魏學(xué)勇 歐陽祖熙 周 昊 李 捷 韓文心

(中國(guó)地震局地殼應(yīng)力研究所,北京 100085)

三峽庫區(qū)崩滑地質(zhì)災(zāi)害變形監(jiān)測(cè)技術(shù)研究及應(yīng)用＊

魏學(xué)勇 歐陽祖熙 周 昊 李 捷 韓文心

(中國(guó)地震局地殼應(yīng)力研究所,北京 100085)

以三峽庫區(qū)巫山-萬州段為例,介紹了 GPS在滑坡變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用,并開展了 InSAR和聲發(fā)射技術(shù)在滑坡、危巖體變形監(jiān)測(cè)應(yīng)用的試驗(yàn)性研究。同時(shí),根據(jù)實(shí)際需要,還研制了基于 GPRS的地質(zhì)災(zāi)害無線遙測(cè)系統(tǒng),實(shí)踐證明,該系統(tǒng)具有工程應(yīng)用價(jià)值。

三峽庫區(qū);地質(zhì)災(zāi)害;變形;監(jiān)測(cè)技術(shù);應(yīng)用

1 前言

三峽水庫是世界上特大型水利樞紐工程之一。由于該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,河溪深切,坡陡谷深,加上降水充沛,是崩滑、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)[1]。三峽水庫建成后,庫水位將在 145～175 m之間變動(dòng),水位的驟然升降必然引起庫區(qū)周邊地區(qū)工程地質(zhì)水文地質(zhì)條件的變化,比如地下水滲流場(chǎng)的變化、巖土體物理力學(xué)參數(shù)的降低等,這些變化將導(dǎo)致原來較為穩(wěn)定的邊坡變得不穩(wěn)定,而且還可能誘發(fā)老滑坡重新復(fù)活。水位的波動(dòng)還將引起庫岸坍塌、庫岸后退等問題。這些問題嚴(yán)重影響庫區(qū)人民生命財(cái)產(chǎn)的安全,并關(guān)系到三峽庫區(qū)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和三峽工程最大效益的發(fā)揮。因此,在庫區(qū)開展崩滑地質(zhì)災(zāi)害變形監(jiān)測(cè)及預(yù)報(bào)預(yù)警具有重要的意義。

筆者所在課題組自 1998年以來一直在三峽庫區(qū)巫山、奉節(jié)、萬州等區(qū)縣開展崩滑地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警工作,并根據(jù)實(shí)際需要,將一些變形監(jiān)測(cè)的新技術(shù),如 InSAR干涉測(cè)量、聲發(fā)射技術(shù)和自動(dòng)遙測(cè)技術(shù)等引入到庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害變形監(jiān)測(cè)預(yù)警中,取得了重要成果。

2 GPS大地測(cè)量技術(shù)用于滑坡變形監(jiān)測(cè)

2.1 GPS監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)及施測(cè)

由于 GPS具有精度高、全天候、監(jiān)測(cè)點(diǎn)無須通視等優(yōu)點(diǎn),已在地殼形變、大地測(cè)量、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)、礦山測(cè)量等領(lǐng)域獲得了較為廣泛的應(yīng)用。

開展滑坡變形 GPS測(cè)量,首先要布設(shè) GPS監(jiān)測(cè)網(wǎng),一般按主滑動(dòng)方向和滑動(dòng)面布設(shè)測(cè)線,不同測(cè)線組成監(jiān)測(cè)網(wǎng)。為掌握滑坡的整體變形態(tài)勢(shì),一般在滑坡體的前緣、抗滑段、滑動(dòng)段以及后緣都要適當(dāng)布點(diǎn)。GPS變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)一般由基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)和變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)構(gòu)成?；鶞?zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)用于對(duì)整個(gè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)提供精確的坐標(biāo),通常埋設(shè)在穩(wěn)定的基巖上,或設(shè)在變形區(qū)以外,并且要求適合 GPS觀測(cè)和長(zhǎng)期保存;變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)是指位于滑坡、高邊坡或建筑物及地基上的變形監(jiān)測(cè)點(diǎn),點(diǎn)位一般根據(jù)監(jiān)測(cè)對(duì)象的形態(tài)特征、變形特征、周圍環(huán)境等因素來確定,變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)組成三角測(cè)量網(wǎng)以監(jiān)測(cè)滑坡體的變形和位移。

