黃土坡滑坡東距巴東老城區(qū)2km，行政區(qū)劃隸屬巴東縣信陵鎮(zhèn)。黃土坡滑坡發(fā)育于三疊系中統(tǒng)巴東組第二段、第三段以泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥灰?guī)r為主的易滑地層中，是一個(gè)多期次形成、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、由古滑坡體和崩滑堆積體組成的復(fù)合巖土混合型地質(zhì)災(zāi)害體。以三道溝為界，西、東前緣分別為Ⅰ號(hào)、Ⅱ號(hào)兩個(gè)臨江崩滑堆積體，分布高程在250～260m以下；其上由園藝場(chǎng)滑坡和變電站滑坡組成，分布高程在180～600m。黃土坡滑坡區(qū)總面積1.358km2，體積6934.1×104m3（圖1-1）?；聟^(qū)建筑面積30.66×104m2，人口1.8萬(wàn)人。

滑坡在水庫(kù)蓄水后，水下坡體可能沿崩滑堆積體與基巖接觸面產(chǎn)生失穩(wěn)破壞，直接危及巴東縣城1.8萬(wàn)人的生命財(cái)產(chǎn)安全，預(yù)計(jì)可能造成的直接經(jīng)濟(jì)損失為11.2億元。

黃土坡滑坡概況

2003年以前，中國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院三峽地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中心委托中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局保定水文方法研究所對(duì)該滑坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)。受湖北省地質(zhì)災(zāi)害防治中心委托，2003年3月～2005年9月，湖北省地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘查設(shè)計(jì)院承擔(dān)了黃土坡滑坡監(jiān)測(cè)工作。2005年9月，黃土坡滑坡臨江崩滑堆積體塌岸防護(hù)及地表排水工程通過(guò)了國(guó)家級(jí)驗(yàn)收，監(jiān)測(cè)工作進(jìn)入了第三階段（動(dòng)態(tài)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)）。湖北省地質(zhì)環(huán)境總站于2005年10月開始承擔(dān)黃土坡滑坡治理工程第三階段的監(jiān)測(cè)工作。

黃土坡滑坡變形監(jiān)測(cè)的目的是：通過(guò)對(duì)滑坡、塌岸變形、防治工程及環(huán)境條件全方位、多手段的系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，隨時(shí)掌握其變形動(dòng)態(tài)和變形原因，為塌岸、滑坡變形的預(yù)測(cè)與防治提供可靠的地質(zhì)依據(jù)，并檢驗(yàn)治理效果。

目前，主要監(jiān)測(cè)任務(wù)是：組織實(shí)施對(duì)黃土坡滑坡防治工程的治理效果監(jiān)測(cè)，按月匯總和分析監(jiān)測(cè)資料，按時(shí)提交監(jiān)測(cè)成果（監(jiān)測(cè)月報(bào)、年報(bào)、專報(bào)等），及時(shí)預(yù)警，預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)造成的危害。

黃土坡滑坡GNSS監(jiān)測(cè)的總體設(shè)計(jì)

一，系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)

七星耀華GNSS變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)集結(jié)構(gòu)分析計(jì)算、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感器技術(shù)等高新技術(shù)于一體的綜合系統(tǒng)工程。本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的作用是成為一個(gè)功能強(qiáng)大并能真正長(zhǎng)期用于結(jié)構(gòu)損傷和狀態(tài)評(píng)估，滿足固體建筑物管理和運(yùn)營(yíng)的需要，同時(shí)又具經(jīng)濟(jì)效益的結(jié)構(gòu)健康安全監(jiān)控系統(tǒng)，遵循如下設(shè)計(jì)原則：

1，遵循簡(jiǎn)潔、實(shí)用、性能可靠、經(jīng)濟(jì)合理的指導(dǎo)思想；

2，系統(tǒng)設(shè)置立足實(shí)用性原則第一，兼顧考慮科學(xué)試驗(yàn)和設(shè)計(jì)驗(yàn)證等方面因素；

3，各傳感器的布置、安裝要合理，力求用最少的傳感器和最小的數(shù)據(jù)量完成工作；

4，系統(tǒng)應(yīng)具有可擴(kuò)展性。

GNSS & CD Monitor監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計(jì)及工程建造依據(jù)相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，本設(shè)計(jì)書中所引用的部分技術(shù)規(guī)范參見表1。

二，系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件由四大部分組成：

1，傳感器子系統(tǒng)：由布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)上的各類GNSS組成，主要傳感器采用后安裝方式；

