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摘要：边坡变形观测的意义在于提供边坡的稳定性、位移和变形规律，为滑坡预测提供依据。边坡变形观测的目的是为了保证隧道施工过程中隧道及其周围环境的安全，确定滑坡体的周长、滑移规律、主滑动方向和速度。变形观测方法有多种。一般来说，最有效的方法是交点法和极坐标法。利用全站仪直接测量变形点的三维坐标和GPS直接监测滑坡的方法越来越受到人们的重视。本论文主要研究使用GPS测量变形点的三维坐标的方法。
关键词：现代测绘技术；公路隧道进口；边坡变形；监测技术
1、前言
在许多隧道工程山区高等级公路建设中，所占的比例逐渐增加，隧道开挖引起的边坡病害越来越多，特别是当隧道附近的坡面，隧道进山时取出的岩土抗滑部分，降低了边坡的稳定性，在极端不利的情况下，隧道甚至滑坡，不仅威胁着施工安全，而且隧道结构可能出现大量裂缝或局部损坏，影响隧道结构的整体性和耐久性，甚至导致整个项目报废，造成不可挽回的损失。因此，隧道施工中的监控工作非常重要。
2、ＧＰＳ监测方案
利用GPS技术进行稳定性监测，在保证精度的前提下，可以减少工作量，提高工作效率。根据隧道及高边坡的监测精度和技术要求，对某高速公路第三号高速公路大坡度隧道和高边坡进行了监测、布设和监测数据采集。
2.１隧道监测方案
基于GPS监测的安全可靠的原则，分为二级监控网络的选择：在体周围的地质条件是相对稳定的，长期运行的基本网络的形成位置点的四个基站；其次，根据具体的物理状态的监测，监测点，必须安装部形成纵横交错的网络监控，监控线。根据水平隧道不良地质，水溅，洞穴的入口和小区业主的特殊要求，如认为有必要的监测和监督多50m设置监测点，每一点的隧道，拱顶设置测点安装位移计，监测，拱顶沉降。监测设备选用ＶＷＤ－２５０型位移计。选取的监测断面位于隧道出口右侧，监测点的布设如图１所示。
图１隧道监测点的布设
2.２边坡的相关监测方案
首先确定了主要监测范围，估算了主滑动方向，根据滑动方向和范围确定了测量线，选取了典型断面。测量线设置，相应的监测点按测量线排列。根据实际需要，在边坡体上设置了3个监测点，各点之间的距离约50米，另外两个监测点分别布置在边坡的坡面上。参考站位于周围的基岩或监测中心。此外，还应建立两个监测基准点，为距离适宜、网形较好、地势较高、视野开阔、地质条件较好的地区提供监测标准。
2.３ＧＰＳ监测数据采集与分析
监测数据采用ＭＣＵ－３２式自动测量单元采集，监测数据通过ＧＰＲＳ网络技术传入远程监控中心，通过GPS监测网获取相关数据后，需要对其进行处理和分析。首先需要对监测的数据要进行随机的处理，在观测结束后计算基线矢量平差。基线向量计算和gps网平差计算分为两个阶段。首先，计算两个或多个接收机同时观测的独立的基线向量的调整。基线计算完成后，利用载波相位残差图来进行质量的检验。此外，在测试的质量合格之前，进行同步环路闭合、异步环路闭合和重复基线差测试。监测网平差计算由以下三个阶段实现。
（１）提取基线向量，构造GPS基线向量网络。基线向量必须彼此独立，质量好，边长短，并且能够形成较少边的异步环，所选基线可以构成闭合图形。
（２）三维无约束平差。在GPS网平差计算中提供了一个位置参考点，GPS网不因参考点的变形，使GPS网能够满足基线的质量要求，并能相互匹配。
（３）约束平差，也就是说，在国家大地坐标系或局部坐标系中某些点的固定坐标、定长和固定方位是GPS网的基准，它们作为约束条件进行调整。定义了基准、坐标系和初始数据，并对约束条件的质量进行了检验。最后，计算了监测点的三维坐标。
3、监测结果
通过以上程序，对山坡隧道对第三段公路和左行五级高边坡进行监测、数据采集、计算，最后得到监测网的三维调整后的最终监测点结果。
3.1隧道的相关监测结果
图2为2012年7月至9月的一部分隧道位移的变形观测结果为位移计的测量值，为位移计ＷＹＧＪ０００２所测得的5号断面隧道拱顶位移随时间的变化。图2中可得，所测得的隧道拱顶沉降量基本在－１０毫米～１０毫米之间。
3.2边坡的相关监测结果
图3为２０１２年７月至８月变形观测的相关部分成果，为５号监测点ＹＤＺ５点的高程位移随时间的变化。高程的位移变化量在海拔－10～５ｍｍ之间，而变化的最大高程位移的变化量是10.06mm，监测的精度达到了毫米级。
图2ＷＹＧＪ０００２测得位移随着时间的变化图3ＹＤＺ５点高程位移随着时间的变化
3.3监测结果评价
数值分析方法可以有效地模拟隧道和高边坡的极限位移，并能预测已有监测数据后的位移。根据高陡隧道和高边坡典型监测点的监测数据，建立了数值分析的数学模型，并将预测的数据序列与实测数据进行了比较。在此基础上，结合专家经验和稳定性评价理论，结合现有监测资料，进行综合预警，提出隧道和边坡预警系统。以大山坡隧道的部分预测结果为例，监测结果见表１。
表1隧道相关稳定性的预警结果
由表1可知，实际监测得到的拱顶沉降值与拱顶沉降预测值吻合较好。通过稳定性评价理论和预警系统分析，综合评价结果稳定，符合实际情况。GPS监测数据满足大坡度隧道和高边坡稳定性监测预警的基本要求。
4、结语
基于GPS监测技术的隧道稳定性监测系统和高边坡监测系统的实际监测情况与分析结果和预警结果基本吻合。GPS监测技术不仅具有许多优点，而且能够满足山区公路隧道和高边坡稳定性监测的要求。可为类似工程的监测和预警提供参考。
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