GPS監(jiān)測(cè)網(wǎng)的基準(zhǔn)和觀測(cè)圖形設(shè)計(jì)對(duì)監(jiān)測(cè)精度有較大的影響。對(duì)于全球性大地動(dòng)力學(xué)的、地殼形變 GPS觀測(cè)網(wǎng)須采用國(guó)家級(jí) GPS基準(zhǔn)點(diǎn),對(duì)于城市或工程應(yīng)用的 GPS監(jiān)測(cè)網(wǎng),如果沒有國(guó)家級(jí) GPS基準(zhǔn)點(diǎn),也可采用城市或工程用的控制點(diǎn)。筆者在應(yīng)用 GPS對(duì)萬州、巫山等處滑坡進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)時(shí),由于當(dāng)時(shí)三峽庫區(qū)首級(jí) GPS監(jiān)測(cè)網(wǎng)尚未建成,因此選用當(dāng)?shù)氐某鞘锌刂泣c(diǎn)作為 GPS測(cè)量的基準(zhǔn)點(diǎn) (表1)。

表 1 巫山新城區(qū)控制點(diǎn)(單位:m)Tab.1 Control point coordinates i n new district of W ushan county(un it:m)

GPS組網(wǎng)圖形設(shè)計(jì)有較大靈活性,主要有點(diǎn)連式、邊連式、環(huán)型網(wǎng)以及混連式。用戶可以根據(jù)監(jiān)測(cè)目標(biāo)、精度要求、儀器類型、儀器數(shù)量選用不同的組網(wǎng)方案。對(duì)于滑坡變形監(jiān)測(cè),筆者認(rèn)為適宜采用邊連式組網(wǎng)方式(圖 1),因?yàn)槠鋷缀螐?qiáng)度高、具有較多的復(fù)測(cè)邊和非同步圖形閉合條件,而且作業(yè)方法簡(jiǎn)單,擴(kuò)展速度較快,在實(shí)際工作中獲得了較多應(yīng)用。

圖1 GPS組網(wǎng)方式Fig.1 Networkingmode of GPS

為進(jìn)一步提高 GPS的測(cè)量精度,我們?cè)趯?shí)踐中還采取了以下措施：GPS監(jiān)測(cè)網(wǎng)的每個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)和變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)上都建有 GPS觀測(cè)墩,并設(shè)有強(qiáng)制對(duì)中裝置;通過接收機(jī)定向(指北方向)安置以抑制天線相位中心的偏離誤差;每次測(cè)量保證足夠長(zhǎng)的觀測(cè)時(shí)間 (一般不少于 2個(gè)半小時(shí));采用定機(jī)、定人、定時(shí)段進(jìn)行觀測(cè)。

2.2 滑坡 GPS變形監(jiān)測(cè)取得的初步成果

三峽庫區(qū)由于其特定的自然地理、構(gòu)造地質(zhì)、水文地質(zhì)條件,使該地區(qū)成為崩滑地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū)。其中,滑坡以萬州、云陽、奉節(jié)和巫山等區(qū)縣最為發(fā)育。據(jù)已有資料,萬州城區(qū)圈定的崩滑體有 186處,面積達(dá) 16.6 km2。目前,很多滑坡處于極限平衡狀態(tài),還有一些滑坡處于蠕滑階段,隨著庫水位的不斷抬升,滑坡處的地質(zhì)環(huán)境不斷惡化,可能導(dǎo)致這些滑坡變形加劇,甚至導(dǎo)致原來較為穩(wěn)定的邊坡變得不穩(wěn)定。

自 1998年以來,我們?cè)谌f州市國(guó)土及移民部門合作下開展了萬州區(qū)滑坡 GPS變形監(jiān)測(cè)示范研究,并把研究成果推廣應(yīng)用于巫山、奉節(jié)的崩滑地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警中,共建設(shè) 1 100個(gè) GPS監(jiān)測(cè)點(diǎn),覆蓋了近 100處大型滑坡[2]。圖 2為在巫山建設(shè)的 GPS變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)圖。圖 3為巫山滑坡 GPS監(jiān)測(cè)取得的初步成果。通過 GPS變形監(jiān)測(cè),可以從整體上把握研究區(qū)滑坡災(zāi)害點(diǎn)的分布、變形趨勢(shì)。