2，數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)：GNSS天線到GNSS主機(jī)由同軸電纜通訊；GNSS主機(jī)及其它傳感器與控制中心通訊采用有線或無(wú)線的通訊方式；

3，數(shù)據(jù)處理與控制子系統(tǒng)：由布置在監(jiān)控中心的小型機(jī)系統(tǒng)、服務(wù)器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)自動(dòng)處理與Web發(fā)布；

4，輔助支持系統(tǒng)：包括外場(chǎng)機(jī)柜、外場(chǎng)機(jī)箱、配電及UPS、防雷和遠(yuǎn)程電源監(jiān)控等。

三，系統(tǒng)軟件組成

由CD Monitor為核心構(gòu)成的變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)GNSS接收機(jī)只需要輸出GNSS的原始數(shù)據(jù)和星歷，原始數(shù)據(jù)包含了GNSS解算所有必要的偽距和載波相位數(shù)據(jù)等，星歷指GNSS衛(wèi)星發(fā)播的廣播星歷。數(shù)據(jù)通過(guò)廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)絡(luò)、串口、無(wú)線設(shè)備等傳到控制中心，控制中心的CD Monitor軟件根據(jù)每臺(tái)GNSS接收機(jī)對(duì)應(yīng)的IP地址和端口號(hào)，獲得每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的原始實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流，CD Monitor軟件對(duì)這些原始數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)差分解算，得到各個(gè)監(jiān)測(cè)站的坐標(biāo)，并存入數(shù)據(jù)庫(kù)或發(fā)送給客戶端。

利用CD Monitor軟件能進(jìn)行7×24小時(shí)不間斷觀測(cè)。而且，與傳統(tǒng)的RTK方式相比，CD Monitor具有精度更高，實(shí)時(shí)性更強(qiáng)的特點(diǎn)。CD Monitor支持各種主流品牌的單多頻GNSS接收機(jī)混合監(jiān)控。CD Monitor采用了C/S架構(gòu)，用戶可以進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。

具體的CD Monitor實(shí)時(shí)差分變形監(jiān)測(cè)軟件的工作流程可用下圖表示：

如圖所示，CD Monitor變形監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)了各個(gè)監(jiān)控站的實(shí)時(shí)差分定位，并具有圖形顯示、接收機(jī)設(shè)置、監(jiān)控站參數(shù)設(shè)置、觀測(cè)數(shù)據(jù)記錄、報(bào)警等功能。

采用C/S架構(gòu)的CD Monitor軟件方便用戶在辦公室、監(jiān)控中心、家中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的健康狀況。CD Monitor實(shí)時(shí)差分變形監(jiān)控軟件支持英文和中文。CD Monitor的開發(fā)工具為VC++ 6.0。

四，黃土坡滑坡GNSS自動(dòng)化監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)組成

數(shù)據(jù)處理中心建設(shè)在大壩控制中心，辦公室有總控計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)處理工作站、打印機(jī)等硬件設(shè)備，而在總控計(jì)算機(jī)上安裝司南CD Monitor軟件［ CD Monitor軟件由數(shù)據(jù)管理模塊、原始數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)庫(kù)信息管理四個(gè)模塊組成。］。

本監(jiān)測(cè)區(qū)在監(jiān)測(cè)區(qū)附件周邊地質(zhì)條件好處建立1個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，在滑坡區(qū)建立9個(gè)GNSS監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)（包括參考站）設(shè)置結(jié)構(gòu)牢固的觀測(cè)墩，觀測(cè)墩上有強(qiáng)制對(duì)中器，固定安裝GNSS接收機(jī)，將接收機(jī)天線用強(qiáng)制對(duì)中基座對(duì)中固定安裝在觀測(cè)墩上。

控制中心配備一臺(tái)高性能服務(wù)器，用于數(shù)據(jù)分析和圖形處理，以及終端服務(wù)。結(jié)合CD Monitor軟件和其他專業(yè)的數(shù)據(jù)處理軟件，實(shí)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)分析和圖形處理。如下圖，為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D。

GNSS自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施主要包括以下幾個(gè)方面：

參考站及監(jiān)測(cè)站選址、參考站及監(jiān)測(cè)站觀測(cè)墩的建設(shè)、通訊電纜的鋪設(shè)、設(shè)備的供電、設(shè)備避雷、數(shù)據(jù)通訊、控制中心的建設(shè)；

五，黃土坡滑坡GNSS自動(dòng)化監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)的先進(jìn)性

