水利工程高邊坡安全監(jiān)測技術水利工程建設中，高邊坡作為擋水、泄洪或輸水系統(tǒng)的重要組成部分，其穩(wěn)定性直接關乎工程安全、生態(tài)環(huán)境及周邊人群的生命財產(chǎn)安全。受地質(zhì)構造、水文氣象、施工擾動等多因素耦合影響，高邊坡易發(fā)生滑坡、坍塌等災害，因此構建科學高效的安全監(jiān)測體系成為工程全生命周期管理的核心環(huán)節(jié)。本文結合工程實踐，系統(tǒng)梳理高邊坡安全監(jiān)測技術的應用現(xiàn)狀、關鍵要點及發(fā)展趨勢，為工程建設與運維提供參考。一、高邊坡安全監(jiān)測的技術體系構建高邊坡安全監(jiān)測需圍繞變形、應力應變、滲流、環(huán)境四大核心要素展開，通過多技術協(xié)同實現(xiàn)“感知-分析-預警-處置”的閉環(huán)管理。（一）變形監(jiān)測：捕捉邊坡位移的時空特征變形是高邊坡失穩(wěn)的直接表象，監(jiān)測技術需兼顧宏觀區(qū)域與微觀點位的位移信息：GNSS（全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)）監(jiān)測：通過布設基準站與監(jiān)測站，實時獲取邊坡關鍵部位的三維位移數(shù)據(jù)，適用于大范圍、長周期的變形監(jiān)測（如壩肩高邊坡、庫區(qū)岸坡）。其優(yōu)勢在于不受地形遮擋限制，可實現(xiàn)毫米級精度的動態(tài)監(jiān)測。InSAR（合成孔徑雷達干涉測量）技術：利用衛(wèi)星或無人機搭載雷達，對邊坡區(qū)域進行面狀掃描，捕捉厘米至毫米級的地表形變。該技術適用于前期勘察階段的區(qū)域穩(wěn)定性評估，或施工期對大范圍邊坡的快速監(jiān)測。測斜儀與裂縫計：在邊坡內(nèi)部鉆孔埋設測斜管，通過測斜儀測量不同深度的水平位移；在表層裂縫處安裝裂縫計，監(jiān)測裂縫開合度。二者結合可精準掌握邊坡內(nèi)部變形規(guī)律與表層破壞特征，常用于施工期精細化監(jiān)測。（二）應力應變監(jiān)測：揭示內(nèi)部力學響應高邊坡的應力應變狀態(tài)反映了巖土體的受力平衡，監(jiān)測技術需穿透“表觀變形”，深入解析內(nèi)部力學機制：錨索測力計與應變計：在預應力錨索、抗滑樁等支護結構中安裝測力計，實時監(jiān)測支護力的變化；在巖土體內(nèi)部埋設應變計（如光纖光柵應變計、振弦式應變計），捕捉巖體應力重分布過程。這類技術可提前預警支護結構失效或巖土體內(nèi)部剪切帶發(fā)育。地聲監(jiān)測：利用巖體破裂時產(chǎn)生的彈性波，通過地聲傳感器采集聲波信號，分析信號的頻率、幅值變化，判斷內(nèi)部損傷演化程度。該技術對巖質(zhì)邊坡的微破裂監(jiān)測具有獨特優(yōu)勢，可輔助識別潛在滑動面。（三）滲流監(jiān)測：防控水力致災風險水是誘發(fā)高邊坡失穩(wěn)的關鍵因素，滲流監(jiān)測需關注孔隙水壓力、滲流量及水質(zhì)變化：滲壓計與流量計：在邊坡不同深度、不同部位埋設滲壓計，監(jiān)測孔隙水壓力分布；在排水孔、滲流出口安裝流量計，統(tǒng)計滲流量變化。二者結合可評估地下水對邊坡的浮托力、滲透力影響，預判管涌、流土等災害。水質(zhì)監(jiān)測：通過采集滲流水樣，分析pH值、電導率、離子濃度等指標，判斷巖土體化學侵蝕（如溶蝕、鹽脹）程度，尤其適用于喀斯特地貌或含鹽地層的高邊坡。（四）環(huán)境監(jiān)測：識別外部致災因子外部環(huán)境因素（如降雨、地震、溫度）是高邊坡失穩(wěn)的觸發(fā)條件，需建立多參數(shù)監(jiān)測網(wǎng)絡：氣象水文監(jiān)測：布設雨量計、水位計、溫度計，實時采集降雨強度、庫水位變化、氣溫波動等數(shù)據(jù)。結合歷史降雨-滑坡統(tǒng)計關系，可建立降雨型滑坡的預警閾值。地震監(jiān)測：在地震活躍區(qū)的高邊坡周邊安裝地震儀，監(jiān)測地震動參數(shù)（如峰值加速度、頻譜特性），評估地震對邊坡穩(wěn)定性的瞬時與長期影響。二、監(jiān)測技術應用的關鍵要點（一）監(jiān)測系統(tǒng)的科學設計監(jiān)測系統(tǒng)需結合工程地質(zhì)條件（如巖性、結構面發(fā)育程度）、工程規(guī)模（如邊坡高度、坡度）及運維需求，遵循“重點突出、層次分明”的原則：點位布設：變形監(jiān)測點應覆蓋“坡頂、坡腳、潛在滑動帶”等關鍵區(qū)域；應力應變監(jiān)測點需結合數(shù)值模擬結果，布置在應力集中區(qū)；滲流監(jiān)測點需考慮地下水徑流路徑，形成“深-淺”“坡內(nèi)-坡外”的監(jiān)測剖面。