中南大学测绘与国土信息工程系 1 变 形 监 测 与 数 据 处 理
第十五章 边坡工程监测
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主要内容
?概述
?监测内容与方法
?监测技术设计
?监测数据整理与分析
?边坡监测实例 第 十 五 章 边 坡 工 程 监 测
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中南大学测绘与国土信息工程系 3 §1 概述 变 形 监 测 与
数 据 处 理
第十五章 边坡工程监测
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监测目的
（1）掌握边坡变形的大小和状态，评价
边坡工程的稳定性 ；
（2）为防治滑坡及可能的滑动和蠕动变
形提供技术依据；
（3）为进行有关位移反分析及数值模拟
计算提供各种假设和参数；
（4）不断积累工程经验，提高边坡工程
设计和施工的水平。 第 1 节
概 述
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中南大学测绘与国土信息工程系 5 §2 监测内容与方法 变 形 监 测 与 数 据 处 理
第十五章 边坡工程监测
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监测对象
?地表变形。包括边坡地表的二维或三维位
移、危岩陡壁裂缝等；
?地下变形。包括边坡地下的二维或三维位
移、危岩界面裂缝等；
?物理参数。包括应力应变和地声变化等；
?水文变化。包括河或库水位、地下水位、
孔隙水压力、泉流量、水温等；
?环境因素，包括降雨量、地温、地震等。 第 2 节 监 测 内 容 与 方 法
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序号 监测内容 监测方法 监测仪器和仪表 1
地表位移、裂 缝
前方交会法、视准线法、水准法、
测距三角高程法等
经纬仪、水准仪、全站仪、自动全站仪等
近景摄影测量法 陆摄经纬仪等
测缝法 游标卡尺、测缝仪、伸缩自记仪等
GPS法 GPS接收机等 2
地下位移、裂 缝
测斜法 测斜仪、多点倒锤仪、倾斜计等
沉降法 下沉仪、收敛仪、水准仪等
重锤法 重锤、坐标仪、水平位错计等
测缝法 三向测缝仪、位移计、伸长仪等
3 地声 量测法 声发射仪、地震仪等
4 应变 应变计量测法 管式应变计、位移计、滑动测微计等 5
地下水位 水位自记仪法 地下水位自记仪等
孔隙水压力 压力计量测法 孔隙水压力计等
河、库水位 量测法 水位标尺等
泉流量 量测法 三角堰、量杯等 6
降雨量 雨量计法 雨量计、雨量报警器等
地温 记录仪法 温度记录仪等
地震 地震仪法 地震仪等
边坡工程施工监测的内容 第 2 节 监 测 内 容 与 方 法
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监测方法
?我国目前的边坡监测方法，已由过去利
用人工皮尺等简易工具的方法过渡到仪
器仪表监测，并向自动化、高精度和远
程监测发展。
?主要监测方法有：简易监测法、设站监
测法 、仪表监测法 、远程监测法 等。 第 2 节 监 测 内 容 与 方 法
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简易监测法
?采用简易工具和装置，监测和记录边坡地表的裂
缝、鼓胀、沉降、坍塌以及地下水位、地温等变化
情况，同时记录监测的时间和监测点的位置、变形
形态等信息。
?在边坡体关键裂缝处埋设骑缝式简易监测桩；
?在房屋、挡土墙、浆砌块石沟等建（构）筑物的
裂缝处设置玻璃条、水泥砂浆片、纸片等；
?在陡坎、陡壁软弱夹层出露处埋设简易监测桩，
采用标尺等长度量具进行测量；
?在岩石、陡壁裂缝处刻槽进行监测。 第 2 节 监 测 内 容 与 方 法
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（a）设桩监测
（b）设片监测
（c）设尺监测
（d）刻槽监测
简易监测工具和装置 第 2 节 监 测 内 容 与 方 法
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设站监测法
?在变形区外稳定的控制点上安置监测仪器，对边坡
