本发明公开了一种基于边坡稳定状态分析的北斗GNSS监测系统布设方法，包括：通过倾斜摄影，建立边坡三维地质模型并划分典型二维剖面，建立二维分析模型；获取边坡岩土体物理力学参数；采用数值分析方法，计算二维分析模型在极端工况下的边坡稳定性，获取危险滑动面；以获取的滑面为参考依据，将滑坡前缘剪出口和后缘拉裂带投影至三维地质模型的对应位置，形成从滑坡后缘至前缘的一条危险滑面投影线，布置北斗GNSS监测仪器形成监测区域；选定不同的剖面线，重复上述步骤，在不同位置布设北斗GNSS监测仪器，形成多个监测区域，本发明实现监测网络布设；实现对场地内的360°无死角检测，适用性较强；将数值模拟与工程实践相结合，提高了监测工作效率。
1.一种基于边坡稳定状态分析的北斗GNSS监测系统布设方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤二、对步骤一中得到的边坡三维地质模型，划分典型二维剖面，建立二维分析模型；所述划分典型二维剖面，建立二维分析模型是指将边坡三维地质模型选定一条剖面线，将所有地层都包含在内，按照高程和各个地层标高，建立二维剖面，进行数值模拟，建立二维分析模型；
步骤四、采用数值分析方法，计算二维分析模型在极端工况下的边坡稳定性，获取危险滑动面；
步骤五、以步骤四中二维工况下计算得到整体与各级潜在滑动面为依据，将滑坡前缘剪出口和后缘拉裂带投影至三维地质模型的对应位置，具体表现为从滑坡后缘至前缘的一条危险滑面投影线，分别在危险滑面投影线两端布设两个北斗GNSS监测仪器，之后在该危险滑面投影线之外选定一个参考点，布设一个北斗GNSS监测仪器，进而使三个北斗GNSS监测仪器之间连线形成一个监测区域；在步骤二中选定不同的剖面线，重复上述步骤，在不同位置布设北斗GNSS监测仪器，形成多个监测区域，实现监测网络布设。
2.根据权利要求1所述的基于边坡稳定状态分析的北斗GNSS监测系统布设方法，其特征在于，所述建立边坡三维地质模型是指利用无人机摄影设备对边坡所在区域进行倾斜摄影，建立边坡所在区域的三维地质模型。
3.根据权利要求1所述的基于边坡稳定状态分析的北斗GNSS监测系统布设方法，其特征在于，所述获取边坡岩土体物理力学参数是指利用现场勘察、钻孔取样、现场原位试验和室内试验手段获得场地内岩土体的基本力学参数。
4.根据权利要求3所述的基于边坡稳定状态分析的北斗GNSS监测系统布设方法，其特征在于，所述场地内岩土体的基本力学参数包括抗剪强度粘聚力c、内摩擦角 弹性模量E、泊松比ν及土体重度γ。
5.根据权利要求1所述的基于边坡稳定状态分析的北斗GNSS监测系统布设方法，其特征在于，所述步骤四中危险滑动面为边坡的潜在滑动面、边坡整体滑动面及各级滑动面。
6.根据权利要求1所述的基于边坡稳定状态分析的北斗GNSS监测系统布设方法，其特征在于，所述步骤四中极端工况包括地震、暴雨及洪涝。
7.根据权利要求6所述的基于边坡稳定状态分析的北斗GNSS监测系统布设方法，其特征在于，所述步骤四中数值分析方法为通过极限平衡分析方法识别边坡稳定状态。
一种基于边坡稳定状态分析的北斗GNSS监测系统布设方法
技术领域
[0001] 本发明涉及岩土工程技术领域，具体涉及一种基于边坡稳定状态分析的北斗GNSS监测系统布设方法。
背景技术
[0002] 边坡稳定是诸如采矿等露天作业的首要前提，也是大坝修建、路基工程等岩土工程领域研究的重要课题。影响边坡稳定性的不但有岩土体自身的力学强度，还包含暴雨、地
震等极端工况，边坡一旦失稳会造成难以预计的后果。因此，准确预报边坡失稳具有重要工
程意义。
[0003] 目前最常用的预报手段是对边坡布设监测装置，通过监测边坡表层及深部岩土体变形，准确的预报边坡的稳定性，从而为边坡支护提供数据支撑。但是目前常用的激光扫描
