自由设站法在边坡变形监测中的应用研究

李木子 李 华*

（1、长春市市政工程设计研究院，吉林 长春130041 2、吉林建筑大学交通科学与工程学院，吉林 长春130118）

随着中国经济建设的飞速发展，工程活动越来越频繁，越来越重要，资源开发和基础设施建设也取得了空前的发展。由于频繁的工程活动，已经创建了许多斜坡。随着工程活动的进行，基岩和土壤中的原始应力状态发生变化，从而引起应力重新分布和应力集中的影响。有些斜坡通过自身的内力调整形成稳定的斜坡，但有些斜坡已调整为约束条件，无法达到新的平衡，这可能会在斜坡上造成地质灾害。

斜坡的稳定与人民生命财产的安全有关，甚至影响到国家的经济和社会发展。例如，宝鸡- 江西区的总长度为347 公里,工程于1954 年开始，至1957 年末结束。在此期间，发生了2136起地质灾害，如山体滑坡和倒塌，翻新费用达到8200 万元。杨水库滑坡在270 至3 亿米之间，造成了灾难。1980 年6 月3 日，湖北省元安县西部的洋池河上发生了近100 万米的岩石塌方。建筑物，采矿设备，人行道和竖井都被摧毁，造成284 人死亡。2010年7 月19 日，重庆市那鲁口县那霸市发生山体滑坡。流经纳瓦镇的那根湖已成为形成水坝湖的水坝。监测和测量坡度对于保证人身和财产安全非常重要，国家土木工程[2]。

1 边坡变形监测的意义

意大利的边坡监测研究处于世界前列，并且比其他国家更早开始研究。1860 年，意大利成立了一个土木工程部门，开始研究边坡变形的监测，以观察影响边坡变形的某些因素。不久之后，许多国家开始进行边坡变形监测研究，但它们在监测边坡变形方面的工作分散了。西方资本主义国家对倾斜监测的研究通常是由私人公司进行的。国家地质工程研究院只负责瑞典和挪威。发表的文章基于长期观察。在美国观察到的两次滑坡分别持续了22 年和23 年。瑞士观察到隧道发生了50 年的滑坡，而湖边发生了55 年的滑坡。这些监测活动的实施依赖于各种技术监测设备，对监测技术的研究是边坡监测的重要内容。

中国的边坡监测技术研究始于1970 年代，但比国外要晚。早期监视过程很少使用监视方法，其中大多数引入了国外监视技术，但是有许多成功的预测案例。 新滩滑坡监测始于1977年11 月。该监测系统包括5 个视距和液位计，15 个变形监测点，15 个相交的三角形观测点和一个控制网络。 监控。 数据将进行调整以供将来监视。 多年的监测发现了滑坡的前兆，预报是准确，及时的，而新滩滑坡造成的灾害在很大程度上被低估了[3]。

当前，大多数被监测的对象是斜坡和变形的迹象，在滑坡控制工作期间或之后可以观察到滑坡和滑坡。由于大多数滑坡是自然因素造成的，因此滑坡存在许多潜在的危险，超出了边坡监测的范围。边坡监测研究仍具有广阔的发展和应用前景。

2 自由设站法在变形监测中的应用现状

随着全站仪在测绘作业中的广泛应用，测量师和制图师必须充分利用全站仪的准确性和高效率来灵活地处理各种测量问题。 例如，应变监测可能会受到车辆和其他移动设备的干扰，并在监测过程中暂时积累材料，再加上较大的建筑面积，因此无法找到稳定的工作基地。 参考点必须远离变形区，并且不能直接测量所需的点坐标。 免费的全站仪设置方法，可以方便，快捷地获取临时工作参考点的坐标，并可以测量临时工作参考点的各个点的坐标，从而可以大大提高实际工作量。

全站仪的角点切除也称为全站仪的自由设置方法。这种交叉方法的原理是确定一个点的全站仪，测量已知点与已知控制点之间的距离和角度，基于定向观测值和横向长度观测值建立方程，定向误差方程式和横向长度误差，并根据最小二乘原理计算出固定点的坐标。

3 变形控制网的布设及控制点稳定性分析

使用大地测量学和摄影测量学方法时，必须建立一个平面和高程控制网，并在观测目标周围放置一系列观测点。获取观测数据，并通过反复测量控制网络和观测点最终确定变形。这种用于测量尺寸和规则性，变形的控制网络称为变形控制网络。变形控制网络特点：

3.1 建立工程研究与控制网络时，确保网络中各点之间的相对准确性非常重要。变形监控网的目的是确定点的变形状，点之间的相对精度不是最重要的。由于铺设网络的目的不同，因此影响网格质量的因素也不同。例如，大气折射和系统误差对测量和控制工程网络具有重大影响，但对变形网络而言并不是最重要的。变形观测值不受这些误差的影响，因为只要监测设备和人员相对不变，变形观测值就可以补偿计算过程中的上述影响。

3.2 一级网络的精度较高，应将基准点设置在可变形体外部的稳定区域。特别是，网站的起点应设置在基岩的基础上，并寻找其他位移。点和工作台可以放置在变形区域中。

3.3 变形网络网站根据现有的人力，物力和财力，尽可能地检测监测点的位移，以查看指标是否能够满足相应指标的要求。变形监测必须准确、敏感、可靠。

3.4 变形的网通常具有较短的边长，但它们的精度很高，在正常情况下应居中。变形的网需要良好的可见度条件，但不需要网状结构。对于变形的网，多余的观察是多余的。

3.5 变形网络中可能没有启动数据。在工程控制研究中，控制网络必须具有已知的坐标，已知的方向和已知的边长，并且变形网络可以消除此数据并根据自由网络进行调整。在工程控制网络中，可以假定已知的点和方向，但是已知的边线是必不可少的。但是，变形网络可以是没有观察到的边缘也没有已知边缘的纯角度测量网。

4 结论

全站仪自由设站法以其灵活、机动、不受测区视野影响的特点已被广泛应用到测量行业的各种工程中，但其测量精度一直受到人们的质疑。我们经过总结分析得出：

4.1 在变形监测准备阶段一定要做好变形控制网与监测网的布设工作。要确保基准点稳定不动，在监测过程中难免会有视线遮挡的情况发生，所以至少要有四个基准点和一个备用基准点，以便自由设站法的应用。

4.2 在变形监测过程中要定期做好对变形控制网的复测工作，并要对相邻两期数据进行稳定性分析。确定基准点的稳定性。要做到及时发现动点，及时剔除。

4.3 在全站仪自由设站时应该尽量多的交会控制点，文中通过对比分析得出三点交会自由设站法无论从设站点点位精度还是监测点点位精度上看均远不及四点后方交会。所以三点交会自由设站发在变形监测工作中并不可取。