚至引发滑坡、崩塌等地质灾害。为实现对陡坡稳定性的持续监控,本方案建立基于倾角监测、深浅联合变形监测、环境因素关联分析的陡坡岩土倾斜在线监测系统,实现对边坡表层与深部稳定性的实时监测、趋势分析与自动预警。
系统采用倾角传感器、微振动传感器、降雨与水位监测设备,通过4G/光纤/局域网远程传输至监测平台,实现全天候在线监测与风险发布,为政府、监测单位及工程建设提供可靠的数据支撑。

二、监测目标
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实时监测陡坡表层岩土体倾斜角度与倾斜速率,识别滑移前兆。
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分析陡坡变形趋势,识别累计变形、周期变形与突发变形。
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监测降雨、地下水位变化与倾斜之间的关联规律。
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提供多级预警并推送至管理部门,实现快速响应。
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构建陡坡健康状态模型,为治理方案设计提供依据。
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形成长期监测数据库,支持隐患点治理与灾害模拟分析。
三、需求分析
陡坡岩土倾斜监测需解决以下关键需求:
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倾斜变化幅度小但趋势显著,需要高精度与低漂移的倾角计;
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陡坡地形复杂,需要设备具有强抗干扰、强耐候性、低功耗等能力;
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边坡可能存在点状或区域性变形,需要多点分布式布设;
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通信环境不稳定,需要自组网、4G/北斗短报文或光纤可靠传输;
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降雨与水位是触发重大形变的关键因素,需要多源数据融合分析;
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监测要具备自动预警、图形化显示与趋势研判功能;
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系统运维需简易,减少野外维护成本。
四、监测方法
1. 表层倾斜监测
在坡面、危岩下缘或上缘布设倾角节点,监测:
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X/Y方向倾角(水平面双向)
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倾角速率
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倾角变化曲线
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累积形变趋势
用于判断:
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岩体开裂、松动
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土体滑移
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表层位移扩展趋势
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局部变形发展方向
2. 深部位移联合监测(可选)
在岩土体内部布设深部位移监测(如测斜管/微芯桩内置传感器),识别深部滑移面形成。
3. 振动与微震监测(可选)
用于识别:
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岩体崩落前的微震先兆
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降雨冲刷引起的细粒子运动
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车辆、爆破等外部扰动影响
4. 环境因素监测
布设雨量、水位、裂缝计等设备,与倾斜数据联合分析:
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降雨引起的孔隙水压力上升
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地下水位变化对滑移面的影响
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裂缝扩张促进边坡变形发展
5. 平台多维数据融合
系统同步采集倾角、振动、水位、雨量等多源数据,自动计算:
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变形趋势
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风险等级
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变化速率
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峰值事件
通过算法分析建立陡坡稳定性变化模型。
五、应用原理
1. 倾斜——最敏感的滑坡前兆
滑坡发生前通常会出现:
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表层缓慢倾斜
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倾斜速率增加
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变形方向趋于一致
因此倾角变化是最直接有效的监测指标。
2. 孔隙水压力上升促使坡体失稳
降雨或水位上升会导致:
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土体强度下降
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剪应力增加
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滑面润滑作用增强
倾角与雨量、水位具有强关联性。
3. 微震特征反映岩体破裂过程
细微震动事件常是内部破裂的先驱信号,用于风险增强判断。
4. 多点协同识别区域性变形
通过多点倾角数据可绘制变形趋势图,识别局部滑移区与整体变形区。
六、功能特点
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全天候实时监测陡坡倾斜、速率、方向变化。
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三轴倾角与多源监测数据同步采集与融合分析。
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支持绘制陡坡倾斜变化趋势图与等值线图。
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多级风险预警,自动推送至手机/平台。
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断线告警、设备自诊断、电池欠压告警等。
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云端与本地双模式数据存储,提高数据安全性。
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支持边坡 GIS 管理,图层可叠加地形图、滑坡隐患点图。
七、硬件清单
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高精度倾角监测节点(坡顶/坡身/坡脚)
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深部位移监测单元(可选)
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微震/微振动监测单元(可选)
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雨量计
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地下水位监测设备
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数据采集主机
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通信系统(4G/光纤/LoRa/北斗)
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电源系统(太阳能 + 电池或市电)
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中控平台(Web平台 + 手机端)
八、硬件参数(量程、精度)
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倾角量程:±30°
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倾角分辨率:0.001–0.01°
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倾角精度:≤0.05°
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防护等级:IP66–IP68
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工作温度:–30℃至+70℃
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振动监测频带:0.5–100 Hz(视需求)
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雨量监测精度:±0.2mm
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水位监测量程:0–30m
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通讯方式:4G/LoRa/光纤/北斗短报文