精度與頻率：施工期監(jiān)測頻率宜為1-3天/次，運維期可降至1周/次；變形監(jiān)測精度需達到毫米級，應力應變監(jiān)測精度需匹配支護結構設計安全系數(shù)。（二）數(shù)據(jù)處理與智能分析監(jiān)測數(shù)據(jù)需經(jīng)過“預處理-分析-預警”的全流程管理：數(shù)據(jù)預處理：通過濾波算法去除GNSS、測斜儀等數(shù)據(jù)的噪聲，利用插值法填補缺失值，確保數(shù)據(jù)連續(xù)性。異常識別：采用統(tǒng)計學方法（如標準差法、累積和法）或機器學習算法（如LSTM、隨機森林），識別位移速率突變、應力驟增等異常信號。例如，當某監(jiān)測點位移速率連續(xù)3次超過歷史均值的2倍時，觸發(fā)預警流程。預警模型構建：結合邊坡地質(zhì)參數(shù)（如內(nèi)摩擦角、黏聚力）、監(jiān)測數(shù)據(jù)（如位移、滲壓）及環(huán)境因子（如降雨），構建多參數(shù)耦合的預警模型。通過歷史滑坡案例反演，確定“黃色-橙色-紅色”三級預警閾值，實現(xiàn)風險分級管控。（三）多源數(shù)據(jù)的融合應用單一技術存在監(jiān)測盲區(qū)，需通過數(shù)據(jù)融合提升監(jiān)測效能：時空融合：將GNSS的宏觀位移數(shù)據(jù)與測斜儀的微觀變形數(shù)據(jù)結合，構建“點-面”協(xié)同的變形場；將InSAR的區(qū)域監(jiān)測結果與地聲的內(nèi)部損傷數(shù)據(jù)融合，實現(xiàn)“表層-內(nèi)部”的全維度分析。多參量耦合：建立位移-應力-滲壓的關聯(lián)模型，例如通過滲壓變化率與位移速率的相關性分析，判斷水力致滑的風險等級。三、工程實踐案例：某水電站高邊坡監(jiān)測某西南地區(qū)水電站高邊坡（最大坡高120m，巖質(zhì)邊坡）在施工期采用“GNSS+測斜儀+滲壓計+雨量計”的監(jiān)測體系，有效防控了滑坡風險：監(jiān)測部署：在坡頂布設3個GNSS監(jiān)測點，坡體內(nèi)部鉆孔埋設5套測斜儀（深度30-50m），地下水徑流路徑上安裝4臺滲壓計，坡腳布設雨量計與水位計。問題識別：2022年汛期，雨量計監(jiān)測到連續(xù)3天累計降雨80mm，滲壓計數(shù)據(jù)顯示坡體中下部孔隙水壓力驟增20kPa，同時測斜儀監(jiān)測到坡體深層（25m處）水平位移速率從0.5mm/d增至2.3mm/d。處置措施：結合預警模型，啟動橙色預警，現(xiàn)場加密監(jiān)測（頻率提升至1次/12小時），并采取“臨時排水+應急錨索加固”措施。3天后，位移速率回落至0.8mm/d，滲壓恢復正常，避免了滑坡災害。四、技術發(fā)展趨勢（一）智能化監(jiān)測：從“人工巡檢”到“無人值守”物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術的普及推動監(jiān)測系統(tǒng)向“傳感器+邊緣計算+云平臺”轉型：無線傳感網(wǎng)絡：采用LoRa、NB-IoT等低功耗通信技術，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動采集與傳輸，降低人工維護成本。智能傳感器：研發(fā)具備自診斷、自校準功能的傳感器（如MEMS測斜儀、光纖滲壓計），提升數(shù)據(jù)可靠性。（二）多技術融合：突破單一方法的局限空-天-地一體化：結合衛(wèi)星InSAR、無人機LiDAR（激光雷達）與地面?zhèn)鞲衅?，構建“宏觀-中觀-微觀”的立體監(jiān)測網(wǎng)絡，實現(xiàn)邊坡變形的全域感知。數(shù)字孿生技術：建立高邊坡的數(shù)字孿生模型，實時映射物理邊坡的變形、應力、滲流狀態(tài)，通過仿真模擬預判不同工況下的穩(wěn)定性，輔助決策支護方案優(yōu)化。（三）長期健康評估：從“災害預警”到“壽命管理”監(jiān)測技術從“被動預警”向“主動健康管理”升級：長期監(jiān)測數(shù)據(jù)庫：積累工程全生命周期的監(jiān)測數(shù)據(jù)，結合數(shù)值模擬與機器學習，建立邊坡健康度評價指標（如變形速率衰減系數(shù)、應力儲備率）。預測性維護：基于健康度評價，提前制定支護結構的維護計劃（如錨索預應力補充、排水系統(tǒng)清淤），延長高邊坡的服役壽命。結語水