仪装置无法实现对边坡的无死角监测；此外，边坡的破坏通常伴随多级失稳，而对边坡模型
进行简化的方法无法准确地反映边坡真实情况。为此，亟需发展无死角全方位的边坡监测
方案。
发明内容
[0004] 为解决现有技术的不足，本发明要解决的现有技术中边坡监测中监测项目单一，且不能相互结合分析边坡变形的弊端的问题。
[0005] 为了实现上述目的，本发明涉及：一种基于边坡稳定状态分析的北斗GNSS监测系统布设方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0006] 一种基于边坡稳定状态分析的北斗GNSS监测系统布设方法，包括如下步骤：
[0007] 步骤一、通过倾斜摄影，建立边坡三维地质模型；
[0008] 步骤二、对步骤一中得到的边坡三维地质模型，划分典型二维剖面，建立二维分析模型；
[0009] 步骤三、获取边坡岩土体物理力学参数；
[0010] 步骤四、采用数值分析方法，计算二维分析模型在极端工况下的边坡稳定性，获取危险滑动面；
[0011] 步骤五、步骤五、以步骤四中获得的滑面为参考依据，将滑坡前缘剪出口和后缘拉裂带投影至三维地质模型的对应位置，形成从滑坡后缘至前缘的一条危险滑面投影线，布
置北斗GNSS监测仪器形成监测区域；在步骤二中选定不同的剖面线，重复上述步骤，在不同
位置布设北斗GNSS监测仪器，形成多个监测区域，实现监测网络布设。
[0012] 进一步的，所述建立边坡三维地质模型是指利用无人机摄影设备对边坡所在区域进行倾斜摄影，建立边坡所在区域的三维地质模型。
[0013] 进一步的，所述划分典型二维剖面，建立二维分析模型是指将边坡三维地质模型选定一条剖面线，将所有地层都包含在内，按照高程和各个地层标高，建立二维剖面，进行
数值模拟，建立二维分析模型。
[0014] 进一步的，所述获取边坡岩土体物理力学参数是指利用现场勘察、钻孔取样、现场原位试验和室内试验手段获得场地内岩土体的基本力学参数。
[0015] 进一步的，所述场地内岩土体的基本力学参数包括抗剪强度粘聚力c、内摩擦角弹性模量E、泊松比ν及土体重度γ。
[0016] 进一步的，所述步骤四中危险滑动面为边坡的潜在滑动面、边坡整体滑动面及各级滑动面。
[0017] 进一步的，所述步骤四中极端工况包括地震、暴雨及洪涝。
[0018] 进一步的，所述步骤四中数值分析方法为通过极限平衡分析方法识别边坡稳定状态。
[0019] 进一步的，所述以获得的危险滑动面为参考依据，布置北斗GNSS监测仪器，实现监测网络布设的方法是指以二维工况下计算得到整体与各级潜在滑动面为依据，将滑坡前缘
剪出口和后缘拉裂带投影至三维地质模型的对应位置，具体表现为从滑坡后缘至前缘的一
条危险滑面投影线，分别在危险滑面投影线两端布设两个北斗GNSS监测仪器，之后在该危
险滑面投影线之外选定一个参考点，布设一个北斗GNSS监测仪器，进而使三个北斗GNSS监
测仪器之间连线形成一个监测区域。在步骤二中选定不同的剖面线，重复上述步骤，在不同
位置布设北斗GNSS监测仪器，即可在地表形成北斗GNSS监测网络。
[0020] 总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0021] (1)本发明的基于边坡稳定状态分析的北斗GNSS监测系统布设方法，利用无人机建模技术和北斗GNSS监测系统，实现对场地内的360°无死角检测；
[0022] (2)本发明的基于边坡稳定状态分析的北斗GNSS监测系统布设方法，通过数值模型确定最优监测方案，将数值模拟与工程实践相结合，采用数值模拟获取边坡潜在滑动面，
再利用最新的北斗GNSS监测系统对特定滑面进行监测，相比于对整体边坡布设监测点，提
高了监测工作效率。
