内容提要
本书全面系统地介绍和论述了边坡与基坑工程自动化监测技术的基本概念及基本原理、自动化监测技术在各行业的发展现状、自动化监测技术在边坡和基坑工程中推广应用存在的问题、自动化监测网络系统的层次结构与预警平台、自动化监测的仪器设备及辅助设施、自动化监测的各种方法、自动化监测数据处理与预警等级划分、自动化监测成果输出和工程实例等内容 。
本书可供从事地质灾害防治、深基坑工程、结构工程、道路和桥梁工程等专业科研和生产技术人员参考使用 ， 也可供高等院校相关专业师生参考 。
序
我国人口众多 ， 地域辽阔 ， 地质环境复杂 ， 构造活动频繁 。 近几十年来 ， 大量的矿产资源开采和铁路、公路、地铁、水利 ， 以及房地产等 工程建设迅速 ， 但由此也改变了工程建设场地的地质条件和周边环境 ， 从而在极端气候条件下 ， 引发和加剧了地质灾害的发生 ， 建设自身的质量安全事故更是屡见不鲜 。
根据原国土资源部公布的有关统计资料 ， 自21世纪初以来 ， 我国每年由于地质灾害造成的死亡和失踪人数均达几百人 ， 直接经济损失几十亿元 ， 间接损失难以估算 。 在矿产资源开采和铁路、公路、地铁、水利 ， 以及房地产等工程建设领域 ， 每年由于管理不到位、技术不到位等均造成人员伤亡和失踪 ， 直接和间接经济损失无法精确计算 。 例如：2015年深圳市光明新区工业园渣土受纳场渣土体大面积滑动、2018年佛山某地铁工地发生透水事故 ， 均造成重大人员伤亡和经济损失 。 根据我国住房和城乡建设部安全生产管理委员会办公室通报 ， 2018年全国共发生房屋和市政工程生产安全较大及以上事故22起 ， 死亡87人 ， 造成的损失仍居高不下 。
针对频发的地质灾害和工程建设事故 ， 党和政府高度重视 。 2003年11月24日 ， 中华人民共和国国务院同时发布了《建设工程安全生产管 理条例》（第393号令）和《地质灾害防治条例》（第394号令） 。 这些条例的出台 ， 有效地遏制了工程建设引发的地质灾害和工程事故频发的势头 ， 事故伤亡率和经济损失明显下降 ， 安全生产形势明显好转 ， 但这并不意味着灾害和事故被彻底杜绝 。 防灾减灾和安全生产 ， 首先应善待并保护好我们的生存环境；其次 ， 要建立一套完善的环境保护和安全生产制度 ， 并附以有效的监督和奖惩措施 。 此外 ， 应利用一切先进的技术手段对灾害和事故进行监测和预警 。 深入分析这些年来影响较大的灾害和工程事故 ， 除部分事故的主因是管理不到位、设计施工不当外 ， 主要问题还是事发突然、安全监测手段单一、技术落后、预报预警通道不畅 。
《边坡与基坑自动化监测技术及实践》一书著作者在广泛阅读和分析了国内外各行各业自动化远程监测技术应用现状的文献和资料后 ， 结合自己课题组实施的大量边坡、基坑、隧道和房建等工程的自动化监测 ， 编制的这部技术专著 ， 是该领域的集成创新成果 。 书中介绍的达到国内领先水平的研发成果——“地质灾害与工程结构安全自动化监测预警平台” ， 是课题组深入贯彻《国务院关于加强地质灾害防治工作的决定》（国办发[2011]20号） ， 以建立健全地质灾害监测预警体系为核心和工作目标的创新探索的具体体现 。
《边坡与基坑自动化监测技术及实践》一书系统呈现了目前我国地质灾害防治和深基坑工程开挖安全监控领域的最新技术和应用成果 。 该书阐述了边坡灾害与深基坑自动化监测的基本概念、基本原理、发展现状和存在的问题；介绍了自动化监测的大部分设备及辅助设施和各种监测对象的自动化监测方法、自动化监测数据处理方法和预警等级划分、自动化监测成果输出的基本内容和格式要求 ， 以及课题组自主研发的自动化监测网络系统与预警平台；最后 ， 用边坡工程和深基坑工程实例 ， 展示了自动化监测的过程成果 。 该书既是一部系统的技术著作 ， 又是一部实操手册 。