体上选埋的变形监测点进行定期监测，获得监测点的
变形信息。
?为了保证变形监测成果的正确可靠，控制点作为监
测基准，其稳定性应该首先得到保证，因为边坡的监
测周期一般较长，因此应该定期地对控制网点进行观
测，分析和评判其稳定状况。
?地表水平位移监测可以采用极坐标法、测角前方交
会法、测边前方交会法、边角前方交会法、视准线法
等 方法。
?近景摄影测量法在地表水平位移监测中也有较多的
应用；
?GPS已经在许多重要工程的变形监测中得到应用 第 2 节 监 测
内 容 与 方 法
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仪表监测法（1）
?采用精密仪表监测边坡地表及深层的位移、沉降及倾斜、
裂缝相对变化、地声、应力应变和环境因素等。
?按采用的仪表可分为机械式仪表监测法（简称机测法）
和电子仪表监测法（简称电测法），两种方法都具有仪
器便于携带、监测精度高、测程可调、监测成果直观等
优点，适用于边坡变形的中、长期监测。
?电测法一般采用二次仪表监测，将电子元件制作的传感
器埋设于边坡变形部位，通过电子仪表测读，并将电信
号转换成测读数据。
?电测法技术先进，仪表灵敏度高，监测内容广，但受环
境的影响较大，因此，在选用电测仪表时要结合具体的
监测环境，保证监测仪表的长期稳定性和监测成果的可
靠性。 第 2 节 监 测 内 容 与 方 法
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?地表和地下位移监测的仪器仪表主要有：多点位移
计、收敛计、测缝计、沉降仪等。
?地下倾斜监测仪器主要有钻孔倾斜仪（活动式和固
定式）、倾斜计、T字形倾斜仪、杆式倾斜仪及倒垂
线五种。
?地下应力监测仪器主要有压应力计和锚索锚杆测力
计等。
?环境因素监测仪器主要有雨量计、地下水位自记仪、
孔隙水应力计、温度记录仪等，还有用于施工期间振
动测量的测振仪器，由于仪器种类较多，一般根据实
际监测工程的需要自制或选用。
仪表监测法（2） 第 2 节 监 测 内 容 与 方 法
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（a）多点钢丝型 （b）岩石锚杆型
1-钻孔，2-砂浆，3-岩石锚杆，4-钢管，5-端盖，6-黄铜塞，7-接头，8-测微表
多点位移计示意图 第 2 节 监 测 内 容 与 方 法
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倾斜计示意图 第 2 节
监 测 内 容 与 方 法
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倒垂线结构示意图 第 2 节 监 测 内 容 与 方
法
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水压计埋设示意图 第 2 节 监 测 内 容 与 方 法
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远程监测法
?利用电子仪表或GPS进行边坡的变形监测，
能实现变形监测的全天候和连续化，实现变
形监测数据的自动采集、存储、显示、打印，
实现变形监测数据处理的自动化。
?远程监测也还存在一些问题需要研究和解
决，如仪器仪表在野外恶劣环境下的稳定性
和保护方法、传感器的质量、数据通讯和传
输的方法及其可靠性、仪器仪表的费用投入
等。 第 2 节 监 测 内 容 与 方 法
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中南大学测绘与国土信息工程系 19 §3 监测技术设计 变 形 监 测 与 数 据 处 理
第十五章 边坡工程监测
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技术设计前的准备工作
（1）通过个人接触和会议等形式，与建设单位、设
计单位、施工单位、监理单位进行沟通和协调，听取
他们对边坡监测的意见和要求。
（2）收集与边坡工程有关的资料，如施工区地形图、
工程地质勘察报告、边坡工程设计图、边坡变形控制
指标、边坡工程施工组织设计等，并组织监测人员进
行认真分析和研究。
（3）现场踏勘和调查，掌握监测区的地形和地质特