[0023] (3)本发明的基于边坡稳定状态分析的北斗GNSS监测系统布设方法，布设方案对于其他山体滑坡、铁路、公路等边坡都可以进行监测，适用性较强。
附图说明
[0024] 图1为本发明较佳实施例实现监测网络布设流程图；
[0025] 图2为本发明较佳实施例的二维分析模型；
[0026] 图3为本发明较佳实施例最危险滑面计算结果(X处为最危险滑面)；
[0027] 图4为本发明实施例中最终形成的北斗GNSS监测网平面布置图。
具体实施方式
[0028] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不
用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼
此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0029] 第一步、建立边坡三维地质模型
[0030] 用无人机摄影设备对边坡所在区域进行倾斜摄影，结合地质勘查钻孔资料，建立边坡所在区域的三维地质模型。
[0031] 第二步、对第一步中得到的边坡三维地质模型，划分典型二维剖面，建立二维计算模型。
[0032] 将边坡三维地质模型选定一条剖面线，选择尽可能包含所有地层的剖面线，按照高程和各个地层标高，将三维地质模型建立成为二维模型，进行数值模拟，建立二维分析模
型；本实施例中仅展示图4中的1‑1剖面，如图2所示。
[0033] 第三步、获取边坡岩土体物理力学参数
[0034] 通过现场勘察、钻孔取样、现场原位试验和室内试验手段，获得岩土体基本力学参数(抗剪强度粘聚力c、内摩擦角 弹性模量E、泊松比ν及土体重度γ)，为后续数值计算提
供依据，场地内岩土体参数的基本力学参数表如表1(由于此处采用极限平衡法计算边坡稳
定性，因此不考虑变形，故而没有列出弹性模量E)。
[0035] 表1
[0036]
[0037] 第四步、计算极端工况(例如地震、暴雨及洪涝)下的边坡稳定性，获取危险滑动面，具体指边坡的潜在滑动面、边坡整体滑动面及各级滑动面；
[0038] 暴雨工况下可以利用弱化岩土体参数来表征，如表1；地震工况下，采用地震烈度为7度，此时地震峰值加速度为0.1g，其中g为重力加速度。计算得到的最危险滑面如图3所
示，边坡最危险滑面稳定系数计算表如表2所示。
[0039] 表2
[0040]
[0041] 第五步、以获得的滑面为参考依据，布置北斗GNSS监测仪器，实现监测网络布设；
[0042] 依据最危险滑动面滑出位置,选择布设监测仪器的布设重心位置,从图3可以看出最危险滑动面并没有沿着边坡最后缘向前缘滑出，而是沿着第一级台阶滑动，因此在布设
监测仪器时可以将布设重心放在第一级前缘上，从而在节省成本的基础上，起到有效监测
的目的。
[0043] 实现监测网络布设的方法是指以二维工况下计算得到整体与各级潜在滑动面为依据，将滑坡前缘剪出口和后缘拉裂带投影至三维地质模型的对应位置，具体表现为从滑
坡后缘至前缘的一条危险滑面投影线，分别在危险滑面投影线两端布设两个北斗GNSS监测
仪器，之后在该危险滑面投影线之外选定一个参考点，布设一个北斗GNSS监测仪器，进而使
三个北斗GNSS监测仪器之间连线形成一个监测区域；在第二步中选定不同的剖面线，重复
上述步骤，在不同位置布设北斗GNSS监测仪器，即可在地表形成北斗GNSS监测网络，如图4
所示。
[0044] 以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可
以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。
[0045] 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含
在本发明的保护范围之内。