相信《边坡与基坑自动化监测技术及实践》一书的出版 ， 能够促进自动化监测技术在各行各业的相互交流与进一步发展 ， 早日实现自动化 监测技术的规范化和标准化 。
前 言
地质灾害是人类共同面对的天敌 ， 工程建设引发的地质灾害和工程事故是工程技术人员永远的伤痛 。 每年由于滑坡、崩塌、泥石流、地面 塌陷和工程建设事故等导致的人员伤亡数以万计 ， 造成的直接和间接经济损失无法估量 。 我国各级政府每年都要拿出数以亿计的财政经费进行地质灾害的预防和治理 ， 工程建设责任单位每年用于工程建设引发的地质灾害和工程事故的预防和治理费用也达到数千亿元 。 但是 ， 由于地质条件的复杂性 ， 引发因素的偶然性和突发性 ， 监测手段的单一性 ， 以及施救措施的滞后性 ， 很多地质灾害和工程事故来不及预警就发生了 。 事故发生后 ， 施救措施受各方面因素制约 ， 灾害和事故进一步扩大 ， 伤亡无法及时救治 ， 经济损失无法避免 。 1999年中华人民共和国国土资源部发布了《地质灾害防治管理办法》（第4号令） ， 2003年11月24日中华人民共和国国务院同时发布了《建设工程安全生产管理条例》（第393号令）和《地质灾害防治条例》（第394号令） 。 这些办法、条例出台后 ， 工程建设引发的地质灾害和工程事故数量明显下降 ， 但还是时有发生 。
2005年7月21日 ， 广州珠海城广场基坑南侧倒塌 ， 5人受伤 ， 6人被埋 ， 其中3人被消防人员救出 ， 另3人不幸遇难；2008年11月15日 ， 正在施工的杭州地铁湘湖站北基坑发生大面积坍塌事故 ， 造成21人死亡 ， 24人受伤 ， 直接经济损失4961万元；2015年8月12日 ， 陕西省商洛市山阳县中村镇烟家沟村陕西五洲矿业股份有限公司生活区附近突发山体滑坡 ， 150万方土石掩埋了厂区15间职工宿舍、3间民房 ， 8人遇难 ， 57人失踪；2015年12月20日 ， 位于深圳市光明新区余泥渣土受纳场发生渣土体大面积滑动 ， 造成73人死亡 ， 4人下落不明 ， 17人受伤 ， 直接经济损失为8.81亿元；2017年6月24日 ， 四川阿坝茂县发生山体垮塌的滑坡灾害 ， 造成62户农房被掩埋 ， 100多人失联 。 深入分析这些地质灾害和工程事故 ， 除管理不到位、设计施工存在不足外 ， 根本问题是传统的静态、断续、离线、易干扰、易失效的人工监测手段单一、监测频率过大、预报预警通道不畅 ， 不能满足地质灾害和工程事故预警预报的精准性、及时性、智能化的要求 。 随着工程建设的纵深发展 ， 工程建设引发的地质灾害和工程事故已经严重威胁公共安全 ， 特别是城镇、交通等公共安全 。 因此 ， 全面推广应用动态、连续、在线、少干扰、难失效的自动化监测方法势在必行 。
深圳市地质局地质灾害自动监控中心于2013年对深圳市盐田区一期5个边坡进行了自动化监测系统的开发 ， 开启了深圳市边坡及地质灾害自动化监测的序幕 。 随后 ， 对盐田区二期、三期15个边坡 ， 深圳市宝安区的一期5个边坡 ， 深圳地铁10号线梅创区间隧道、深圳市地铁6号线松岗站深基坑、深圳市地铁20号线会展北站深基坑等工程实施了自动化远程监控和预警；于2017年 ， 与地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室（成都理工大学）合作研发了地质灾害与工程结构安全自动化监测预警平台 ， 进一步完善了自动化监测技术支撑体系 。 2018年 ， 深圳市南山区一期建设的6个边坡和平山垃圾填埋场 ， 深圳技师学院边坡 ， 以及深圳市洪湖水质净化厂深基坑等多项工程成功在新的预警平台上线运行 。
