深层水平位移监测应用方案

一、项目背景与行业痛点

边坡、滑坡体、大坝、堤防、铁路路基、深基坑围护结构及其他岩土工程在施工和长期运行过程中，可能受到开挖卸荷、地下水变化、降雨入渗、坡脚扰动、填筑荷载、库水位变化、土体固结、岩土体蠕变以及支护体系受力调整等因素影响，在地表以下不同深度产生水平位移。

与单纯地表位移不同，深层水平位移能够揭示岩土体或支护结构内部的变形分布。对于边坡和滑坡监测，地表GNSS或裂缝监测可以发现表面已经发生移动，但无法单独回答“变形从地下哪个深度开始”“潜在剪切集中区位于何处”“上部土体是否发生整体滑移”等问题。对于基坑工程，围护墙顶部水平位移正常，也不能直接证明围护结构深部没有发生明显侧向弯曲。

因此，深层水平位移监测的核心目标并不是简单获得某一个深度的倾角，而是建立“深度—水平位移”剖面，通过不同深度长期连续变化识别岩土体或支护结构内部变形位置、变形范围和发展趋势。

传统人工测斜通常在测斜管内使用活动式测斜仪，人工按照固定深度间隔逐点读取。这种方法具有成熟的工程应用基础，但监测周期通常受到人员组织、天气、现场安全和测量时间影响，难以获得小时级甚至更高时间分辨率的连续变形过程。

特别是在强降雨边坡、高陡矿山边坡、深基坑开挖、水库水位快速变化等阶段，深层位移可能在人工监测间隔内发生明显发展。如果只能依赖数日或数周一次的人工观测，可能难以及时识别变形速率由缓慢转向加速的过程。

S-CGINC01深层水平位移监测系统采用导轮式固定测斜仪阵列作为现场感知核心。多个固定测斜单元沿测斜管按设计深度分层布置，每个传感器连续测量A、B两个正交方向倾角变化，并通过测段长度与倾角变化关系计算各测段水平位移增量，沿深度方向积分形成完整深层水平位移曲线。

系统能够回答传统单一表面监测难以回答的关键工程问题：

变形发生在哪个深度 → 哪一段位移最大 → 变形方向是什么 → 深部是否稳定 → 是否形成明显剪切集中区 → 位移是持续缓慢发展还是正在加速 → 多个深度是否同步变化。

需要特别说明的是，固定测斜仪直接测量的是倾角，而不是直接输出某一点的绝对水平坐标。水平位移结果需要在明确初始姿态、传感器间距、测斜管方向和稳定参考端的基础上，通过沿深度积分计算获得。

因此，可靠的深层水平位移监测不仅取决于测斜仪精度，还取决于钻孔位置、测斜管埋设质量、导槽方向、管体与周围岩土体耦合、稳定参考段、传感器安装方向、零点建立和长期维护质量。

本项目通过S-CGINC01固定测斜仪阵列、RS485数据采集、通信网络及SIYB®数据管理平台，建立“地下分层倾角感知—水平位移积分—位移剖面—速率分析—剪切集中区识别—趋势预警—现场复核”的深层水平位移综合在线监测体系。

二、建设目标与监测目标

1. 建设目标

建设覆盖测斜孔、固定测斜仪阵列、现场数据采集、通信网络和软件平台的深层水平位移综合在线监测系统，实现岩土体或支护结构内部不同深度水平变形连续自动观测。

系统应在统一初始基准下长期记录各深度双轴倾角变化，并自动转换为分层水平位移、累计水平位移和深层位移曲线。

系统应保留原始倾角数据和计算后的水平位移结果，使工程人员能够对算法、初始状态和位移曲线进行复核，而不是只保留最终报警值。

2. 监测目标

连续监测不同深度A轴、B轴倾角变化。

计算各测段水平位移增量。

形成A方向和B方向累计水平位移曲线。

计算二维水平位移矢量及主变形方向。

识别最大水平位移深度。

识别位移梯度明显集中的深度区间。

分析潜在剪切带或滑动集中区。

计算不同深度位移变化速率。

分析深部、浅部变形是否具有协同性。

判断变形是否具有持续性和加速趋势。

最终使系统能够回答：

岩土体内部哪里在动 → 动了多少 → 向什么方向移动 → 哪个深度变化最快 → 深部是否稳定 → 变形范围是否向其他深度发展 → 是否需要提高现场巡查和其他监测频次。

