自由設站法在邊坡變形監(jiān)測中的應用研究

李木子 李 華*

（1、長春市市政工程設計研究院，吉林 長春130041 2、吉林建筑大學交通科學與工程學院，吉林 長春130118）

隨著中國經(jīng)濟建設的飛速發(fā)展，工程活動越來越頻繁，越來越重要，資源開發(fā)和基礎設施建設也取得了空前的發(fā)展。由于頻繁的工程活動，已經(jīng)創(chuàng)建了許多斜坡。隨著工程活動的進行，基巖和土壤中的原始應力狀態(tài)發(fā)生變化，從而引起應力重新分布和應力集中的影響。有些斜坡通過自身的內(nèi)力調(diào)整形成穩(wěn)定的斜坡，但有些斜坡已調(diào)整為約束條件，無法達到新的平衡，這可能會在斜坡上造成地質(zhì)災害。

斜坡的穩(wěn)定與人民生命財產(chǎn)的安全有關，甚至影響到國家的經(jīng)濟和社會發(fā)展。例如，寶雞- 江西區(qū)的總長度為347 公里,工程于1954 年開始，至1957 年末結束。在此期間，發(fā)生了2136起地質(zhì)災害，如山體滑坡和倒塌，翻新費用達到8200 萬元。楊水庫滑坡在270 至3 億米之間，造成了災難。1980 年6 月3 日，湖北省元安縣西部的洋池河上發(fā)生了近100 萬米的巖石塌方。建筑物，采礦設備，人行道和豎井都被摧毀，造成284 人死亡。2010年7 月19 日，重慶市那魯口縣那霸市發(fā)生山體滑坡。流經(jīng)納瓦鎮(zhèn)的那根湖已成為形成水壩湖的水壩。監(jiān)測和測量坡度對于保證人身和財產(chǎn)安全非常重要，國家土木工程[2]。

1 邊坡變形監(jiān)測的意義

意大利的邊坡監(jiān)測研究處于世界前列，并且比其他國家更早開始研究。1860 年，意大利成立了一個土木工程部門，開始研究邊坡變形的監(jiān)測，以觀察影響邊坡變形的某些因素。不久之后，許多國家開始進行邊坡變形監(jiān)測研究，但它們在監(jiān)測邊坡變形方面的工作分散了。西方資本主義國家對傾斜監(jiān)測的研究通常是由私人公司進行的。國家地質(zhì)工程研究院只負責瑞典和挪威。發(fā)表的文章基于長期觀察。在美國觀察到的兩次滑坡分別持續(xù)了22 年和23 年。瑞士觀察到隧道發(fā)生了50 年的滑坡，而湖邊發(fā)生了55 年的滑坡。這些監(jiān)測活動的實施依賴于各種技術監(jiān)測設備，對監(jiān)測技術的研究是邊坡監(jiān)測的重要內(nèi)容。

中國的邊坡監(jiān)測技術研究始于1970 年代，但比國外要晚。早期監(jiān)視過程很少使用監(jiān)視方法，其中大多數(shù)引入了國外監(jiān)視技術，但是有許多成功的預測案例。 新灘滑坡監(jiān)測始于1977年11 月。該監(jiān)測系統(tǒng)包括5 個視距和液位計，15 個變形監(jiān)測點，15 個相交的三角形觀測點和一個控制網(wǎng)絡。 監(jiān)控。 數(shù)據(jù)將進行調(diào)整以供將來監(jiān)視。 多年的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)了滑坡的前兆，預報是準確，及時的，而新灘滑坡造成的災害在很大程度上被低估了[3]。

當前，大多數(shù)被監(jiān)測的對象是斜坡和變形的跡象，在滑坡控制工作期間或之后可以觀察到滑坡和滑坡。由于大多數(shù)滑坡是自然因素造成的，因此滑坡存在許多潛在的危險，超出了邊坡監(jiān)測的范圍。邊坡監(jiān)測研究仍具有廣闊的發(fā)展和應用前景。

2 自由設站法在變形監(jiān)測中的應用現(xiàn)狀

隨著全站儀在測繪作業(yè)中的廣泛應用，測量師和制圖師必須充分利用全站儀的準確性和高效率來靈活地處理各種測量問題。 例如，應變監(jiān)測可能會受到車輛和其他移動設備的干擾，并在監(jiān)測過程中暫時積累材料，再加上較大的建筑面積，因此無法找到穩(wěn)定的工作基地。 參考點必須遠離變形區(qū)，并且不能直接測量所需的點坐標。 免費的全站儀設置方法，可以方便，快捷地獲取臨時工作參考點的坐標，并可以測量臨時工作參考點的各個點的坐標，從而可以大大提高實際工作量。