为提高公共安全意识和应急保障能力 ， 提升地质灾害防治和工程建设安全自动化监测的技术水平 ， 促进自动化监测技术的交流与提高 ， 从而达到自动化监测技术的系统化、规范化和标准化 ， 深圳市地质局组织了本局和成都理工大学等单位的专家、学者编写了本书 。 全书共7章 ， 第1章论述了边坡灾害与基坑自动化监测的基本概念、基本原理、各行业自动化监测技术的发展状况和自动化监测技术推广应用中存在的问题；第2章介绍了课题组自主研发的自动化监测网络系统与预警平台；第3章介绍了自动化监测设备及辅助设施（备）；第4章介绍了各种自动化监测方法；第5章介绍了自动化监测数据的处理方法与预警等级划分；第6章介绍了自动化监测成果输出；第7章介绍了边坡工程和基坑工程自动化监测工程实例 ， 展示了自动化监测工程实践的过程与成果 。
本书大纲编制、内容提要、前言、统稿由金亚兵完成；第1章绪论 ， 由金亚兵完成；第2章网络系统与预警平台 ， 由龚淑云、梁军、冷小鹏完成；第3章监测设备及辅助设施（备） ， 由金亚兵、刘懿俊、魏会龙完成；第4章监测方法 ， 由金亚兵、刘家国、刘震涛完成；第5章监测数据处理与预警 ， 由晏晓红、荣延祥完成；第6章监测成果输出 ， 由金亚兵、杨傲、钟柏强完成；第7章工程实例 ， 由周金文、阮建军、王伟垣、劳丽燕完成 。 全书校对工作及出版相关事宜由劳丽燕完成 。
本书在编制过程中 ， 参阅了国内外诸多相关文献 ， 谨此 ， 向文献作者表示崇高的敬意和衷心的感谢!本书的编制也得到了地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室（成都理工大学）、深圳市住房和建设局、深圳市规划和自然资源局、深圳市地铁集团公司、深圳市市政工程质量安全监督总站、深圳市盐田区住房和建设局、深圳市罗湖区环境保护和水务局、深圳市福田区住房和建设局、深圳市南山区住房和建设局、深圳市规划和自然资源局宝安管理局、深圳市大鹏新区建筑工务局、深圳技师学院、中铁二局等单位的大力支持 ， 在此一并表示衷心的感谢!
本书的编著和出版得到了深圳市地质局地质工程院士工作站的大力支持 ， 在此表示诚挚的感谢!
由于编著者水平所限 ， 书中恐有不足和错漏之处 ， 敬请读者批评指正 。
作 者
2019年4月
目 录
序
前 言
名词解释
第1章 绪论
1.1 边坡灾害与基坑自动化监测的基本概念
1.2 边坡灾害与基坑自动化监测技术的基本原理
1.3 各行业自动化监测技术发展状况
1.3.1 地下水自动化监测技术发展状况
1.3.2 地面沉降自动化监测技术发展状况
1.3.3 大坝自动化监测技术发展状况
1.3.4 地铁（隧道）自动化监测技术发展状况
1.3.5 边坡灾害自动化监测技术发展状况
1.3.6 基坑自动化监测技术发展状况
1.4 边坡灾害与基坑自动化监测技术推广应用存在的问题
1.4.1 边坡灾害自动化监测推广应用存在的问题
1.4.2 基坑工程自动化监测推广应用存在的问题
第2章 网络系统与预警平台
2.1 概述
2.1.1 总体网络结构
2.1.2 系统功能模块
2.2 自动化监测的网络系统
2.2.1 基本层次结构
2.2.2 物联网技术应用
2.2.3 云计算应用
2.3 预警预报平台
2.3.1 基本需求
2.3.2 平台架构
【监测|地灾防治和深基坑工程，这本边坡好书很实用！】2.3.3 平台开发设计
2.3.4 调试部署
2.3.5 安全运行维护
2.3.6 功能展示
第3章 监测设备及辅助设施（备）
3.1 概述
3.2 监测设备及辅助设施（备）的基本要求
3.2.1 监测设备及辅助设施（备）的基本性能及维护要求
3.2.2 数据采集设备技术性能要求
3.2.3 监测管理中心的设备（施）要求
3.2.4 设备标识??