三、需求分析

1. 深层水平位移与表面位移必须区分

GNSS、全站仪和地表位移传感器主要反映地表或者结构外部特定测点位移；固定测斜系统反映测斜管沿深度方向的内部侧向变形。

两类监测属于互补关系。

边坡综合在线可采用：

GNSS表面位移＋深层水平位移＋裂缝＋降雨＋地下水

构建由地表到深部的完整变形监测体系。

2. 必须明确稳定参考端

倾角积分得到的是相对于参考端的水平位移。

边坡、路基及土体钻孔通常希望测斜管底部进入稳定层，使孔底作为深层稳定参考位置。

如果整个钻孔范围均可能发生整体移动，则单纯依靠孔内倾角积分只能获得相对变形，不能独立恢复整个测斜孔的绝对平移量。

这类场景应结合孔口GNSS、全站仪或其他表面位移数据对整体平移进行约束。

3. 测斜管必须与被监测对象可靠耦合

如果测斜管与钻孔之间存在空洞、回填松散或局部脱空，测斜管可能不能真实跟随周围岩土体变形。

因此钻孔施工、测斜管安装和管周回填质量直接决定数据代表性。

4. 测斜管导槽方向必须统一

固定测斜仪通常沿测斜管导槽确定A轴和B轴方向。

施工时应根据预计主要变形方向确定A+、A-、B+、B-实际工程方位，并在竣工资料中记录。

如果不同测点方向定义混乱，即使每支仪器自身数据正确，也可能造成最终位移方向错误。

5. 测斜管扭转需要控制

深孔安装过程中测斜管可能产生轴向扭转，使不同深度导槽方向发生变化。

严重扭转会影响双轴位移方向解释，因此施工过程应控制测斜管方向，并根据项目精度要求进行方向复核。

6. 传感器布置间距应与预期变形带厚度匹配

固定测斜仪并不一定需要从孔口到底部完全等间距布设。

对于已知可能存在软弱夹层、滑带、基坑最大弯矩区或重点土层的工程，可在关键深度适当提高测点密度。

传感器间距越大，对局部薄层剪切变形的空间分辨能力越低。

7. ±30°属于倾角量程，不是水平位移量程

S-CGINC01双轴测量范围为±30°。

水平位移量程取决于测段长度、倾角变化、安装形式和整个测斜管几何条件，因此不能将“±30°”直接转换成一个固定的毫米级系统位移量程。

8. 0.001°分辨率不能直接等同于最终位移精度

角度分辨率只是单个测斜单元数字输出能力。

最终水平位移结果还受到测段长度、多个传感器误差积分、测斜管施工、零点、安装方向和温度影响。

因此工程文件中应区分：

角度分辨率。

单传感器角度精度。

积分后的系统水平位移精度。

9. 深度越大越要关注累计误差

水平位移曲线由多个测段逐层积分形成。

如果每个测段均存在少量角度偏差，随着积分段数增加，误差可能累积。

因此长期监测更应关注相对于初始状态的变化量，而不是将安装后的绝对倾角直接解释为结构位移。

10. 自动监测不能替代人工复核和工程判断

平台发现某一深度位移突变后，应检查传感器状态、相邻深度数据、表面位移、裂缝和现场实际情况。

监测报警属于工程风险提示，不直接等同于滑坡、基坑失稳或坝体破坏结论。

四、总体解决方案

S-CGINC01深层水平位移监测系统采用“测斜孔＋测斜管＋导轮式固定测斜仪阵列＋RS485通信＋数据采集设备＋通信网络＋SIYB®数据管理平台”的总体技术路线。