3 合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量(InSAR)技術(shù)的應(yīng)用

InSAR具有全天時(shí)、全天候工作能力,不受天氣氣候和白天黑夜的影響,具有其他傳統(tǒng)測(cè)量方法所無法比擬的空間連續(xù)覆蓋、高自動(dòng)化、高精度的監(jiān)測(cè)地表形變的能力,已經(jīng)在地殼形變測(cè)量領(lǐng)域獲得了較多的研究和應(yīng)用。我國(guó)一些學(xué)者已經(jīng)把合成孔徑雷達(dá)干涉技術(shù)應(yīng)用于地殼形變、地震形變測(cè)量、火山監(jiān)測(cè)以及地面沉降等觀測(cè)方面,并取得了一些較滿意的成果。研究結(jié)果也表明,InSAR在地殼形變、滑坡災(zāi)害變形監(jiān)測(cè)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

圖2 滑坡變形 GPS監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)Fig.2 GPSmonitoring net work for landslide deformation

圖 3 滑坡變形 GPS監(jiān)測(cè)變形等值線示意圖Fig.3 Defor mation contourmeasured by GPSmonitoring

三峽地區(qū)植被茂盛,雨水充沛,地貌變動(dòng)較大,不適于干涉雷達(dá) (InSAR)信號(hào)的獲取,而且配準(zhǔn)處理也比較困難。為此,我們采用角反射器技術(shù)以輔助進(jìn)行 InSAR信號(hào)處理。

角反射器是用三塊三角形金屬板制作的一種裝置(圖 4),它能把照射其上的雷達(dá)波按原方向發(fā)射回去,使發(fā)射信號(hào)得到顯著增強(qiáng),進(jìn)而在 SAR圖像上得以明確反映。角反射器具有對(duì)照方向適應(yīng)性廣、散射截面大、穩(wěn)定性高等特點(diǎn)[2-5]。

為探索角反射器干涉技術(shù)在滑坡變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用,中國(guó)地震局地殼應(yīng)力研究所與德國(guó)地球科學(xué)研究中心和英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院已就 InSAR技術(shù)用于監(jiān)測(cè)三峽工程萬州庫區(qū)滑坡監(jiān)測(cè)開展合作,在萬州和巫山等地安裝了 14個(gè)角反射器,多選在大型滑坡及穩(wěn)定性較差的庫岸段,以進(jìn)行試驗(yàn)監(jiān)測(cè)和研究。從 2005年開始以一個(gè)月的周期獲取 I NSAR數(shù)據(jù),同時(shí)還聯(lián)合進(jìn)行 GPS變形監(jiān)測(cè)作為對(duì)比。試驗(yàn)證明,這些角反射器可以在三峽庫區(qū) SAR遙感圖像上被準(zhǔn)確識(shí)別出來,通過影像數(shù)據(jù)干涉處理和修正,可以獲得角反射器所在位置的相對(duì)位移。

圖4 遙感角反射器安裝Fig.4 Instation of corner reflecor

4 聲發(fā)射技術(shù)用于危巖變形監(jiān)測(cè)

4.1 聲發(fā)射技術(shù)

巖石聲發(fā)射監(jiān)測(cè)技術(shù)利用測(cè)定危巖、滑坡巖體受力變形過程中所產(chǎn)生的微破裂信號(hào)強(qiáng)度、頻度、信號(hào)的頻譜特征及空間分布來判別巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性,最早應(yīng)用于礦山應(yīng)力測(cè)量,近 10多年來逐漸被應(yīng)用到崩塌、滑坡的監(jiān)測(cè)中。聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)作為巖體動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法具有以下特點(diǎn)[6]：

1)巖體聲發(fā)射技術(shù)是一種實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)方法,可以反映巖體穩(wěn)定性的發(fā)展趨勢(shì)和有效地預(yù)報(bào)巖體失穩(wěn)的危險(xiǎn)狀態(tài);

2)聲發(fā)射技術(shù)可以獲取巖體臨近失穩(wěn)階段的聲發(fā)射值等參數(shù),以更早地提供巖體受力損傷或破壞的信息,及時(shí)對(duì)邊坡巖體出現(xiàn)危險(xiǎn)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)。

3)相對(duì)于當(dāng)前其他檢測(cè)技術(shù)而言,巖體聲發(fā)射技術(shù)的單個(gè)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)范圍更大。通常情況下,巖體聲發(fā)射檢測(cè)的一個(gè)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)范圍以測(cè)點(diǎn)為中心,15～20 m為半徑的球體范圍以內(nèi),兩個(gè)測(cè)點(diǎn)間距可達(dá)30 m以上。

4)巖體聲發(fā)射技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)聲發(fā)射源定位,即通過所監(jiān)測(cè)到的信號(hào)推測(cè)出聲發(fā)射源所在的位置。