3.2.5 设备试验方法
3.2.6 监测系统安装调试
3.2.7 监测系统现场考核及验收
3.3 自动化监测的形变及位变监测设备
3.3.1 ＧＮＳＳ接收机
3.3.2 拉线式位移计
3.3.3 静力水准仪
3.3.4 导轮式固定测斜仪
3.3.5 盒式测斜仪
3.3.6 裂缝计
3.3.7 三维激光扫描仪
3.3.8 智能全站仪
3.4 力变监测设备
3.4.1 钢筋计
3.4.2 表面应变计
3.4.3 锚索测力计
3.4.4 轴力计
3.4.5 土压力盒
3.5 水变监测设备
3.5.1 渗压（水位）计
3.5.2 降雨量监测站
3.6 辅助设施（备）
3.6.1 数据采集设备
3.6.2 数据传输设备
3.6.3 终端设备
3.6.4 防雷设施
3.6.5 供电设施
3.6.6 线材
3.6.7 管材
3.6.8 电柜电箱
第4章 监测方法
4.1 概述
4.2 监测类别划分
4.3 形变和位变（位移）监测
4.3.1 形变监测
4.3.2 位变监测
4.4 力变监测
4.4.1 支护桩（墙）弯矩监测
4.4.2 内支撑轴力监测
4.4.3 锚杆及土钉拉力监测
4.4.4 土压力监测
4.5 水变（降雨和地下水）监测
4.5.1 降雨监测
4.5.2 地下水水位监测
4.5.3 地下水孔隙水压力监测
4.6 监测频率
4.7 监测阈值（报警值）
第5章 监测数据处理与预警
5.1 概述
5.2 监测数据预处理
5.2.1 粗差的检验和剔除
5.2.2 监测数据的插补
5.2.3 监测数据平滑
5.2.4 监测数据小波滤噪
5.3 监测数据分析与预测
5.3.1 概述
5.3.2 回归分析法
5.3.3 时间序列分析模型
5.3.4 灰色系统分析模型
5.3.5 Ｋａｌｍａｎ滤波模型
5.3.6 人工神经网络模型
5.3.7 支持向量机
5.4 自动化监测预警
5.4.1 监测预警方法分类
5.4.2 基于固定阈值的监测预警
5.4.3 基于模型预测结果的预警
5.4.4 预警级别的划分
第6章 监测成果输出
6.1 概述
6.2 监测成果的基本内容要求
6.2.1 编制依据
6.2.2 工程概况
6.2.3 监测对象及内容
6.2.4 监测设备选型及布置
6.2.5 监测频率
6.2.6 监测阈值（报警值）
6.2.7 监测结果分析
6.2.8 结论与建议
6.3 监测成果的输出格式
6.3.1 监测成果的表达形式
6.3.2 监测成果的表达内容
6.3.3 图表格式
第7章 工程实例
7.1 概述
7.2 边坡工程实例
7.2.1 监测成果编制依据
7.2.2 工程概况
7.2.3 监测对象及监测内容
7.2.4 监测设备选型及布置
7.2.5 监测频率
7.2.6 监测预警和报警值（阈值）
7.2.7 监测工作量及监测数据分析
7.2.8 结论与建议
7.3 基坑工程实例
7.3.1 监测成果编制依据
7.3.2 工程概况
7.3.3 监测对象及监测内容
7.3.4 监测设备选型及布置
7.3.5 监测频率
7.3.6 监测预警和报警值（阈值）
7.3.7 监测数据分析
7.3.8 结论与建议
7.4 总结及展望
参考文献
附录
附录1 时报图表样版
附录2 日报图表样版
附录3 月报图表样版
版本信息
责任编辑：罗军燕 等
版次：2019年7月北京第1版
印次：2019年7月北京第1次印刷
定价：138.00元
书号：ISBN 978－7－116－11507－1
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