首先根据工程地质、支护结构和预期变形模式设计测斜孔位置及深度。对于岩土体监测，测斜孔宜穿过可能变形层，并根据条件进入相对稳定层，为位移积分提供稳定参考。

测斜管安装完成后，将多个导轮式固定测斜仪按照设计深度安装在管内。传感器导轮与测斜管导槽配合，使测斜仪能够随管体局部倾斜同步变化。

每个传感器连续输出双轴倾角。

数据采集设备通过RS485总线读取不同深度传感器数据，并统一添加测点编号、深度、时间和状态信息。

平台根据各传感器初始倾角和当前倾角变化，结合测段长度计算分层水平位移，再按照稳定参考端方向逐层积分形成完整深层水平位移剖面。

总体技术链路为：

岩土体/支护结构 → 测斜管变形 → 固定测斜仪双轴倾角 → RS485采集 → 倾角变化量 → 分层位移 → 深度积分 → 深层水平位移曲线 → 最大变形深度 → 位移速率 → 趋势预警 → 人工复核与工程处置。

五、系统架构设计

1. 工程变形感知层

由测斜管和导轮式固定测斜仪阵列组成。

测斜管与周围岩土体、坝体填筑体或围护结构形成可靠连接，使结构内部侧向变形传递到测斜管。

2. 分层倾角测量层

固定测斜仪按照不同深度布设，实时测量A、B两个正交方向倾角。

3. 数据采集层

多个测斜仪通过RS485形成现场通信网络，由采集设备统一获取数据。

4. 通信网络层

根据工程条件采用蜂窝网络、以太网或有线通信，将现场数据实时上传管理平台。

5. 位移解算层

完成零点处理、倾角变化、分段水平位移、累计积分、双轴矢量合成及速率分析。

6. 数据管理层

保存原始倾角、初始基线、传感器深度、位移结果、设备状态及维护记录。

7. 工程应用层

SIYB®数据管理平台完成深层位移剖面、时间序列、预警、报表和多参数综合在线。

六、监测内容与监测方法

1. A轴倾角

测量固定测斜仪A轴方向相对于竖直方向的倾角。

A轴通常建议与工程预计主位移方向保持一致，例如边坡顺坡方向或基坑围护墙垂直方向。

2. B轴倾角

B轴与A轴正交，用于获取横向位移分量。

双轴数据共同用于判断实际水平移动方向。

3. 分层水平位移

根据单个测段长度和倾角相对于初始状态的变化，计算对应深度段水平位移增量。

4. 累计深层水平位移

从稳定参考端逐层积分，得到不同深度相对于参考端的累计水平位移。

5. 水平合位移

将A、B两个方向位移分量合成，形成二维水平位移幅值。

6. 位移方向

根据A、B方向位移分量计算水平位移方向，判断岩土体主要运动方向。

7. 最大位移深度

自动识别整个测斜孔中水平位移幅值最大的深度位置。

8. 位移梯度

比较相邻深度水平位移差，识别位移变化集中区。

9. 位移速率

比较不同时间窗口的深层水平位移曲线，计算各重点深度的位移发展速度。

10. 表面或孔口位移

高要求项目可通过GNSS或全站仪同步监测孔口水平位移，用于约束整个测斜孔的整体平移量。

七、技术原理与算法模型

1. 固定测斜基本原理

设某一测段长度为L，传感器相对于竖直方向的A轴倾角为θA，B轴倾角为θB。

如果以初始时刻t0作为基准，则不直接使用当前绝对倾角作为工程位移，而是比较当前角度与初始角度之间的变化。

2. A方向测段水平变化

对于第i个测段：

Δx_i(t) = L_i[sinθ_Ai(t) - sinθ_Ai(t0)]

小角度条件下，可近似表示为：

Δx_i ≈ L_i × Δθ_Ai

其中Δθ采用弧度。

3. B方向测段水平变化

同理：

Δy_i(t) = L_i[sinθ_Bi(t) - sinθ_Bi(t0)]

4. 深度累计位移

假设孔底进入稳定层，并以孔底作为积分基准，则某一深度j的累计位移可以由其下方各测段变化逐段累加得到：

X_j = ΣΔx_i

Y_j = ΣΔy_i

积分方向和正负号应根据项目传感器编号和坐标定义统一配置。

5. 水平合位移

D_H,j = √(X_j² + Y_j²)

该参数反映某一深度累计水平移动幅值。

6. 位移方位

可根据：

α_j = atan2(Y_j, X_j)