征，分析危岩可能的崩滑位置和边坡可能的滑动方向，
根据监测内容考虑监测点的布置和确定监测方法等系
列问题。 第 3 节 监 测 技 术 设 计
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监测内容和方法的确定
?监测内容主要取决于工程的设计要求、地质条件、规模
大小以及主管单位的要求等；
?通过对边坡地质背景与工况的深入了解，初步确定边坡
变形的范围、方向和深度；
?本着少而精的原则，既要兼顾整体，更要突出重点，地
表和地下监测相结合，几何量和有关物理参数监测相结
合。
?在监测仪器的选择方面，从经济因素和监测成果的可靠
度方面考虑，一般以光学、机械和电子设备为先后顺序，
考虑光学、机械和电子设备相互结合。
?在确定具体的监测技术和精度要求时，应结合边坡工程
的监测项目、设计要求、监测方法、监测部位等要素，
参考现有的有关技术规范和规程。 第 3 节 监 测 技 术 设
计
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方法
测角前方交会
点位
中误差
(mm)
测角
中误差
（″）
交会
边长
（m） 交会
角（?）
测距
中误差
（mm
测边前方交会边角前方交会 ）
交会
边长
（m） 交会
角（?）
测角
中误差
（″）
测距
中误差
(mm) 交会
边长 （m ）
交会角
（?） ±3 ±1.0 ±1.8
≤200 30-120 ±2 ≤500 70-
110
±1.8 ±2 ≤500
40-140
60-120 ±5 ±1.8 ±2.5
≤250 60-120 ±3 ≤500 60- 120
±2.5 ±3 ≤700 40-140
注：要求有多余观测。
前方交会法进行滑坡、高边坡
监测的技术要求 第 3 节 监 测 技 术 设
计
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监测对象
监测项目
位移量中误差（mm）
备注
平面 高程
施工期外部变形
滑坡监测 ±5 ±5 相对于工作基点
高边坡稳定监测 ±3~5 ±5 相对于工作基点
裂缝 ±3 ± 相对于观测线
建筑物永久变形
滑坡监测 ±0.5~3 ±3 相对于工作基点
高边坡稳定监测 ±0.5~3 ±3 相对于工作基点
裂缝 ±1 相对于观测线
滑坡、高边坡变形监测的精度 第 3
节 监 测 技 术 设 计
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外部变形监测点的选埋
?首先应确定边坡体变形监测的范围，在该范围中确定边
坡体的主要滑动方向，按变形范围和主要滑动方向确定
测线，再按测线选择测点的位置。
?测线可以采用十字形或放射形等。十字形主要适用于变
形范围和主滑方向比较明确的边坡；放射形主要适用于
变形范围和主滑方向不十分明确的边坡。
?滑坡监测点宜均匀地布设在滑动量较大、滑动速度较快
的轴线方向和滑坡前沿区，滑坡范围内和范围外较为稳
定的部位也应布设少量的监测点。
?高边坡稳定监测点宜呈断面形式均匀地布设在不同的高
程面上。
?裂缝监测点应选择有一定代表性的位置，布设在裂缝的
两侧。 第 3 节 监 测 技 术 设 计
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（a）十字形布设 （b）放射形布设
○ 测站 × 照准点 ● 监测点
测线布设示意图 第
3 节 监 测 技 术 设 计
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监测期限和频率（1）
?不同的边坡工程，由于边坡类型、规模、所
处阶段以及边坡变形速率等不同，其监测期
限和频率不尽相同。
?施工阶段的边坡监测贯穿边坡施工的全过程，
即从边坡开挖或爆破前进行第一次监测，直
到整个边坡结构施工和表面处理完成，还要
视变形情况适当延长，边坡规模越大，施工
时间越长，监测期限就越长。
?监测频率受施工进度、滑坡的活跃程度及季
节变化等多种因素影响； 第 3 节 监 测 技 术 设 计
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?岩石边坡在施工初期及大规模爆破阶段，一般以监
测爆破振动为主，该阶段的监测频率一般结合爆破工
程而定。
?在爆破完成后，以地表和地下位移监测为主，初测