1，采用我國(guó)多系統(tǒng)多頻點(diǎn)進(jìn)行定位，進(jìn)一步保障和提高了整個(gè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的安全性和穩(wěn)定性，而且更適合山谷中的滑坡監(jiān)測(cè)。

1）可認(rèn)為選擇接收機(jī)所跟蹤的同步衛(wèi)星作為參考衛(wèi)星，從而降低了軟件解算時(shí)更換參考衛(wèi)星帶來(lái)的誤差；

2）增多了可跟蹤衛(wèi)星數(shù)，彌補(bǔ)了高軌道衛(wèi)星數(shù)據(jù)少的問(wèn)題，增加多余觀測(cè)，從而較大程度的提高監(jiān)測(cè)解算精度；

3）增多了可跟蹤衛(wèi)星數(shù)，使衛(wèi)星分布更合理，降低了DOP值，提高了監(jiān)測(cè)解算精度，特別是所能跟蹤衛(wèi)星少時(shí)顯得更為重要。

4）增多了可跟蹤衛(wèi)星數(shù)，使得在山區(qū)、大橋等高遮擋區(qū)域長(zhǎng)時(shí)間、穩(wěn)定、可靠的采用GNSS監(jiān)測(cè)成為可能。

2，GNSS接收機(jī)及其配套設(shè)備，要求包括從數(shù)據(jù)采集、集中傳輸、解算處理、顯示和記錄及避雷和防盜等安全保護(hù)設(shè)施的全部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心并顯示；

3，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無(wú)人值守，有人照看、自動(dòng)運(yùn)行，年運(yùn)行可靠率99%以上，系統(tǒng)可滿足7×24小時(shí)長(zhǎng)時(shí)間可靠運(yùn)行，連續(xù)無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間超過(guò)10萬(wàn)小時(shí)。在沒有太陽(yáng)的情況下，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備可依靠備用電源連續(xù)工作7天以上；

4，GNSS硬件具有良好的物理性能和工作性能，適合長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作，GNSS接收機(jī)天線為大地測(cè)量型天線；

5，本系統(tǒng)可采用無(wú)線網(wǎng)橋通訊，數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行臏?zhǔn)實(shí)時(shí)處理；

6，準(zhǔn)實(shí)時(shí)顯示和分析形變量，可間斷性評(píng)估滑坡體的健康狀況；

7，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)輸出；

8，控制中心軟件自動(dòng)解算，最短反應(yīng)時(shí)間可為幾分鐘到幾小時(shí)，并實(shí)時(shí)進(jìn)行網(wǎng)平差，自動(dòng)評(píng)估監(jiān)測(cè)結(jié)果，而且各參數(shù)完全由用戶根據(jù)不同監(jiān)測(cè)需求自行設(shè)置。

9，設(shè)定日常信道報(bào)警系統(tǒng)，Web發(fā)布以及可通過(guò)短消息或E-MAIL方式報(bào)警，無(wú)論您在何時(shí)何地都可以掌握滑坡體的動(dòng)態(tài)；

10，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)滑坡點(diǎn)的空間位移，確定滑坡區(qū)的變形狀況、幾何線形等；

11，提供高質(zhì)量的雙星四頻GNSS測(cè)量數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)獲得毫米級(jí)精度的位置數(shù)據(jù)，精度為水平：小于±2.5mm+1ppm ，垂直：小于±5mm+1ppm；自動(dòng)生成報(bào)表，形成報(bào)表的周期用戶可自行設(shè)計(jì)，比如一周、一天等，一些必要的輸出信息用戶也可以自動(dòng)添加或刪除，同時(shí)根據(jù)需要可自動(dòng)生成各點(diǎn)的周變化曲線、月變化曲線等。

六，黃土坡滑坡GNSS監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置

黃土坡滑坡GNSS自動(dòng)化監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)單元包括參考站和監(jiān)測(cè)站，各站點(diǎn)的具體布置方式根據(jù)以下要求：

1，GNSS參考站

1）GNSS參考站選址

GNSS參考站選址要求應(yīng)滿足以下要求：

覆蓋并均勻分布整個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域，并兼顧參考點(diǎn)距離監(jiān)測(cè)點(diǎn)最近的原則；場(chǎng)地穩(wěn)固，年平均下沉和位移小于2mm；視野開闊，視場(chǎng)內(nèi)障礙物的高度不宜超過(guò)15°；遠(yuǎn)離大功率無(wú)線電發(fā)射源（如電視臺(tái)，電臺(tái)，微波站等），其距離不小于200m，遠(yuǎn)離高壓輸電線和微波無(wú)線電傳送通道，其距離不得小于50m；盡量靠近數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)；觀測(cè)墩的高度不低于2米；觀測(cè)標(biāo)志應(yīng)遠(yuǎn)離震動(dòng)源。