计算某一深度水平位移方向。

软件输出前应将传感器局部A/B坐标转换到工程坐标系或顺坡/横坡方向。

7. 相邻深度位移差

定义：

ΔD_i = D_i - D_i+1

相邻深度长期出现明显位移差时，说明该区段变形集中，应重点分析是否存在剪切变形带。

8. 位移梯度

可定义：

G_i = ΔD_i / Δz

用于评价单位深度范围内水平位移变化程度。

位移梯度明显增大可以作为识别潜在剪切集中区的辅助指标，但不能单独据此确定地质滑面。

9. 位移速率

对于某一重点深度：

V(z) = [D(z,t2)-D(z,t1)] / (t2-t1)

可使用mm/h、mm/d或mm/月等单位，根据工程变形速度确定。

10. 位移加速度

a(z) = [V(z,t2)-V(z,t1)] / (t2-t1)

如果重点深度位移持续增加且速率连续上升，应提高风险关注等级。

11. 整体平移与内部变形的区分

如果整个测斜孔所有深度几乎保持相同姿态并发生整体平移，仅靠孔内倾角变化可能无法完整识别绝对平移。

此时应结合孔口GNSS、全站仪或其他表面位移测量。

因此：

固定测斜仪擅长识别内部变形分布。

GNSS/全站仪擅长提供表面绝对位移约束。

两者联合能够形成更加完整的三维变形解释。

八、系统功能设计

系统支持多个测斜孔和多个深度固定测斜仪自动采集。

支持A轴、B轴原始倾角实时显示。

支持不同深度水平位移自动积分。

支持A方向位移曲线。

支持B方向位移曲线。

支持二维水平合位移曲线。

支持当前深度位移剖面。

支持不同日期位移剖面叠加。

支持最大位移深度自动识别。

支持位移梯度分析。

支持重点深度位移速率分析。

支持累计位移、阶段增量、速率和设备状态预警。

支持按小时、日、周、月及项目周期查询历史数据。

支持传感器深度、安装方向、初始零点、维护和校准记录管理。

支持原始角度数据和位移计算结果分别导出。

当设备异常、通信异常或者数据无效时，平台应明确标识数据状态，不得使用历史数据继续冒充当前实测值。

九、硬件组成与配置方案

1. S-CGINC01导轮式固定测斜仪

按照不同深度安装于测斜管内部，连续监测双轴倾角变化。

2. 测斜管

作为固定测斜仪安装和岩土体变形传递结构。

管体规格、导槽形式和连接方式应与固定测斜仪导轮结构匹配。

3. 传感器连接组件

用于固定不同深度测斜单元并保持设计间距。

长期运行过程中应保证连接结构不会产生明显松动和自由摆动。

4. RS485通信总线

连接各固定测斜仪和现场采集设备。

深孔线路应做好防水、拉力释放和连接可靠性设计。

5. 数据采集与通信单元

统一采集多个深度传感器数据，并通过蜂窝网络、以太网或有线网络上传平台。

6. 户外机箱

用于采集、通信、电源和防护设备安装。

7. 市电或太阳能供电系统

根据现场供电条件配置。

太阳能项目应按照整站实际平均功耗、通信功耗和当地连续阴雨条件进行容量设计。

8. GNSS表面位移监测单元

大型边坡、坝体和路基项目可选配GNSS，用于获取孔口或地表绝对位移。

9. 雨量和水位监测单元

边坡、坝体和堤防项目可同步监测降雨、地下水位或库水位，辅助分析深层位移诱因。

十、核心设备参数

1. S-CGINC01导轮式固定测斜仪

系统型号：S-CGINC01。

核心传感器：导轮式固定测斜仪阵列。

测量轴数：双轴。

测量范围：±30°。

测量精度：<0.1%FS。

角度分辨率：0.001°。

工作温度：-30～+80℃。

工作电源：DC 8～30V。

通信接口：RS485。

外径：约35mm。

总长：约820mm。

主体材料：304不锈钢。

防护等级：IP68。

耐水压：＞1MPa。

2. 精度解释

附件精度指标采用<0.1%FS表示。

FS具体换算定义应以最终供应商产品技术文件和配置清单为准，不建议在缺少供应商明确定义的情况下自行将其换算成某一个绝对角度误差。

3. 位移精度解释

系统没有一个脱离传感器间距和测斜孔深度即可固定声明的统一“毫米级深层位移精度”。