时一般1天监测1次或2天监测1次；
?施工阶段3~7天监测1次；
?运营阶段，当变形及变形速率在控制的允许范围之
内时，一般以每一个水文年为一周期，雨季可半个月
或1个月监测1次，旱季可2个月左右监测1次；
?对于变形量增大和变形速率加快的边坡，或遇到暴
雨、地震、解冻等情况时，应加大监测频率，必要时
1天监测1次。
监测期限和频率（2） 第 3 节 监 测 技 术 设 计
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预警值和报警制度
?预警值的确定原则上是参照现行规范和规程
的规定值、设计预估值和经验类比值，从变形
总量和变形速率两方面加以控制，但现行规范
和规程的规定值很少。
?每次监测时，密切观察滑前出现的征兆，监
测后应及时整理有关数据，绘制监测点的滑动
曲线，当发现变形异常时，应结合其它监测资
料进行综合分析，必要时及时报警。
?报警可以采用在监测报表上做报警记号、口
头报警、书面报告报警相结合的形式。 第 3 节 监 测 技 术 设 计
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中南大学测绘与国土信息工程系 29 §4 监测数据整理与分析 变 形 监 测 与 数 据 处 理
第十五章 边坡工程监测
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监测数据整理（1）
?边坡工程监测内容较多，监测前应根据不
同的监测内容，设计各种不同的外业记录
表格；
?记录表格的设计以记录和数据处理的方便
为原则；
?监测人员应在表格中记录监测中出现的或
观察到的异常情况；
?为表明原始成果的真实性，记录表格中的
原始数据不得随意更改，必须更改时，应
加以说明。 第 4 节 监 测 数 据 整 理 与 分 析
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?外业观测完成后，应及时分类整理和检查
外业观测资料，进行观测值的平均值等有关
计算。
?外业观测成果应尽快进行计算处理，求得
未知数的最或是值及其变形量、变形速率等，
编制监测日报表或当期的监测技术报告，并
尽快提交有关部门。
?日报表中不但要体现当期的监测结果，还
要体现当期与以往相关成果的关系，方便其
他单位或人员更直观地理解和把握。
监测数据整理（2） 第 4 节 监 测 数 据 整 理 与
分 析
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首期观测时间：上期观测时间：本期观测时间：
测点
部位 X方向 Y方向 备 注
桩号 马道
本次位移
（mm）
位移速率
（mm/d）
累积位移
（mm）
本次位移
（mm）
位移速率
（mm/d）
累积位移
（mm）
TP/B1GP4 4+786 122
TP/B2GP4 4+836 122
注： 1.
本次位移=上期坐标-本期坐标；位移速率=本次位移/间隔天数；累积位移=首期坐标-本期坐标。
2. 位移X方向向下游为“+”，Y方向向临时船闸中心方向为“+”。
3. 位移速率预警值为，累积位移为，“红色”表示超过预警值。
边坡表层水平位移监测报表 第 4 节 监 测 数 据 整 理 与 分
析
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地表位移矢量图 第 4 节 监 测 数 据 整 理 与 分 析
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总结报告内容
（1）工程概况；
（2）监测内容和控制指标；
（3）监测点布置与埋设方法；
（4）监测仪器仪表、监测方法；
（5）数据处理方法、监测精度；
（6）监测周期与频率；
（7）各项监测成果汇总表；
（8）结合各项监测结果和有关图件进行变
形分析；
（9）结论与建议。 第 4 节 监 测 数 据 整 理
与 分 析
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监测结果分析
?总结阶段性的累积位移、平均位移速率，指出超过
累积位移和位移速率预警值的监测点点名、部位和时
段；
?绘制位移矢量图和位移随时间、深度、水位等的变
化曲线，根据位移矢量图描述累积位移的方向，根据
变化曲线描述位移的变化过程和变化趋势；