全站儀的角點切除也稱為全站儀的自由設置方法。這種交叉方法的原理是確定一個點的全站儀，測量已知點與已知控制點之間的距離和角度，基于定向觀測值和橫向長度觀測值建立方程，定向誤差方程式和橫向長度誤差，并根據(jù)最小二乘原理計算出固定點的坐標。

3 變形控制網(wǎng)的布設及控制點穩(wěn)定性分析

使用大地測量學和攝影測量學方法時，必須建立一個平面和高程控制網(wǎng)，并在觀測目標周圍放置一系列觀測點。獲取觀測數(shù)據(jù)，并通過反復測量控制網(wǎng)絡和觀測點最終確定變形。這種用于測量尺寸和規(guī)則性，變形的控制網(wǎng)絡稱為變形控制網(wǎng)絡。變形控制網(wǎng)絡特點：

3.1 建立工程研究與控制網(wǎng)絡時，確保網(wǎng)絡中各點之間的相對準確性非常重要。變形監(jiān)控網(wǎng)的目的是確定點的變形狀，點之間的相對精度不是最重要的。由于鋪設網(wǎng)絡的目的不同，因此影響網(wǎng)格質(zhì)量的因素也不同。例如，大氣折射和系統(tǒng)誤差對測量和控制工程網(wǎng)絡具有重大影響，但對變形網(wǎng)絡而言并不是最重要的。變形觀測值不受這些誤差的影響，因為只要監(jiān)測設備和人員相對不變，變形觀測值就可以補償計算過程中的上述影響。

3.2 一級網(wǎng)絡的精度較高，應將基準點設置在可變形體外部的穩(wěn)定區(qū)域。特別是，網(wǎng)站的起點應設置在基巖的基礎上，并尋找其他位移。點和工作臺可以放置在變形區(qū)域中。

3.3 變形網(wǎng)絡網(wǎng)站根據(jù)現(xiàn)有的人力，物力和財力，盡可能地檢測監(jiān)測點的位移，以查看指標是否能夠滿足相應指標的要求。變形監(jiān)測必須準確、敏感、可靠。

3.4 變形的網(wǎng)通常具有較短的邊長，但它們的精度很高，在正常情況下應居中。變形的網(wǎng)需要良好的可見度條件，但不需要網(wǎng)狀結構。對于變形的網(wǎng)，多余的觀察是多余的。

3.5 變形網(wǎng)絡中可能沒有啟動數(shù)據(jù)。在工程控制研究中，控制網(wǎng)絡必須具有已知的坐標，已知的方向和已知的邊長，并且變形網(wǎng)絡可以消除此數(shù)據(jù)并根據(jù)自由網(wǎng)絡進行調(diào)整。在工程控制網(wǎng)絡中，可以假定已知的點和方向，但是已知的邊線是必不可少的。但是，變形網(wǎng)絡可以是沒有觀察到的邊緣也沒有已知邊緣的純角度測量網(wǎng)。

4 結論

全站儀自由設站法以其靈活、機動、不受測區(qū)視野影響的特點已被廣泛應用到測量行業(yè)的各種工程中，但其測量精度一直受到人們的質(zhì)疑。我們經(jīng)過總結分析得出：

4.1 在變形監(jiān)測準備階段一定要做好變形控制網(wǎng)與監(jiān)測網(wǎng)的布設工作。要確?；鶞庶c穩(wěn)定不動，在監(jiān)測過程中難免會有視線遮擋的情況發(fā)生，所以至少要有四個基準點和一個備用基準點，以便自由設站法的應用。

4.2 在變形監(jiān)測過程中要定期做好對變形控制網(wǎng)的復測工作，并要對相鄰兩期數(shù)據(jù)進行穩(wěn)定性分析。確定基準點的穩(wěn)定性。要做到及時發(fā)現(xiàn)動點，及時剔除。

4.3 在全站儀自由設站時應該盡量多的交會控制點，文中通過對比分析得出三點交會自由設站法無論從設站點點位精度還是監(jiān)測點點位精度上看均遠不及四點后方交會。所以三點交會自由設站發(fā)在變形監(jiān)測工作中并不可取。