4.2 聲發(fā)射技術(shù)在萬州危巖變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

危巖作為三峽庫區(qū)主要地質(zhì)災(zāi)害之一,是地層組合、地貌特征、水動(dòng)力特性以及地震等因素耦合異變的結(jié)果。據(jù)不完全資料統(tǒng)計(jì),三峽庫區(qū)內(nèi)危巖體量多,致災(zāi)幾率大,僅萬州城區(qū),處于臨界狀態(tài)的危巖體就有 413個(gè),直接威脅居民 5萬多人,危巖失穩(wěn)造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá) 30余億元[7]。為嘗試找到一種可靠的危巖垮塌監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù),在對(duì)萬州城區(qū)危巖進(jìn)行工程防治的同時(shí),我們還開展了采用聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行危巖實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的研究。

考慮到萬州城區(qū)太白巖、天生城兩地危巖災(zāi)害問題較為突出,因此,我們選用這兩個(gè)區(qū)域作為研究區(qū)。在布設(shè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)時(shí),首先要考慮的問題就是如何把壓電傳感器安裝在靠近危巖最可能發(fā)生局部變形、產(chǎn)生裂縫的位置。經(jīng)過對(duì)危巖工程治理現(xiàn)場(chǎng)的多次調(diào)研、勘察,認(rèn)為將聲發(fā)射信號(hào)接收探頭安裝在危巖錨釘?shù)亩瞬渴呛线m的,并使一組十個(gè)探頭形成線性陣列。信號(hào)處理及遙測(cè)儀器安放在陣列的中部,便于連接各信號(hào)接收探頭,如此形成一個(gè)可對(duì)數(shù)百米區(qū)段內(nèi)危巖崩塌的監(jiān)測(cè)網(wǎng)。

聲發(fā)射信號(hào)是極微弱的信號(hào),而且常混雜著各種干擾,所以要求聲發(fā)射檢測(cè)儀具有高靈敏度,大動(dòng)態(tài)范圍,寬頻譜響應(yīng)和完善的數(shù)據(jù)分析處理功能。儀器由聲發(fā)射換能器陣列,寬頻帶放大器,計(jì)算機(jī)信號(hào)處理器,無線傳輸單元和電源等 5部分組成。太白巖南坡危巖聲發(fā)射遙測(cè)子站在一個(gè)多月的工作期間,獲取了大量的危巖聲發(fā)射信號(hào)波形數(shù)據(jù),這為深入分析危巖聲發(fā)射特征以及干擾信號(hào)特征提供了第一手資料,圖 5是危巖聲發(fā)射信號(hào)原始波形數(shù)據(jù)。

巖體聲發(fā)射波形數(shù)據(jù)經(jīng)過接收、轉(zhuǎn)換和處理以后,可以從中提取一些重要的參數(shù),如聲發(fā)射總事件、大事件和頻譜等。這些參數(shù)從不同角度反映了巖體破壞的標(biāo)志、巖體動(dòng)態(tài)變形趨勢(shì)、裂縫大小和位置特征等。圖 6是聲發(fā)射接收儀發(fā)送到監(jiān)測(cè)預(yù)警中心的各通道的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果。

圖5 危巖聲發(fā)射監(jiān)測(cè)波形數(shù)據(jù)Fig.5 AE monitoring data of unstable rock

圖6 聲發(fā)射數(shù)據(jù)結(jié)果Fig.6 Results ofAE monitoring data

5 自動(dòng)遙測(cè)技術(shù)在崩滑地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

5.1 地質(zhì)災(zāi)害無線遙測(cè)臺(tái)網(wǎng)系統(tǒng)[8]

地質(zhì)災(zāi)害無線遙測(cè)臺(tái)網(wǎng)是基于 GPRS技術(shù),在整合先進(jìn)的傳感器測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)與通訊技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)研制的新型遙測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理及決策支持子系統(tǒng)等幾部分組成,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖見圖7。

