基于测量机器人的高边坡自动化监测技术

基于测量机器人的高边坡自动基于测量机器人的高边坡自动化监测技术化监测技术内容提要w一一 问题的提出问题的提出w二二 高边坡定义高边坡定义w三三 高边坡高边坡类型及特点、病害类型及特点、病害w四四 高边坡的安全监测技术介绍高边坡的安全监测技术介绍w五五 基于测量机器人的高边坡自动化监测技基于测量机器人的高边坡自动化监测技术术一 问题的提出高高边边坡坡在在工工程程建建设设中中存存在在广广泛泛，比比如如公公路路高高边边坡坡、水水利利水水电电高高边边坡坡、矿矿山山高高边边坡坡等等，高高边边坡坡坡坡度度陡陡、高高度度高高，治治理理难难度度大大，有有些些高高边边坡坡由由于于其其地地质质状状况况很很差差或或者者其其特特殊殊性性，在在工工程程完完工工后后边边坡坡需需要要持持续续的的监监控控量量测测。一一些些严严重重病病害害的的边边坡坡也也需需要要持持续续的的监监控控量量测测。本文探讨怎么样高效的进行高边坡的监测本文探讨怎么样高效的进行高边坡的监测水利水电高边坡公路高边坡矿山高边坡二 高边坡定义高边坡定义：对于土质边坡高度大于20m、小于100m或岩质边坡高度大于30m、小于100m的边坡，其边坡高度因素将对边坡稳定性产生重要作用和影响，其边坡稳定性分析和防护加固工程设计应进行个别或特别设计计算，这些边坡称为高边坡。表表1 不同部门岩石工程高边坡类型及特点不同部门岩石工程高边坡类型及特点一般高边坡高度范围一般高边坡高度范围边坡及边坡工程特点边坡及边坡工程特点水电系统水电系统人工：人工：100-700m自然：自然：100-1000m边边坡坡高高度度大大，地地质质结结构构及及环环境境条条件件复复杂杂，工工程程对边坡质量要求高，常需要保证永久稳定。对边坡质量要求高，常需要保证永久稳定。矿山系统矿山系统人工：人工：100-800m边边坡坡高高度度大大，地地质质结结构构较较复复杂杂,工工程程对对边边坡坡质质量量有一定要求有一定要求,但通常考虑极限设计。但通常考虑极限设计。铁道系统铁道系统人工：人工：50-150m自然：自然：100-300m边边坡坡高高度度一一般般较较大大，地地质质结结构构及及环环境境条条件件复复杂杂，对边坡质量要求高，但通常要求线路快速通过。对边坡质量要求高，但通常要求线路快速通过。公路系统公路系统人工：人工：30-80m自然：自然：30-150m边边坡坡高高度度一一般般较较小小,地地质质结结构构及及环环境境条条件件相相对对简简单单,对边坡质量要求较高。对边坡质量要求较高。城建系统城建系统人工：人工：15-50m自然：自然：15-100边边坡坡高高度度小小,地地质质结结构构及及环环境境条条件件相相对对简简单单,对对边坡质量要求高。边坡质量要求高。三 高边坡的类型及特点、病害w边坡的常见病害类型有：风化剥落、流石流泥、掉块落实、崩塌、倾倒、坍塌、溃屈、溜坍、坍滑、滑坡、错落等11大类。其中最严重的为坍滑、滑坡。堆积层坍塌黄土滑坡错落w矿山边坡灾害严重矿山边坡灾害严重根据我们对全国非煤露天矿山调查与详细研究分析，根据我们对全国非煤露天矿山调查与详细研究分析，在我国在我国21个典型的非煤露天矿山大中型边坡中，出现过个典型的非煤露天矿山大中型边坡中，出现过变形、破坏的占变形、破坏的占42.7%，接近半数，处于险级边坡占，接近半数，处于险级边坡占19，处于病级边坡占，处于病级边坡占71，正常边坡仅占占，正常边坡仅占占10。矿山高边坡灾害矿山高边坡灾害攀攀钢钢朱朱家家包包包包铁铁矿矿 南南 帮帮 边边 坡坡20032003年年9 9月月2929日日较较大大楔楔形形滑滑体体，高高 110110，宽宽100100，截截断断了了乡乡村村公公路路，严严重重威威胁胁到到采采场场运运输输出出入入口口，造造成成直直接接 经经 济济 损损 失失40004000多万元。