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TCRA1201+全站仪半自动变形监测系统在高边坡变形监测中的应用
摘要：本文结合在建的国家十堰至天水高速陕西境内YK391+160-YK391+321段路堑边坡变形监测，简要介绍TCRA1201+全站仪半自动监测系统在变形监测过程中的应用，重点阐述了监测控制网的建立及监测数据分析。
关键词：TCRA1201+全站仪；变形监测；数据分析
Abstract: combining with the country under construction in shaanxi province to tianshui high-speed shiyan domestic YK391 + 160-YK391 + 321 segments of cutting slope deformation monitoring, this paper briefly introduces TCRA1201 + tachometer semi-automatic monitoring system in the application of deformation monitoring process, the paper expounds the establishment of monitoring control network and monitoring data analysis.
Key words: TCRA1201 + tachometer; Deformation monitoring; Data analysis
1 前言
TCRA1201+全站仪是个理想的监测设备，具有较高的观测精度及自动化功能，同其他的全站仪相比有下列几个优点：①自动识别棱镜，比传统观测速度快1至2倍且可杜绝人为误差；②作业时间更灵活，可以在夜间进行作业；③外业数据自动记录，内业数据自动处理，能大大提高内外作业的效率；④与传统观测相比，在相同条件下，其观测精度更高，观测数据更可靠。
2 工程概况
国家高速公路十堰至天水联络线（G7011）是国家高速路网规划中的横向联络线，汉中西段地处秦岭山区，地形破碎，路基高填深挖较多，高边坡、高路堤稳定问题突出，YK391+160-YK391+321段路堑边坡长为191米，开挖时发生滑坡，进行加固处理，设计为5级边坡，锚索框架梁结构，为实时掌握路堑边坡变形情况和规律，特开展此项监测工作。
3变形监测网建立
3.1观测方法确定
目前常采用测角交会法、极坐标法、测边交会法。此三种方法都一定的适用范围，具体来说，当测距较短（小于200m）测角精确度要求很高时应采用测角
交会法；当测量范围在200至500m范围内应采用极坐标法；当定位距离大于500m时适宜采用测边交会法会。
就YK391+160-YK391+321段路堑边坡而言，依据地形地势条件，测站点只能设置在路基对面，测站点距各监测点距离介于200至500m之间，故采用独立极坐标、全站仪自动跟踪测量法。监测仪器采用莱卡全站仪TCRA1201+，测角精度1″，测距精度1mm+1.5PPm。
在路堑边坡变形影响区域外的稳定岩土中布设基准点、测站点（测站点与基准点的间距应大于50m），在边坡平台、坡脚设水平位移监测点。基准点、测站点与位移监测点共同构成监测网，假定基准点与测站点的坐标，监测各周期位移监测点的坐标变化，解算各监测点各时期的水平位移。
3.2 监测数据精度
在监测测量工作中，监测网布设、仪器限差设置符合要求《工程测量规范》（GB50016—2007）10.1.3 10.2.410.2.6四等的规定。
3.3监测基准网的建立
YK391+160-YK391+321段路堑边坡监测图如图1所示，测站点、基准点和监测点根据工程现场情况确定，测站点、基准点布设于边坡坡体对面的稳定岩、土中。在边坡坡面及防治工程各级平台布设10个监测点，分别布1级、2级、3级、4级平台上。为了更好的消除对中误差，保证测量精度，变形监测点采用具有强制归心标盘的混凝土标墩。基准点、测站点与监测点构成监测网，测量各监测点与测站点之间的相对坐标的变化，依托检测软件《莱卡三维变形监测》，分析监测点的位移变化与边坡变形。
图1桩顶挡墙监测点布设示意图
4 监测数据的采集
我方于2011年3月开始对YK391+160-YK391+321段路堑边坡开展监测工作，于2011年3月10日完成初始周期观测，至2012年02月11日，累计观测17周期。
（1）监测时间的选定。因YK391+160-YK391+321段标段正在进行施工，空气中饱含路基施工产生的粉尘等会对仪器稳定成像产生影响，为避免大气折光对观测数据的影响，监测时间应尽量避开施工时段及恶劣天气时段，宜在早上傍晚时段测量。
（2）数据采集方法。所有边坡变形监测点均使用棱镜，采用多测回方法进行观测，仪器进行盘左盘右测量消除误差。每个监测点上水平角观测、距离及高程各观测4个测回。
（3）边坡变形监测频率。根据边坡施工情况，变形监测自监测网建立好后开始观测，前2个月每半个月观测一次，2月后每个月观测一次，当边坡位移明显及雨季，加密监测。
5 变形数据分析
YK391+160-YK391+321段路堑边坡各监测点的累计位移量均较大，各监测点累计位移量见表2。而且自监测以来，各监测点变形量一直在增加，变形速率较均匀，各监测点累计位移曲线见图2、图3。我方自监测以来，一直判断该边坡稳定性差。
表2 各监测点累计位移表
注：2011年11月20日监测时发现P9、P10监测点被破坏。
图2各监测点平面位移曲线（2011-03-10至2012-02-11）
图3P9、P10测点平面位移曲线（2011-3-10至2011-10-14）
注：2011年11月20日发现P9、P10监测点被破坏。
截至2012年02月11日，边坡各监测点累计位移量见表2，各监测点平均位移速率见表3。变形最显著的监测点为布设于4级平台小里程方向的P2点，累计位移位128.6毫米，平均位移速率0.38mm/d；变形最小的监测点位为布设于1级平台大里程方向的P8点，但其累计位移也达到65.1毫米，平均位移速率0.19mm/d。
表2 各监测点累计位移比较表
注：2011年11月20日发现P9、P10监测点被破坏。
表3 各监测点平均位移速率表
将各监测点累计位移及平均位移速率进行对比可见，各监测点自下向上、自大里程向小里程，变形显著程度由弱到强，见图3。其中：
①布设于4级平台小里程方向的P2点、3级平台小里程方向的P4、P5点变形最显著；
②布设于4级、3级平台大里程方向的P1、P3点和2级、1级平台小里程方向的P7、P8点变形次之；
③布设于2级、1级平台大里程方向的P6、P8、P9以变形相对较小。
图3监测点变形显著程度分布图
监测结论：
1）该处边坡各监测点累计位移量较大，变形速率较均匀，反映该处边坡稳定性较差。
2）所布设的监测点变形显著程度分布规律明显，自下向上、自大里程向小里程，变形显著程度由弱到强。
3）截至2012年02月11日，各监测点变形仍在增加，反映该处边坡仍然处于变形调整期。
5 结语
本文作者以在建十天高速YK391+160-YK391+321段路堑边坡为例，较为系统的介绍了TCRA1201+全站仪半自动变行监测系统在高边坡变形监测中应用。
参考文献
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[3] 夏元友，李 梅. 边坡稳定性评价方法研究及发展趋势[J]. 岩石力学与工程学报，2002，21(7)：1 087～1 091
作者：金年生 性别：男 籍贯：安徽六安市
单位：长安大学公路学院 邮编：710061出生年月：1986.01学位：硕士
作者：高斌性别：男籍贯：甘肃天水市
单位：长安大学公路学院邮编：710061出生年月：1987.04学位：硕士
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。