自由設站法在邊坡變形監測中的應用研究

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）

隨著中國經濟建設的飛速發展，工程活動越來越頻繁，越來越重要，資源開發和基礎設施建設也取得了空前的發展。由于頻繁的工程活動，已經創建了許多斜坡。隨著工程活動的進行，基巖和土壤中的原始應力狀態發生變化，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力調整形成穩定的斜坡，但有些斜坡已調整為約束條件，無法達到新的平衡，這可能會在斜坡上造成地質災害。

斜坡的穩定與人民生命財產的安全有關，甚至影響到國家的經濟和社會發展。例如，寶雞- 江西區的總長度為347 公里,工程于1954 年開始，至1957 年末結束。在此期間，發生了2136起地質災害，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生山體滑坡。流經納瓦鎮的那根湖已成為形成水壩湖的水壩。監測和測量坡度對于保證人身和財產安全非常重要，國家土木工程[2]。

1 邊坡變形監測的意義

意大利的邊坡監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測研究，但它們在監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測的研究通常是由私人公司進行的。國家地質工程研究院只負責瑞典和挪威。發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了22 年和23 年。瑞士觀察到隧道發生了50 年的滑坡，而湖邊發生了55 年的滑坡。這些監測活動的實施依賴于各種技術監測設備，對監測技術的研究是邊坡監測的重要內容。

中國的邊坡監測技術研究始于1970 年代，但比國外要晚。早期監視過程很少使用監視方法，其中大多數引入了國外監視技術，但是有許多成功的預測案例。 新灘滑坡監測始于1977年11 月。該監測系統包括5 個視距和液位計，15 個變形監測點，15 個相交的三角形觀測點和一個控制網絡。 監控。 數據將進行調整以供將來監視。 多年的監測發現了滑坡的前兆，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，大多數被監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，超出了邊坡監測的范圍。邊坡監測研究仍具有廣闊的發展和應用前景。

2 自由設站法在變形監測中的應用現狀

隨著全站儀在測繪作業中的廣泛應用，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，應變監測可能會受到車輛和其他移動設備的干擾，并在監測過程中暫時積累材料，再加上較大的建筑面積，因此無法找到穩定的工作基地。 參考點必須遠離變形區，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，并根據最小二乘原理計算出固定點的坐標。

3 變形控制網的布設及控制點穩定性分析

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，并在觀測目標周圍放置一系列觀測點。獲取觀測數據，并通過反復測量控制網絡和觀測點最終確定變形。這種用于測量尺寸和規則性，變形的控制網絡稱為變形控制網絡。變形控制網絡特點：

3.1 建立工程研究與控制網絡時，確保網絡中各點之間的相對準確性非常重要。變形監控網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。由于鋪設網絡的目的不同，因此影響網格質量的因素也不同。例如，大氣折射和系統誤差對測量和控制工程網絡具有重大影響，但對變形網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 一級網絡的精度較高，應將基準點設置在可變形體外部的穩定區域。特別是，網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域中。

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

3.4 變形的網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。變形的網需要良好的可見度條件，但不需要網狀結構。對于變形的網，多余的觀察是多余的。

3.5 變形網絡中可能沒有啟動數據。在工程控制研究中，控制網絡必須具有已知的坐標，已知的方向和已知的邊長，并且變形網絡可以消除此數據并根據自由網絡進行調整。在工程控制網絡中，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。

4 結論

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

4.1 在變形監測準備階段一定要做好變形控制網與監測網的布設工作。要確保基準點穩定不動，在監測過程中難免會有視線遮擋的情況發生，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 在變形監測過程中要定期做好對變形控制網的復測工作，并要對相鄰兩期數據進行穩定性分析。確定基準點的穩定性。要做到及時發現動點，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在變形監測工作中并不可取。