最终位移性能取决于：

单传感器角度精度＋测段长度＋传感器数量＋零点稳定性＋测斜管安装＋积分长度＋环境条件。

设计院及招标文件如果要求最终系统水平位移精度，应结合实际孔深、传感器间距和系统误差模型提出项目级验收指标。

十一、软件平台与数据展示

SIYB®数据管理平台按照“项目—监测区域—测斜孔—深度—传感器”的层级建立深层位移数据模型。

项目总览显示各测斜孔当前最大水平位移、最大位移深度、近期最大位移速率和设备运行状态。

测斜孔详情页面以深度为纵轴、水平位移为横轴显示深层位移剖面。

平台可分别显示A方向、B方向以及水平合位移曲线。

支持同一测斜孔多个日期曲线叠加，例如：

初始基线。

开挖前。

第一阶段施工。

强降雨后。

当前状态。

通过多期曲线叠加，可以直观看出变形首先从哪个深度开始，以及变形范围是否逐步扩大。

重点深度可以单独生成“时间—位移”曲线，用于分析累计位移和发展速率。

平台还可将降雨、水位、GNSS地表位移等数据与深层位移时间序列叠加，实现工程诱因分析。

十二、数据分析与智能应用

1. 深层位移剖面分析

通过深度—位移曲线识别岩土体内部变形分布。

如果上部位移较大、下部逐渐收敛到稳定值，可进一步分析潜在变形范围。

2. 剪切集中区识别

当相邻深度之间水平位移差长期显著增大时，说明该区段存在较强剪切变形。

结合地层、软弱夹层、地下水和工程地质资料，可辅助分析潜在滑动带位置。

监测系统只能识别变形集中区，最终滑面判定仍需工程地质和专业分析。

3. 变形发展深度分析

将不同日期位移剖面叠加，可以判断变形是否由浅部逐渐向深部发展。

4. 地表与深层协同分析

如果GNSS地表位移增加，同时深层测斜在特定深度出现明显剪切变形，能够更加完整地判断边坡或路基内部变形机制。

5. 降雨关联分析

边坡项目可将累计降雨和深层位移叠加。

重点分析强降雨后不同深度位移是否存在响应延迟，以及位移速率是否随持续降雨增大。

6. 地下水关联分析

将地下水位、孔隙水压力与深层水平位移联合分析，可以研究水位升高是否对应软弱层剪切变形增强。

7. 基坑开挖阶段分析

按照开挖深度、支撑施工和拆撑阶段标记时间轴，比较围护结构不同施工阶段的深层侧向位移曲线。

8. 多孔空间比较

大型边坡或长距离工程可以设置多个测斜孔。

通过多个孔位最大位移深度、方向和速率的空间比较，判断变形区域边界和主要发展方向。

9. 长期蠕变分析

对于缓慢变形边坡、坝体和填筑路基，可以通过月度、季度和年度数据判断深层位移是否持续发展。

10. 异常传感器识别

如果单个深度突然出现大幅跳变，而上下相邻传感器及地表监测没有相应变化，应优先检查该测斜单元、通信或机械固定状态。

十三、预警机制与决策支撑

深层水平位移预警不宜仅采用一个“最大位移毫米值”。合理的工程预警应综合累计位移、位移速率、位移梯度、重点深度变化、地表位移以及环境诱因。

1. 单深度累计位移预警

当某一重点深度水平位移达到项目设计控制值时产生预警。

2. 最大水平位移预警

自动搜索整个测斜孔最大位移位置，并与工程控制值比较。

3. 位移速率预警

当重点深度单位时间新增水平位移明显增加时形成趋势预警。

4. 位移梯度预警

相邻传感器之间变形差突然增大时，可提示局部剪切变形集中。

5. 加速趋势预警

当连续多个分析周期满足：

V3 > V2 > V1

且累计位移持续向相同方向发展时，应提高风险关注等级。

6. 多孔联合判断

同一区域多个测斜孔在相近深度出现一致方向变形时，比单孔单点异常具有更强的工程意义。

7. 表里联合预警

边坡工程可以建立：

深层位移＋GNSS表面位移＋裂缝＋降雨＋地下水

的联合判断模型。

8. 数据质量预警

传感器离线、长期固定值、角度异常突跳、数据超量程及通信状态异常应优先识别为设备或数据质量事件。

9. 推荐处置流程

深层位移异常 → 检查原始双轴倾角 → 比较上下相邻深度 → 比较其他测斜孔 → 查看GNSS/裂缝等表面数据 → 对照降雨和水位 → 现场巡视 → 必要时人工测斜复核 → 专业工程分析 → 风险处置。

