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北斗定位技术在矿山边坡变形监测中的应用


北斗定位技术在矿山边坡变形监测中的应用

 

一、矿山边坡变形监测的意义


我国的矿产资源非常丰富,已探明储量的有155种,为我国经济的发展奠定了坚实的基础。随着我国经济的飞速发展,对能源和资源的需求量也大幅度增加,各地为了增加产量,花大力气扩大生产规模,但是在产量增加的同时随之而来的是这些工程区域以及工程运行期间所形成的边坡安全(变形)监测问题。

 

在边坡工程建设中,通过对边坡工程的安全监测,可以起到如下一些作用:

 

边坡变形监测系统

 

1、评价边坡施工及其使用过程中边坡的稳定性,并作出有关变形的预测预报,对于已经或正在滑动的滑坡体掌握其演变过程,及时捕捉崩塌与滑坡灾害的特征信息,如崩塌、滑坡的正确分析评价、预测预报及为相关治理工程等,提供可靠的资料和科学依据。

 

2、为防止滑坡及可能的滑动和蠕变提供及时决策支持,预测和预报滑坡的边界条件、规模、滑动方向、发生时间及危害程度,并及时采取措施,以尽量避免和减轻灾害损失。

 

3、通过监测可为决策部门提供相应参数依据,为有关方面提供相关的信息,以制定相对应的防灾救灾对策。

 

4、监测已发生滑动破坏和加固处理后的滑坡,监测结果是评价滑坡处理效果的尺度。

 

5、为进行有关位移反分析数值模拟计算提供参数。

 

二、矿山边坡变形监测的任务和主要内容

 

1、矿山边坡变形监测的任务


1.1、提供边坡恶性变形发生的报警,以保证作业人员及设备的安全,且在变形趋稳时解除警报,以利组织生产;


1.2、提供可靠的监测资料以识别不稳定边坡的变形和潜在破坏的机制及其影响范围,以制定防灾、减灾措施;


1.3、对于矿山边坡,提供信息以便矿山调整采、掘计划,甚至修改设计;


1.4、参与提出处理潜在滑体方案,为方案的实施提供安全监测,对处理效果提出评价。


边坡监测的目的是对可能发生滑坡的危险边坡进行观测,查明滑动性质、滑体规模和准确预报滑坡等以确保生产安全,避免灾难性事故的发生。

 

矿山边坡监测系统

 

2、矿山边坡变形监测的主要内容


2.1、选定变形监测基准点


矿山边坡变形监测基准点的选择直接影响到GPS监测数据的可靠性,这要求GPS监测基准点稳定可靠且尽可能不受各种不利因素的影响,此外,在选定变形监测基准点时,不但要考虑到当前矿山边坡变形监测的迫切需要,还应考虑到整个矿区将来边坡变形监测的需要,应将基准点建立在稳定地层上。

 

2.2、GPS变形监测网的设计


GPS变形监测网的设计是采用GPS技术对矿山边坡进行变形监测的关键。应根据不同的监测目的选择不同等级的监测网及相应精度的基准点坐标。监测点设计是监测网建立的重要内容,根据矿山的实际情况,选择原有监测基点,四等三角点及矿山重要部位的新测点作为GPS系统的监测点。监测点大多布置在与边坡垂直方向上。监测网的级别越高,测量的精度也越高。


2.3、 GPS监测及其坐标转换


野外作业数据采集使用双频或单频GPS接收机,在监测基准点上固定安置接收机,以进行长时间的连续观测,其它接收机依次布设于各个监测点。对重要监测点观测的时段为2小时,且要求2个或2个以上的观测时段,一般监测点为1个观测时段,且时段长为1小时。

 

GPS监测系统采用WGS-84坐标系,最常采用的数据形式为经度、纬度和高程。对于边坡变形监测可以不进行坐标转换,通过比较不同时间的观测结果便可直接求出相应的差值或计算出相应的位移量。但如果分析评价GPS测量系统建立之前的常规测量获得的结果,或要将GPS测点作为工程地质测绘图的控制点时,则需要进行坐标系统的转换,将GPS系统采用的WGS-84坐标系统转换成矿区采用的地方坐标系,以建立两者之间的联系,便可分析评价历年的累计变形及其发展变化趋势。

 

2.4、监测结果的数据处理和变形分析


监测数据可自动处理,计算出相应的基线向量,并调出相位双差参考图,仔细观察和研究其变化,对于波动起伏超过限差要求的基线应进行重新测量。

 

三、边坡变形监测的实施

 

3.1边坡观测站的布设


观测点应布置在下列地段:工程地质条件较复杂,如断层、破碎带、风化带、岩层节理发育等地段;受地下水和地表水危害较大的地段;运输枢纽;已形成较高的边坡和服务年限较长的地段;正在进行边坡治理的地段。

 

观测线的条数取决于滑坡范围(监测范围)的大小、边坡岩石力学性质变化情况及地质条件复杂程度。一般在滑体中央部分、沿预计的最大滑动速度方向(多数情况为大致垂直于露天矿边坡走向方向)布置一条,在其两侧再布设若干条。在滑体上具有特征性的部位应设专门的观测点进行监测,当发现某些观测点有移动时,可在这些观测点的上、下、左、右增设观测点,以便准确确定边坡移动范围。

 

矿山边坡监测

 

3.2 边坡的监测


观测工作在全部监测点埋设10~15天后进行,观测时首先将监测站的控制点与露天矿基本控制网点进行联测。


警戒观测:为确定边坡是否正常滑动,可根据季节及观测线的具体情况定期进行水准测量。若发现观测点累计下沉达20mm时,可认为边坡开始滑动,需要进行全面观测。全面观测包括测点的平面位置和高程测量。


滑动期观测:滑动期观测周期根据边坡活跃程度而定,一般在1~3个月进行一次水准测量,3~6个月进行一次全面观测,在滑动速度快、变形大的情况下,应缩短观测周期以全面掌握和研究滑动规律。当发现滑体产生裂隙时,必须测量裂隙的长短、深浅和走向,并在裂隙的两侧设置观测点,每月或每周观测一个裂隙的变化情况。


滑坡后观测:包括观测点平面位置、高程及滑体的大小、滑落记录时间等,并在滑坡区平面图上表示出滑动面、裂缝位置、凸起、凹陷等变形发生的部位、时间及有关测量数据。

 

 

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