多万元。攀攀钢钢朱家包包朱家包包铁矿铁矿南帮滑坡地貌南帮滑坡地貌矿山高边坡灾害矿山高边坡灾害20032003年年6 6月月77月月山山东东大大业业金金矿矿下下盘盘边边坡坡发发生生滑滑坡坡，长长60m60m，高，高120m120m，致使部分民房拆迁，采矿被迫停止。，致使部分民房拆迁，采矿被迫停止。山东大业金矿下盘边坡滑坡地貌山东大业金矿下盘边坡滑坡地貌矿山高边坡灾害矿山高边坡灾害新桥硫铁矿露天矿边坡下盘新桥硫铁矿露天矿边坡下盘20062006年年1 1月滑坡，经济损失月滑坡，经济损失1 1千多万元，严重威胁采场安全生产。千多万元，严重威胁采场安全生产。安徽新桥硫铁矿下盘边坡滑坡地貌安徽新桥硫铁矿下盘边坡滑坡地貌 宝成铁路宝成铁路K190K190第三次滑坡后全貌第三次滑坡后全貌山西长治晋城高速公路山西长治晋城高速公路K31砂泥岩砂泥岩顺层滑坡，体积达顺层滑坡，体积达25万万m3小湾电站左坝肩边坡高小湾电站左坝肩边坡高500m500m，6 6#山头发生山头发生1010万万m m3 3崩塌崩塌四四 高边坡安全监测技术高边坡安全监测技术w表面观测法表面观测法w深部观测法深部观测法边坡监测方法边坡监测方法四四 高边坡安全监测技术高边坡安全监测技术w表表面面观观测测法法观观测测对对象象：坡坡体体表表面面位位移移。其其中中精精密密大大地地测测量量技技术术最最为为成熟、精度最高，是目前成熟、精度最高，是目前广泛使用的最有效的监测方法广泛使用的最有效的监测方法。w大地测量法的技术进步大地测量法的技术进步仪仪器器与与测测量量技技术术：经经纬纬仪仪、水水准准仪仪、测测距距仪仪电电子子经经纬纬仪仪、全全站站式速测仪式速测仪测量机器人测量机器人坡体变形观测的误差：坡体变形观测的误差：毫米级毫米级实现了实时动态观测实现了实时动态观测新新技技术术的的发发展展：GPSGPS测测量量技技术术由由于于观观测测精精度度的的不不断断提提高高，目目前前逐逐步步进进入入实实用用阶阶段段，有有较较广广阔阔的的发发展展前前景景。其其他他如如近近景景摄摄影影测测量量和和INSARINSAR干涉雷达测量等，在近年也取得了明显的进步。干涉雷达测量等，在近年也取得了明显的进步。表面观测法表面观测法四 高边坡安全监测技术深部观测法深部观测法1 监测边坡岩土体的受力情况；2 监测边坡渗流区土体物理量（渗流、渗压、水位等）；3 监测基岩变形量（错动变形、地应力等）；4 监测边坡加固结构单元效果（抗滑桩、锚杆等）；钢筋应力计钢筋应力计土压力传感器土压力传感器锚索计锚索计渗压计渗压计埋入式应变计埋入式应变计埋入式测缝计埋入式测缝计五 基于测量机器人的高边坡自动化测量莱卡莱卡TCA2003TCA2003测量机器人测量机器人 目标点测量机器人基站 计算机监测软件通讯电缆参考系变形体参考点1目标点1参考点n目标点m 参考点 目标点 目标点测量机器人基站 计算机监测软件通讯电缆参考系变形体参考点1目标点1参考点n目标点m 参考点 目标点 目标点测量机器人基站 计算机监测软件通讯电缆参考系变形体参考点1目标点1参考点n目标点m 参考点 目标点 目标点测量机器人基站 计算机监测软件通讯电缆参考系变形体参考点1目标点1参考点n目标点m 参考点 目标点区区区区区区区区区区区区区区区区区区区区DEMDEM模型模型 滑坡监测系统布置图滑坡监测系统布置图监测点群三维动画演示监测点群三维动画演示滑坡体测量机器人站预警软件数据的管理表格处理监测点数据处理数据平差数据的导入、导出监测点实时时空曲线图软件现场预警手机预警w 基于测量机器人的高边坡实时监控量测，省力省时，提高了效率。在危险区域，人很难到达的地方，机器人测量更是体现了巨大的优势，同时测量的精度也很好，完全满足高边坡变形测量的需求。不仅在高边坡，在桥梁、隧道、土石坝等工程都可以使用。w w 谢谢观赏！