十四、项目实施方案

1. 工程地质资料分析

收集钻孔、地层、软弱夹层、地下水、边坡断面、支护结构及历史变形资料，判断预期变形深度和方向。

2. 测斜孔位置设计

边坡宜优先布置于重点变形剖面、历史裂缝区和潜在滑动区。

基坑应结合围护结构、开挖深度和重点监测断面确定。

3. 测斜孔深度确定

测斜孔深度应根据工程对象和预期变形范围确定。

需要采用孔底作为稳定参考时，应尽可能使孔底进入经工程分析确认的稳定地层。

4. 测斜管安装

测斜管连接应可靠，导槽连续。

A轴导槽宜根据预计主变形方向进行定向安装。

5. 管周回填或灌浆

土体钻孔内测斜管与孔壁之间应采用与项目设计相适应的材料填充，使管体能够真实跟随周围岩土变形。

同时应避免采用明显改变周围岩土变形特征的不合理高刚度局部处理。

6. 安装后稳定观察

测斜管施工和回填完成后，应根据工程条件留出合理稳定时间，再建立正式初始基线。

7. 固定测斜仪深度配置

根据地层、结构及可能变形区确定每支传感器安装深度。

重点剪切区可提高监测密度。

8. 方向核对

安装过程中逐个核对A+、A-、B+、B-与工程实际方位关系，并形成安装记录。

9. 地址及通信设置

为每支RS485测斜仪配置唯一设备地址，并建立“设备地址—安装深度—工程坐标方向”的对应表。

10. 初始零点建立

系统稳定后进行多次连续读取，建立初始角度基线。

不宜使用安装完成后的单次瞬时读数直接作为永久零点。

11. 人工同场比对

具备条件的项目可在安装初期采用人工活动式测斜仪或其他工程方法进行同孔、邻孔或对应结构比对。

12. 平台参数配置

设置孔号、传感器深度、测段长度、A/B方向、零点、计算方向和预警规则。

13. 联调测试

逐层核对原始角度、位移计算方向和深度排序，防止传感器地址与实际深度对应错误。

14. 工程验收

验收内容包括钻孔资料、测斜管安装、传感器深度、方向、设备型号、通信、初始值、平台曲线、报警功能及维护资料。

十五、运维服务保障

系统应建立测斜孔档案，包括孔号、坐标、孔深、地层、测斜管类型、导槽方位、传感器安装深度和设备序列号。

任何固定测斜仪提升、下放、更换或重新安装均应形成维护记录，并重新确认其深度和初始基准。

定期检查孔口保护结构，避免雨水、泥沙和人为异物进入测斜管。

检查现场机箱、供电、天线、RS485线缆及接头防水状态。

暴雨、洪水、爆破、地震或重大施工以后，应进行专项数据检查。

出现单个传感器长期漂移时，应比较上下相邻测点和人工复核结果，判断是否属于真实局部变形。

如果测斜管发生严重剪切变形，可能导致导轮式测斜仪无法正常通过、回收或调整。监测方案应结合预期最大变形考虑设备维护和可回收性。

边坡植被、施工堆载和现场排水系统发生重大变化后，应同步记录工程背景，以便解释位移数据。

十六、项目优势与方案价值

S-CGINC01采用固定式测斜仪阵列，可以将传统人工周期测斜扩展为连续综合在线监测，从而获得变形发展的完整时间过程。

双轴测量能够同时获取两个正交方向倾角变化，相比单轴监测可以更加完整地分析深部实际水平移动方向。

固定分层布置能够直接连续关注重点软弱层、潜在滑动带和围护结构关键深度，不需要每次人工将活动探头逐段下放。

通过深度积分可形成完整水平位移剖面，使平台不仅知道“有没有变化”，还能够知道“变化发生在哪个深度”。

通过多期剖面叠加可以观察变形由浅入深、由局部向整体扩展的过程。

通过位移梯度能够识别局部剪切集中区，为工程人员判断潜在变形层位提供数据依据。