1)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要由各種類型的測(cè)量傳感器、內(nèi)置微型計(jì)算機(jī)的智能化測(cè)量單元、電源以及 GPRS MODEM 4部分組成。智能化測(cè)量單元的主要功能就是對(duì)各種測(cè)量傳感器的信號(hào)進(jìn)行處理、放大,進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并控制 GPRS MODEM完成數(shù)據(jù)、指令傳輸,這部分功能都是由內(nèi)置的單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。智能化測(cè)量單元可以接入 8道數(shù)字量和 3道模擬量或者 16道數(shù)字量和 3道模擬量,接入的傳感器有鋼筋應(yīng)力計(jì)、錨桿 (索)測(cè)力計(jì)、滲壓計(jì)、井下定點(diǎn)傾斜儀、地表傾斜儀、激光測(cè)距儀、裂縫擴(kuò)張儀、溫度計(jì)、自動(dòng)雨量計(jì)等十余種,可滿足多種監(jiān)測(cè)需要。由單片機(jī)控制 GPRS MODEM可進(jìn)行自動(dòng)撥號(hào)、斷線重?fù)芤约白詣?dòng)恢復(fù)通訊,使 GPRS MODEM始終附在GPRS網(wǎng)絡(luò)上,隨時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和指令接收。當(dāng)接收到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器發(fā)來的控制指令時(shí),單片機(jī)可以控制遙測(cè)子站,調(diào)整工作狀態(tài),如系統(tǒng)復(fù)位、改變采樣頻率等。

圖 7 地質(zhì)災(zāi)害無線遙測(cè)臺(tái)網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成示意圖Fig.7 Black diagram of the structure of tele-monitoring system of geological hazards

2)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)

監(jiān)測(cè)預(yù)警數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)主要包含 GPRS傳輸模塊、GPRS無線網(wǎng)絡(luò)和 GPRS網(wǎng)關(guān) 3部分。GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊采用 RS232串口與數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)連接,其類似于 GPRS手機(jī)的數(shù)據(jù)收發(fā)集成電路模塊,能夠在 GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋地區(qū)以 TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在具體實(shí)現(xiàn)中,GPRS傳輸模塊須在系統(tǒng)中注冊(cè)為合法用戶,并設(shè)置靜態(tài) IP地址。數(shù)據(jù)采集器通過 GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊和 GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)胶笈_(tái)的數(shù)據(jù)處理服務(wù)器,同樣,后臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器也通過 GPRS網(wǎng)絡(luò)向數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)發(fā)送各種控制指令。

3)數(shù)據(jù)處理分析與決策支持子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)處理服務(wù)器、客戶終端、決策支持中心以及運(yùn)行于服務(wù)器和客戶機(jī)上的數(shù)據(jù)處理和監(jiān)控軟件組成。這些軟件主要采用 GIS集成技術(shù)開發(fā)完成,包括網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收發(fā)、系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)解算以及數(shù)據(jù)發(fā)布等模塊?？蛻艚K端和決策支持中心通過局域網(wǎng)和 Internet網(wǎng)絡(luò)可以和后臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器連接以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,可以進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性分析以及變形監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警信息發(fā)布等。地質(zhì)災(zāi)害無線遙測(cè)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：(1)監(jiān)測(cè)參數(shù)多,精度高,崩、滑地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)內(nèi)容豐富,監(jiān)測(cè)方法多樣; (2)依托先進(jìn)的通訊技術(shù)、便于安裝維護(hù),具有高容量、覆蓋范圍廣、運(yùn)行成本低的特點(diǎn);(3)自動(dòng)遙測(cè),無人值守,能進(jìn)行數(shù)據(jù)無線傳輸。

5.2 遙測(cè)臺(tái)網(wǎng)在地質(zhì)災(zāi)害變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

巫山某滑坡體位于新縣城中心地帶,滑坡區(qū)內(nèi)高程為 278～492 m,為河流谷坡地形,坡角一般為10～30°?；麦w為第四紀(jì)坡積物,含碎石、粉質(zhì)粘土,厚度約 0～12 m,總體積約 15×104m3。由于本區(qū)域?yàn)樾逼聟^(qū),公路及房屋等建設(shè)需對(duì)原始斜坡進(jìn)行不同程度的開挖和切坡,2001年已發(fā)現(xiàn)有變形發(fā)生。地勘資料表明該滑坡周界明顯,滑面漸趨形成,屬推移式滑坡。為掌握滑坡的變形趨勢(shì),在能反映滑體變形特征的部位安裝了 4臺(tái)遙測(cè)子站,并沿主滑方向形成一條測(cè)線(圖 8、9)。

激光位移的數(shù)據(jù)表明(圖 10),由于開挖邊坡加大了坡角,滑坡體原有的平衡態(tài)遭到破壞,引起邊坡內(nèi)應(yīng)力調(diào)整,出現(xiàn)了一個(gè)塑性蠕動(dòng)區(qū)。受滑坡體上部重載荷的作用,上部土體向前擠壓,滑坡體中下部向臨空面的蠕滑變形非常明顯,變化量約達(dá) 25mm。在滑體中部采用抗滑樁治理峻工后,位移變化明顯變緩。2004年 2月上旬,滑坡體抗滑樁治理全部竣工后,滑坡體變化微小,這反映出抗滑治理工程對(duì)滑體起到了遏制作用。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明,該滑坡體的抗滑治理效果良好。