針對(duì)黃土坡滑坡項(xiàng)目，考慮到項(xiàng)目部距離監(jiān)測(cè)區(qū)距離比較近，同時(shí)為了控制中心便于管理和維護(hù)，我們將GNSS參考站和控制中心建設(shè)在項(xiàng)目部的固定基巖上。

2）儀器設(shè)備的選擇

根據(jù)本項(xiàng)目的實(shí)際情況并參照《全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)建設(shè)規(guī)范》，本GNSS自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)選用七星耀華M900多系統(tǒng)多頻點(diǎn)接收機(jī)，與AT360全系統(tǒng)全頻點(diǎn)天線，它是分體式設(shè)計(jì)。

2，GNSS監(jiān)測(cè)站

針對(duì)黃土坡滑坡滑坡體的具體情況，在邊坡存在安全隱患的幾個(gè)方位分別布置幾條監(jiān)測(cè)斷面，然后各條斷面上根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)。在各監(jiān)測(cè)點(diǎn)上安置接收機(jī)，各接收機(jī)觀測(cè)的數(shù)據(jù)無(wú)線的方式實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇刂浦行?，控制中心軟件?zhǔn)實(shí)時(shí)解算出各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)并保存到數(shù)據(jù)庫(kù)，最終通過(guò)數(shù)據(jù)分析軟件自動(dòng)分析各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變化量、變化趨勢(shì)，并結(jié)合其它監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)排土場(chǎng)整體的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。

黃土坡滑坡滑坡體GNSS監(jiān)測(cè)站和參考站一樣，也包括監(jiān)測(cè)站選址、監(jiān)測(cè)站基建、儀器設(shè)備的選擇及設(shè)備安裝四個(gè)部分：

1）監(jiān)測(cè)站站址選擇

根據(jù)各滑坡體監(jiān)測(cè)區(qū)域的實(shí)際情況，如地質(zhì)條件等及參照《GNSS測(cè)量規(guī)范》，具體布置如上圖。

2）監(jiān)測(cè)站觀測(cè)墩基建

根據(jù)黃土坡滑坡滑坡體監(jiān)測(cè)區(qū)域的實(shí)際情況及監(jiān)測(cè)點(diǎn)所監(jiān)測(cè)的內(nèi)容，本GNSS自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)站多為普通土層觀測(cè)墩或者基巖觀測(cè)墩，為了安全期間，各觀測(cè)墩建設(shè)為1.8米以上為宜。

3）儀器設(shè)備的選擇

根據(jù)本項(xiàng)目的實(shí)際情況及所要達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)，并參照《全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)測(cè)量規(guī)范》，本GNSS自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)選用A300多系統(tǒng)多頻點(diǎn)GNSS監(jiān)測(cè)專用接收機(jī)。

七，邊坡自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的優(yōu)點(diǎn)

自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)允許以任意間隔采樣-----典型間隔可以是按分鐘、小時(shí)或者按天。測(cè)試精度得以提高，數(shù)據(jù)可以遠(yuǎn)程處理，從而向項(xiàng)目組提供有用信息。當(dāng)然，還有其它益處包括：

1）避免人工讀數(shù)和記錄引起的人為誤差。

2）可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程以及惡劣天氣條件下采集數(shù)據(jù)。

3）每天可進(jìn)行24小時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)。

4）連續(xù)監(jiān)測(cè)能快速檢測(cè)到臨界變化，能在事態(tài)惡化之前采取處理措施。

5）自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以按程序步驟監(jiān)測(cè)限定閥值、變化速率，從而能在超出預(yù)定極限值時(shí)自動(dòng)報(bào)警。

很多工程師認(rèn)為自動(dòng)化監(jiān)測(cè)是“黑箱”，可見的查驗(yàn)以及寶貴的經(jīng)驗(yàn)都被冷冰冰的電路板和繼電器將所存在的問(wèn)題通過(guò)警報(bào)而取代了。事實(shí)上，自動(dòng)化連續(xù)監(jiān)測(cè)所獲得的數(shù)據(jù)能向工程師提供被監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)很多肉眼不易察覺的新的特征信息。它們拓展了工程師的視野，對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)有深入的理解。不僅如此，應(yīng)用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，結(jié)合先進(jìn)分析工具，工程師能享受到這些廉價(jià)的新技術(shù)優(yōu)勢(shì)，而不用犧牲滑坡區(qū)的安全。

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