与GNSS表面位移联合后，可以同时获得地表绝对位移和地下内部相对变形，提高边坡及路基变形解释能力。

与雨量、地下水和孔隙水压力联合后，可以从单纯“发现位移”进一步分析“为什么发生位移”。

十七、应用场景

1. 边坡深层水平位移监测

用于自然边坡、工程边坡、高陡边坡和滑坡隐患点地下变形长期综合在线。

通过多个深度固定测斜仪识别潜在滑动带和深部稳定层。

2. 大坝深层位移监测

用于土石坝、坝肩及相关填筑体内部水平变形监测，并结合水位、渗压及表面变形分析。

3. 堤防深层位移监测

用于河堤、海堤及防洪工程内部侧向变形监测，分析高水位或长期浸泡条件下堤体变化。

4. 铁路路基深层位移监测

用于高填方、软土、边坡路基及重点地质区段内部侧向位移监测。

5. 建筑基坑围护结构监测

测斜管可安装于围护结构或者相关土体中，连续监测不同开挖阶段深层水平位移曲线。

6. 矿山边坡监测

用于露天矿山高边坡、排土场及采矿扰动区域的深层变形连续监测。

7. 库岸滑坡监测

用于水库蓄水、降水过程中库岸边坡深部水平变形监测。

8. 地下工程及周边土体监测

用于隧道、地下工程施工过程中重点土层侧向变形监测。

十八、效益分析

采用固定式深层水平位移综合在线监测后，可减少部分高风险和高频人工测斜工作，提高变形数据时间连续性。

连续深层位移曲线可以识别人工周期测量之间发生的短期快速变化，尤其适用于强降雨、基坑快速开挖、水位变化和施工扰动阶段。

通过最大变形深度和位移梯度分析，可以提高对潜在剪切集中区的识别能力。

通过不同日期深层位移剖面叠加，可以更加直观地评价变形范围是否扩大。

通过位移速率分析，可以在累计位移尚未达到最终控制值时发现加速发展趋势。

通过多孔数据联合，可以分析区域变形范围，而不是只依赖单个钻孔判断。

通过表面GNSS与深部测斜组合，可以提高整体平移和内部剪切变形的区分能力。

综合在线数据可以形成长期工程档案，为施工控制、运营维护、治理设计和治理效果评价提供数据依据。

十九、标准规范与技术依据

1. GB 50497-2019《建筑基坑工程监测技术标准》

建筑基坑及周边环境监测可依据GB 50497-2019开展技术设计。

该标准设置深层水平位移监测相关技术内容，对测斜管埋设、测斜监测及工程预警具有直接参考意义。

2. GB 50026-2020《工程测量标准》

工程变形监测、测量基准和成果质量控制应结合GB 50026-2020执行。

3. 专项工程标准

边坡、大坝、堤防、铁路、矿山和基坑属于不同工程领域，实际项目还应执行所属行业现行设计、施工、监测和验收规范。

不能仅依据一部通用基坑监测标准覆盖所有应用领域。

4. 监测阈值依据

水平位移、位移速率和预警值应优先依据工程设计文件、专项监测方案、工程风险等级和主管行业标准确定。

设备供应商不宜给不同工程统一设置固定毫米级安全阈值。

5. 深层位移方法边界

固定测斜监测主要描述测斜管内部相对变形。

当测斜孔参考端不稳定或整个结构发生刚体平移时，应结合GNSS、全站仪等表面测量建立完整位移基准。

6. 推荐项目依据

• GB 50497-2019《建筑基坑工程监测技术标准》。
• GB 50026-2020《工程测量标准》。
• 项目所属行业现行边坡、大坝、堤防、铁路、矿山和地下工程技术标准。
• 工程地质勘察报告。
• 工程设计文件及专项监测方案。
• S-CGINC01深层水平位移监测系统产品说明书。
• 固定测斜仪供应商产品选型及通信技术资料。
• 测斜孔施工、安装及验收记录。