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离线保存能力:≥6个月
九、方案实现
1. 布点规划
根据陡坡分布特征布设:
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坡顶:监测整体滑移趋势
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坡身:监测局部位移发展
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坡脚:监测支撑稳定性
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裂缝、危岩区:加密布设倾角节点
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水位、雨量布设在坡体附近的关键位置
2. 安装部署
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倾角节点安装在稳定基座或桩体上,与岩土耦合紧密;
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数据主机置于防护箱内,确保防雨防雷;
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太阳能板安装在无遮挡位置;
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所有设备接地或采用避雷保护;
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完成通信调试与平台接入。
3. 参数配置
根据监测点基线进行:
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零点校准
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滤波设置
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预警阈值初始化
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采样频率设置(常态与事件模式)
4. 联网与平台显示
平台可展示:
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倾角曲线
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风险等级
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地图/GIS位置
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雨量变化
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波形与频谱(若配置微震)
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历史数据与趋势报告
十、数据分析
系统自动计算以下指标:
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倾角变化速率
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累积倾角
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倾角曲线形态(指数型、线型、阶段性)
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降雨-倾斜响应曲线
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水位-形变相关分析
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临滑趋势解读
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多点对比识别滑移区
典型风险信号包括:
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倾角突然突变
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倾角变化速率加快
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降雨后曲线放大
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多个点同步出现倾斜指向同一方向
十一、预警决策
预警分三个等级:
Ⅰ级:关注
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倾角缓慢增长
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降雨引起小幅形变
Ⅱ级:警戒
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倾角变化速率增大
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强降雨后加速变形
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多点表现同步特征
Ⅲ级:危险
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倾角急剧变化
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多点呈一致滑移方向
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深部位移与表层倾角同时异常
预警可通过:
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短信、电话
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微信/APP推送
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平台弹窗
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自动向管理部门报送信息
十二、方案优点
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简易部署、适应高陡地形与极端环境
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多类型传感器融合分析,大幅提高预警可靠性
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低功耗、长期稳定,可持续运行多年
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支持灾害前兆识别,异常趋势清晰可见
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适用于快速部署与长期值守两种场景
十三、应用领域
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山地公路边坡
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地质灾害隐患点
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高陡岩质边坡
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采石场、矿山边坡
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景区危岩监测
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城镇边坡、道路挖方边坡
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铁路/高速公路沿线坡面
十四、效益分析
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提前识别滑坡风险,保障人员生命安全
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减少财产损失和道路中断风险
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为治理工程提供科学依据
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提升监测自动化能力,减少人工巡查
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形成长期数据资产,支撑地灾防治工程规划
十五、国标规范
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《地质灾害监测技术规范》
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《滑坡监测技术要求》
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《工程地质规范》
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《边坡工程监测标准》
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《突发地质灾害预警管理办法》
十六、参考文献
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陡坡稳定性分析研究资料
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地质灾害监测相关论文
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水文地质对滑坡影响专题文献
十七、案例分享(示例)
某山区公路陡坡在雨季发生多次小规模坍塌。部署倾斜在线监测后,在一次连续降雨中发现:
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坡身倾角变化速率由 0.02°/天上升至 0.15°/天
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水位压力同时上升
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其他监测点同步向公路侧倾斜
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