大全!边坡、基坑及地灾深层水平位移监测:测斜仪原理、分类与选型指南

 

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深层水平位移监测——测斜仪

在岩土工程安全监测中,测斜仪主要用于监测岩土体及地下支护结构的深层水平位移,是深层位移监测中的核心设备之一,广泛用于基坑、高陡边坡、水库大坝、公路隧道、山体滑坡治理等场景。

但很多刚接触的朋友常会疑惑:测斜仪监测原理是什么?不同设备分别适合什么工况?各类设备之间有哪些差异?

 
 
 
 
 
 

测斜仪核心原理

所有深层位移监测设备基本上都是同一套测量原理:提前在岩土、坝体、基坑土体中钻孔预埋专用测斜管,当土体、岩体发生滑移变形时,测斜管会同步跟随土体产生侧向弯曲;设备内置重力感应传感单元,捕捉导管不同深度的倾斜角度,结合分段长度算法逐层累加,计算出各个深度的水平位移,以此定位滑动面、判断滑移速率。

系统主要由多节测斜仪、采集终端、钧雷光电云平台组成,7×24 小时全自动在线监测,提前预判滑坡、基坑坍塌、坝肩失稳等重大安全风险。

 

主流测斜仪分类

根据监测形式与传感方案区分,行业主流测斜仪共 3 大类,性能、造价、适用工况区别明显,先通过表格快速对比:

设备类型

优点

缺点

应用场景

人工 / 自动提拉测斜仪

一套设备多测孔复用、硬件投入低、无需长期布线供电

自动款配套设备成本增加;人工款无实时预警、人力消耗大

短期施工巡检、小型边坡、低成本阶段性观测

固定式测斜仪

长期数据稳定、全天候采集、多级云端预警

仅固定点位采集,无完整连续变形曲线

水库大坝、运营高速边坡、重点基坑永久监测

阵列位移计

整条测孔三维连续变形、精准锁定滑动面

整体定制不可拆分,采购运维成本偏高

高风险滑坡体、大型水利枢纽、长深度边坡专项观测

 

人工 / 自动提拉测斜仪

分为人工手动提拉、绞车自动提拉两种版本,整套由伺服传感探头、牵引线缆、读数 / 采集主机组成。人工款依靠绞手动下放提拉探头分段读数;自动提拉款配套电动绞车设备,可定时自动下放采集数据,两类探头均可轮换在多个测孔使用。

①优点:

○ 单套探头可覆盖多个监测孔,硬件采购总成本更低;

○ 无需长期预埋线缆、配套供电设备,野外临时观测部署灵活;

○ 设备轻便易转运,适配多点位流动巡检作业;自动款可减少现场人工到场频次。

②缺点:

○ 人工提拉完全依赖人员到场,暴雨、偏远点位无法及时获取数据;

○ 无论人工还是自动提拉,均无法实现 7×24 小时不间断实时监测,突发滑移存在预警滞后;

○ 测量存在时间间隔,两次测量中间的土体变形无法捕捉。

 

固定式测斜仪

多支独立 MEMS 传感单元按监测深度串联连接,分段固定预埋在测斜管内部,线缆引出接入采集终端,常年埋置孔内持续采集数据并实时上传监测云平台,适配各类自动化长期在线监测项目需求。

①优点:

○ 7×24 小时全自动不间断采集,无需频繁人工下井;

○ 各测斜仪之间通过线缆串联,无需布设多条线缆

○ 各传感单元独立工作,单点损坏仅单独更换,运维成本可控;

②缺点:

○ 仅能采集预设固定点位数据,两点区间土体变形无法获取;

 

阵列位移计

一体化柔性杆件,每米等距串联三轴 MEMS 传感单元,标准成品需根据测孔深度工厂整体定制,不可现场拆分;杆件一次性下放至测斜管,单总线统一出线采集,可同步获取全深度三维变形,系统自动拟合完整滑移曲线,精准定位滑动面深度。

①优点:

○ 整条测孔无间断连续变形数据,同步采集水平 + 竖向三维位移,滑动面定位精度高;

○ 孔内仅一根主线缆,管线铺设简洁,现场施工效率更高;

○ 全自动在线监测,数据实时接入钧雷光电云,自动生成滑移速率、深度分析图表。

②缺点:

○ 标准一体化款需按孔深定制,无法裁切复用,项目适配灵活性差;

○ 杆体局部传感故障需整根返厂维修,替换、运维成本更高;

 

深层位移监测系统组成

 

 

一套标准化深层滑移监测系统分为感知+传输+平台三层,全部监测数据统一接入钧雷光电云平台:

○ 感知层:人工 / 自动提拉探头、固定式测斜单元、阵列位移计,采集不同深度土体倾斜、位移原始数据;

○ 传输层:固定式、阵列位移计、自动提拉测斜仪支持 RS485 有线、LoRa 无线、太阳能低功耗终端传输;人工提拉测斜数据为现场存储,测量后批量导入云端;

○ 平台层:云端自动生成深度 - 位移曲线统计报表,自定义水平位移多级预警阈值;电脑、手机登录云平台远程查看,一键导出符合水利、交通规范的监测台账。

 

测斜仪选型指南

 

 

○ 选人工 / 自动提拉测斜仪:项目预算有限、仅需阶段性定期观测、短期工地施工、多测孔轮换巡检场景;控成本、测量频次低选人工款,减少外勤选自动款。

○ 选固定式测斜仪:水库大坝、运营高速边坡、大型深基坑长期自动化监测,仅监测关键断面定点变形,兼顾稳定与运维成本。

○ 选阵列位移计:项目预算高、滑坡风险高、需要完整连续变形曲线、大型水利枢纽、超长深度边坡专项监测。

测斜仪是基坑、边坡、大坝、隧道等岩土工程安全监测核心设备,行业监测技术正沿着人工测量 → 自动采集 → 连续感知 → 智能预警持续迭代。工程选型综合考量项目预算、监测周期、精度标准、自动化需求四大维度,匹配对应测斜方案,实现岩土深层变形精准监测与风险提前预警。

 

钧雷光电作为国内结构安全监测领域的领军企业,始终专注于光电监测技术的研发与创新。依托院士工作站和南科大联合实验室的技术优势,公司已形成覆盖沉降、挠度、倾角、振动等全维度的结构监测产品体系,服务于全国 22 个省市的数百个重点基建项目。