北斗定位技術在礦山邊坡變形監測中的應用

一、礦山邊坡變形監測的意義

我國的礦產資源非常豐富，已探明儲量的有155種，為我國經濟的發展奠定了堅實的基礎。隨著我國經濟的飛速發展，對能源和資源的需求量也大幅度增加，各地為了增加產量，花大力氣擴大生產規模，但是在產量增加的同時隨之而來的是這些工程區域以及工程運行期間所形成的邊坡安全（變形）監測問題。

在邊坡工程建設中，通過對邊坡工程的安全監測，可以起到如下一些作用：

1、評價邊坡施工及其使用過程中邊坡的穩定性，并作出有關變形的預測預報，對于已經或正在滑動的滑坡體掌握其演變過程，及時捕捉崩塌與滑坡災害的特征信息，如崩塌、滑坡的正確分析評價、預測預報及為相關治理工程等，提供可靠的資料和科學依據。

2、為防止滑坡及可能的滑動和蠕變提供及時決策支持，預測和預報滑坡的邊界條件、規模、滑動方向、發生時間及危害程度，并及時采取措施，以盡量避免和減輕災害損失。

3、通過監測可為決策部門提供相應參數依據，為有關方面提供相關的信息，以制定相對應的防災救災對策。

4、監測已發生滑動破壞和加固處理后的滑坡，監測結果是評價滑坡處理效果的尺度。

5、為進行有關位移反分析數值模擬計算提供參數。

二、礦山邊坡變形監測的任務和主要內容

1、礦山邊坡變形監測的任務

1.1、提供邊坡惡性變形發生的報警，以保證作業人員及設備的安全，且在變形趨穩時解除警報，以利組織生產；

1.2、提供可靠的監測資料以識別不穩定邊坡的變形和潛在破壞的機制及其影響范圍，以制定防災、減災措施；

1.3、對于礦山邊坡，提供信息以便礦山調整采、掘計劃，甚至修改設計；

1.4、參與提出處理潛在滑體方案，為方案的實施提供安全監測，對處理效果提出評價。

邊坡監測的目的是對可能發生滑坡的危險邊坡進行觀測，查明滑動性質、滑體規模和準確預報滑坡等以確保生產安全，避免災難性事故的發生。

2、礦山邊坡變形監測的主要內容

2.1、選定變形監測基準點

礦山邊坡變形監測基準點的選擇直接影響到GPS監測數據的可靠性，這要求GPS監測基準點穩定可靠且盡可能不受各種不利因素的影響，此外，在選定變形監測基準點時，不但要考慮到當前礦山邊坡變形監測的迫切需要，還應考慮到整個礦區將來邊坡變形監測的需要，應將基準點建立在穩定地層上。

2.2、GPS變形監測網的設計

GPS變形監測網的設計是采用GPS技術對礦山邊坡進行變形監測的關鍵。應根據不同的監測目的選擇不同等級的監測網及相應精度的基準點坐標。監測點設計是監測網建立的重要內容，根據礦山的實際情況，選擇原有監測基點，四等三角點及礦山重要部位的新測點作為GPS系統的監測點。監測點大多布置在與邊坡垂直方向上。監測網的級別越高，測量的精度也越高。

2.3、 GPS監測及其坐標轉換

野外作業數據采集使用雙頻或單頻GPS接收機，在監測基準點上固定安置接收機，以進行長時間的連續觀測，其它接收機依次布設于各個監測點。對重要監測點觀測的時段為2小時，且要求2個或2個以上的觀測時段，一般監測點為1個觀測時段，且時段長為1小時。

GPS監測系統采用WGS－84坐標系，最常采用的數據形式為經度、緯度和高程。對于邊坡變形監測可以不進行坐標轉換，通過比較不同時間的觀測結果便可直接求出相應的差值或計算出相應的位移量。但如果分析評價GPS測量系統建立之前的常規測量獲得的結果，或要將GPS測點作為工程地質測繪圖的控制點時，則需要進行坐標系統的轉換，將GPS系統采用的WGS-84坐標系統轉換成礦區采用的地方坐標系，以建立兩者之間的聯系，便可分析評價歷年的累計變形及其發展變化趨勢。

2.4、監測結果的數據處理和變形分析

監測數據可自動處理，計算出相應的基線向量，并調出相位雙差參考圖，仔細觀察和研究其變化，對于波動起伏超過限差要求的基線應進行重新測量。

三、邊坡變形監測的實施

3.1邊坡觀測站的布設

觀測點應布置在下列地段：工程地質條件較復雜，如斷層、破碎帶、風化帶、巖層節理發育等地段；受地下水和地表水危害較大的地段；運輸樞紐；已形成較高的邊坡和服務年限較長的地段；正在進行邊坡治理的地段。

觀測線的條數取決于滑坡范圍（監測范圍）的大小、邊坡巖石力學性質變化情況及地質條件復雜程度。一般在滑體中央部分、沿預計的最大滑動速度方向（多數情況為大致垂直于露天礦邊坡走向方向）布置一條，在其兩側再布設若干條。在滑體上具有特征性的部位應設專門的觀測點進行監測，當發現某些觀測點有移動時，可在這些觀測點的上、下、左、右增設觀測點，以便準確確定邊坡移動范圍。

3.2 邊坡的監測

觀測工作在全部監測點埋設10～15天后進行，觀測時首先將監測站的控制點與露天礦基本控制網點進行聯測。

警戒觀測：為確定邊坡是否正常滑動，可根據季節及觀測線的具體情況定期進行水準測量。若發現觀測點累計下沉達20mm時，可認為邊坡開始滑動，需要進行全面觀測。全面觀測包括測點的平面位置和高程測量。

滑動期觀測：滑動期觀測周期根據邊坡活躍程度而定，一般在1～3個月進行一次水準測量，3～6個月進行一次全面觀測，在滑動速度快、變形大的情況下，應縮短觀測周期以全面掌握和研究滑動規律。當發現滑體產生裂隙時，必須測量裂隙的長短、深淺和走向，并在裂隙的兩側設置觀測點，每月或每周觀測一個裂隙的變化情況。

滑坡后觀測：包括觀測點平面位置、高程及滑體的大小、滑落記錄時間等，并在滑坡區平面圖上表示出滑動面、裂縫位置、凸起、凹陷等變形發生的部位、時間及有關測量數據。

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