?描述位移与影响因素之间的关系，总结出一定的特
点和规律，得出一定的结论，提出一些对施工具有一
定指导意义的建议和意见。
?结合监测资料进行有关反分析和对数值计算方法进
行验证；
?建立回归分析模型或其它数学模型对变形进行超前
预报。 第
4 节 监 测 数 据 整 理 与 分 析
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中南大学测绘与国土信息工程系 36 §5 边坡监测实例 变 形 监 测 与
数 据 处 理
第十五章 边坡工程监测
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工程概况（1）
?某大型水利枢纽工程由大坝、水电站和通
航建筑物等组成，具有防洪、发电和航运
等综合功能。
?大坝为混凝土重力坝，发电厂房安装有多
台水轮发电机组，通航建筑主要为永久船
闸、升船机及临时船闸。
?永久船闸为双线连续五级船闸，可通行万
吨级船队，升船机及临时船闸为单线一级
垂直升船机和船闸，可通行3000吨级轮船。 第 5 节
边 坡 监 测 实 例
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?升船机及临时船闸两侧为人工开挖的高边坡，
高边坡为花岗斑岩，在高边坡的临空面上有众
多的楔形体，这些楔形体的稳定性取决于相应
结构面的产状，不利结构面的组合所形成的楔
形体是边坡局部失稳的一大隐患。
?升船机北侧最大开挖边坡高140m，临时船闸
南侧最大开挖边坡高86m，其边坡规模是少见
的。
?对于这种深开挖和大面积卸荷的人工岩石高
边坡，其稳定性是所有相关工程技术人员关心
的重点问题。
工程概况（2） 第 5 节 边 坡 监 测 实 例
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监测内容
?表层岩体水平位移和垂直位移；
?深层水平位移和垂直位移；
?马道上出露的断层和裂缝；
?边坡裂缝浅水位和地下水位；
?锚杆应力；
?边坡松弛范围等。
第 5 节 边 坡 监 测 实 例
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中南大学测绘与国土信息工程系 40
测点埋设
?高边坡表层岩体水平位移监测的测量点分为
基准点、工作基点、监测点。
?远离施工区埋设了10个稳定可靠的基准点；
?离边坡较近的相对稳定的地方埋设了28个工
作基点 ；
?高边坡表层岩体垂直位移监测埋设了2个基准
点和1个检核基准点，离边坡较近的相对稳定
的地方埋设了17个工作基点；
?监测点按断面选埋。断面选择分3个层次，即
关键部位、重点部位和一般部位。 第 5 节 边 坡 监 测 实 例
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中南大学测绘与国土信息工程系 41
⊙水平位移监测点垂直位移监测点
升船机及临时船闸高边坡表层
岩体监测点布置图 第 5
节 边 坡 监 测 实 例
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中南大学测绘与国土信息工程系 42
监测方?
?表层岩体水平位移监测采用边角前方交会法进行监测，
要求构成较好的交会图形，监测点相对于工作基点的点
位中误差小于等于±1.6mm。
?表层岩体垂直位移监测采用精密水准仪NA02和配套的
铟钢水准标尺进行监测，要求监测点相对于工作基点的
高程中误差小于等于±1.5mm。
?深层水平位移和垂直位移分别采用钻孔测斜仪和多点位
移计监测；
?马道上出露的断层和裂缝采用钢丝位移计和错位计监测；
?边坡裂缝浅水位和地下水位采用渗压计和地下水位观测
孔观测；
?锚杆应力采用锚杆应力计监测；
?边坡松弛范围采用钻孔声波法和地震法测试。 第 5 节 边 坡 监 测 实 例
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监测数据处理与分析
?水平位移监测坐标系统采用大坝坝
轴坐标系，为直观地表示表层岩体
水平位移情况，计算位移量时，将
坝轴坐标系中的位移量转换为临时
船闸中心线和垂直于中心线方向的
位移量。 第 5 节 边 坡 监 测 实 例
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