圖8 遙測(cè)站點(diǎn)布設(shè)圖Fig.8 Layout of tele-monitoring points

圖9 遙測(cè)臺(tái)網(wǎng)安裝Fig.9 Installation of remote monitoring network

6 結(jié)束語

1)三峽庫區(qū)是滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)區(qū),利用多種技術(shù)開展地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警對(duì)于保障人民生命財(cái)產(chǎn)和三峽工程最大經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)揮具有重大意義。

2)在采用 GPS技術(shù)進(jìn)行滑坡變形監(jiān)測(cè)的同時(shí),還對(duì)利用 InSAR、聲發(fā)射技術(shù)來監(jiān)測(cè)滑坡、危巖體的變形進(jìn)行了試驗(yàn)和探索。試驗(yàn)結(jié)果表明,這些新的監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠有效地跟蹤監(jiān)測(cè)滑坡、危巖體的動(dòng)態(tài)變化過程,值得進(jìn)一步研究推廣。

3)依據(jù)三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的實(shí)際需要,研制開發(fā)了基于 GPRS的地質(zhì)災(zāi)害無線遙測(cè)系統(tǒng),該系統(tǒng)具有技術(shù)先進(jìn)、自動(dòng)遙測(cè)、精度高、測(cè)量參數(shù)豐富等特點(diǎn),具有很高的工程應(yīng)用價(jià)值。自動(dòng)遙測(cè)技術(shù)也代表了現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。

圖10 遙測(cè)臺(tái)網(wǎng)位移變化曲線Fig.10 Displacement curve of remote monitoring network

1 劉俊英.三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害淺析[J].大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué),2006,(增刊)：165-168.

2 歐陽祖熙,等.基于 3S技術(shù)和地面變形觀測(cè)的三峽庫區(qū)典型地段滑坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2005, 24(9)：3 203-3 210.

3 薛懷平,等.三峽庫區(qū)秭歸 GPS-CR滑坡監(jiān)測(cè)網(wǎng)的建立[J].大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué),2006,(增刊)：178-180.

4 王志旺,李端有.3S技術(shù)在滑坡監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào),2005,22(5)：33-36.

5 陳基偉.InSAR-GPS-GIS數(shù)據(jù)整合在地面沉降研究中的應(yīng)用[J].大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué),2004,(3)：87-91.

6 劉祖強(qiáng),等.工程變形監(jiān)測(cè)分析預(yù)報(bào)的理論與實(shí)踐[M].北京：中國(guó)水利水電出版社,2008.

7 陳洪凱,等.三峽庫區(qū)危巖穩(wěn)定性計(jì)算方法及應(yīng)用[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2004,23(4)：614-619.

8 歐陽祖熙,等.一種新型地質(zhì)災(zāi)害無線遙測(cè)臺(tái)網(wǎng)[J].中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào),2003,18(1)：90-94.

STUDY AND APPL ICATION OF GEOLOGICAL HAZARD MONITORING TECHNOLOGY FOR LANDSL IDE IN THREE GORGES RESERVO IR AREA

Wei Xueyong,Ouyang Zuxi,Zhou Hao,Li Jie and HanWenxin
(Institute of Crustal Dynam ics,CEA,B eijing 100085)

The geological hazards,such as landslide,are widely distributed in the Three Gorges reservoir area.High precision deformation monitoring is important to the geological hazardsmonitoring and early-warning.TakingWushan-Wanzhou area for example,the application of GPS to the landslide monitoring is introduced and the experimental studies of InSAR and AE technologies in landslide monitoring have been developed.The geological hazardswireless remote monitoring system based on GPRS is developed,and it is proved that this system is applicable in the engineering field.

the Three Gorges reservoir area;geological hazards;deformatioon;monitoring technology;application

1671-5942(2010)Supp.(Ⅰ)-0120-06

2010-03-12

國(guó)家“十五”科技攻關(guān)項(xiàng)目(2001BA604A02)

魏學(xué)勇,男,1974年生,助理研究員,主要從事地質(zhì)災(zāi)害變形機(jī)理及監(jiān)測(cè)預(yù)警研究.E-mail：xiaowei8566@sina.com

P315.72

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