二十、成功案例

以下为典型应用案例（示例），用于说明深层水平位移监测的工程应用逻辑，不作为未经确认的S-CGINC01实际客户业绩。

案例一：强降雨后边坡特定深度出现剪切集中

某边坡测斜孔底部进入相对稳定层，在多个重点深度布设固定测斜仪。

连续强降雨以后，平台发现浅层多个测点发生水平移动，但在某一深度上下位移差尤其明显。

随着降雨持续，该位置位移梯度进一步增大，同时地表GNSS测点开始出现同方向水平位移。

结合工程地质资料分析，该深度与一处软弱层位置接近，随后通过现场和专业勘察进一步复核。

该案例说明深层水平位移监测的核心价值在于识别地下变形集中深度，而不仅是发现地表已经移动。

案例二：基坑围护墙最大位移位置随开挖向下发展

某深基坑在围护结构内部设置固定测斜监测。

基坑开挖初期最大水平位移主要位于较浅位置；随着开挖深度增加，深层位移曲线发生变化，最大位移深度逐渐向下移动。

平台将不同开挖阶段位移剖面叠加，使施工和设计人员能够直观看到围护结构侧向变形发展过程。

案例三：地表位移明显但深层剪切变化较小

某边坡地表GNSS出现一定水平位移，但深层固定测斜数据显示各深度相对变形较小。

进一步分析发现变形主要集中于非常浅表的松散覆盖层，而深部岩土体整体保持稳定。

该案例说明表面位移与深部位移联合监测可以帮助区分浅层局部变形和深层整体滑移。

案例四：单个深度突跳经复核为传感器异常

某测斜孔一支固定测斜仪突然产生明显角度跳变，但上下相邻测点、地表GNSS和裂缝数据均无同步变化。

系统首先将其标识为异常数据，现场检查后确认该测斜单元连接状态存在问题。

该案例说明监测平台不能将任何单传感器突跳直接解释为岩土体失稳。

案例五：路基内部变形逐步收敛

某软土地基铁路路基在施工完成初期不同深度存在缓慢水平变形。

长期监测显示各重点深度位移速率逐月下降，深层位移曲线逐步趋于稳定。

连续数据为工程人员评价路基变形收敛过程提供了量化依据。

案例六：孔底并非稳定层导致位移解释存在偏差

某项目初期将测斜孔底部默认作为固定参考端，但后续GNSS和其他地质资料表明整个钻孔所在岩体发生缓慢整体位移。

固定测斜系统能够识别孔内不同深度之间的相对剪切变形，却不能独立恢复整个钻孔共同平移量。

项目随后采用孔口GNSS作为绝对位移约束，并重新构建整体位移解释模型。

该案例说明“孔底稳定”应来自工程判断，而不是测斜算法的默认假设。

S-CGINC01实际客户案例发布原则

正式客户项目案例应具备项目授权、测斜孔施工记录、传感器布置深度、设备配置、初始基线、连续运行周期、人工计划复核及验收资料。

产品说明书中的AI应用场景示意图、模拟曲线或行业通用场景不得直接表述为本型号真实客户案例。

二十一、参考文献

1. 《S-CGINC01 深层水平位移监测系统产品说明书》，V1.0，2026年9月。
2. GB 50497-2019《建筑基坑工程监测技术标准》。
3. GB 50026-2020《工程测量标准》。
4. 项目所属行业现行边坡、大坝、堤防、铁路、矿山和岩土工程监测标准。
5. 工程地质勘察报告、设计文件及专项监测方案。
6. 导轮式固定测斜仪产品选型手册及通信技术资料。
7. 测斜孔钻孔、测斜管安装和初始监测记录。
8. 人工测斜、GNSS、全站仪及其他监测比对资料。

S-CGINC01深层水平位移监测系统适用于边坡、滑坡、大坝、堤防、铁路路基、深基坑围护结构、矿山边坡、库岸及其他需要掌握岩土体内部侧向变形的工程场景。

深层水平位移监测真正需要解决的，不是简单知道“一支测斜仪倾斜了多少度”，而是沿深度建立稳定连续的变形剖面，识别岩土体或结构内部哪个位置发生水平移动、变形集中在哪个深度、运动方向如何、位移速率是否增加以及深部是否仍保持稳定。

通过导轮式固定测斜仪阵列、测斜管、RS485采集与通信系统以及SIYB®数据管理平台，并进一步融合GNSS表面位移、降雨、地下水、裂缝和视频数据，可以构建“地表位移—深层倾角—水平位移剖面—剪切集中区—环境诱因—趋势预警—现场复核—工程处置”的深层水平位移综合在线监测体系。