王海芝　胡福根　于淼

摘? 要：戒臺寺滑坡是北京市典型的滑坡，具有多層、多級和多塊的蠕滑變形特征。依據(jù)戒臺寺滑坡的特點(diǎn)，采用了目前國內(nèi)外先進(jìn)的專業(yè)監(jiān)測方法，對戒臺寺滑坡的絕對位移、相對位移、物理場、誘發(fā)因素和其他因素進(jìn)行專業(yè)監(jiān)測，建設(shè)成了一套以39臺專業(yè)監(jiān)測設(shè)備為基礎(chǔ)的實(shí)時專業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)。該專業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)的建立，對戒臺寺滑坡實(shí)時狀態(tài)信息進(jìn)行了全方位的采集，為戒臺寺滑坡的狀態(tài)提供實(shí)時分析，及時掌握戒臺寺滑坡的最新動態(tài)，為確保戒臺寺的安全提供數(shù)據(jù)保障。隨著專業(yè)監(jiān)測數(shù)據(jù)的積累，未來將采用機(jī)理分析結(jié)合形變特征的模式對戒臺寺滑坡的穩(wěn)定性及狀態(tài)進(jìn)行分析，以提高專業(yè)監(jiān)測的可靠性及精度。

關(guān)鍵詞：戒臺寺滑坡;全方位;監(jiān)測體系;絕對位移，相對位移;實(shí)時監(jiān)測

中圖分類號：P642.22? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ?文章編號：1007-1903（2019）04-0090-06

Abstract： Jietaisi landslide is a typical landslide in Beijing， which has the characteristics of multi-layer， multi-stage and multi-block creep deformation. According to the characteristics of Jietaisi landslide， the advanced professional monitoring methods at home and abroad are adopted to monitor the absolute displacement， relative displacement， physical field， inducing factors and other factors of Jietaisi landslide. A real-time professional monitoring system based on 39 professional monitoring instruments is built. During establishing the professional monitoring system， all-round real-time status information of Jietaisi landslide has been collected， providing real-time analysis for the status of Jietaisi landslide， and ensuring the safety of Jietai Temple. With the continuous accumulation of monitoring data， in the future， the stability and state of Jietaisi landslide will be analyzed by mechanism analysis combined with deformation characteristics， so as to improve the reliability and accuracy of professional monitoring.

Keywords： Jietaisi landslide; All-round; Professional monitoring system; Absolute displacement; Relative displacement; Real-time monitoring

0 前言

戒臺寺位于北京市門頭溝區(qū)馬鞍山北麓，距離京城35km，始建于隋代開皇年間（581—600年），至今已有1400多年的歷史，寺內(nèi)建有全國最大的佛教戒壇。寺院坐西朝東，海拔400余米，占地面積約5公頃。

據(jù)調(diào)查，戒臺寺滑坡后緣地裂縫最早出現(xiàn)在1994年，裂縫較小，自2004年雨季以來，戒臺寺院內(nèi)地坪及部分殿堂原有裂縫開始明顯增大。前人對戒臺寺滑坡的形成機(jī)理進(jìn)行了相應(yīng)的研究，對戒臺寺滑坡的形成過程及形成機(jī)制形成了較為統(tǒng)一的認(rèn)識，認(rèn)為戒臺寺滑坡整體上是一個不良地質(zhì)條件加早期大規(guī)模采礦活動造成的一個機(jī)理及結(jié)構(gòu)復(fù)雜的滑坡體（李文軍等，2006;廖海軍等，2007;蔣宗全等，2008）。

戒臺寺滑坡總體南北長約500m，東西寬250～300m，滑坡厚度15～120m，滑坡體積約900×104m3。該滑坡可分成4個主要的滑塊：1）畫家院落以南坡體滑塊：該滑塊東西寬約300m，南北長約210m，滑坡厚度在15～50m間，平均厚度約35m，主要向NE28°～10°蠕動。2）畫家院落西滑塊：該滑塊滑動方向近NW330°。3）三叉路口北側(cè)滑塊：東西寬約300m，南北長約250m，變形體的體積約640×104m3，蠕滑方向NE10°～NW5°。4）秋坡村滑塊：該滑塊位于秋坡村所在洼地，地表變形強(qiáng)烈，地面沉陷、地裂縫發(fā)育，村內(nèi)房屋開裂嚴(yán)重。該滑塊滑動方向NE28°（圖1）。

滑坡監(jiān)測技術(shù)由過去的人工操作發(fā)展到現(xiàn)在的自動化、高精度的遙測系統(tǒng)，目前已經(jīng)形成了比較成熟的方法體系。對于不同的滑坡類型及發(fā)育階段，選擇不同的監(jiān)測方法（鄔曉嵐等，2002;歐陽祖熙等，2005;范青松等，2006;蘇華，2009），獲取滑坡的活動信息。對單一滑坡體采用空中（GPS）-地表-地下獲取滑坡體的活動信息的全方位監(jiān)測系統(tǒng)目前較少。戒臺寺滑坡是目前國內(nèi)為數(shù)不多的開展全方位監(jiān)測的滑坡體之一。本文對戒臺寺滑坡全方位監(jiān)測信息逐一進(jìn)行分析，提出了未來利用全方位監(jiān)測信息建立機(jī)理分析結(jié)合形變特征的綜合分析應(yīng)用模式對戒臺寺滑坡的穩(wěn)定性及狀態(tài)進(jìn)行判斷，提高專業(yè)監(jiān)測的可靠性及精度的方法體系。

1戒臺寺滑坡專業(yè)監(jiān)測體系的建設(shè)

滑坡的發(fā)生、發(fā)展、演化過程，伴隨著大量宏觀可測信息的改變，如滑坡變形、物理與化學(xué)場變化、地下水變化等。通過實(shí)時捕捉上述信息，可以建立其與滑坡成災(zāi)演化階段的映射關(guān)系，進(jìn)而為滑坡預(yù)測預(yù)報提供必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，圍繞著滑坡變形及變形的相關(guān)因素，對滑坡開展了相應(yīng)的專業(yè)監(jiān)測，并且取得了令人滿意的監(jiān)測信息（馮春等，2011）。

依據(jù)戒臺寺滑坡的特點(diǎn)，針對滑坡體的絕對位移、相對位移、物理場、誘發(fā)因素及其他因素開展專業(yè)監(jiān)測（表1），在滑坡體上共安裝了39臺（套）專業(yè)監(jiān)測儀器，建成了戒臺寺滑坡專業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)（圖1）。該專業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)由一體化自動雨量監(jiān)測站1臺、一體化地表裂縫位移監(jiān)測站4臺、一體化深部位移監(jiān)測站4臺、一體化壓力式水位監(jiān)測站4臺、一體化孔隙水滲壓監(jiān)測站4臺、一體化土壤含水率監(jiān)測站4臺、GPS監(jiān)測站12臺、遠(yuǎn)程應(yīng)力實(shí)時監(jiān)測站6臺組成（北京市地質(zhì)研究所，2016）。

2主要監(jiān)測因素及應(yīng)用

（1）絕對位移監(jiān)測

GPS自動化監(jiān)測方法是利用全球衛(wèi)星定位技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)，實(shí)時在線獲得邊坡的地表上監(jiān)測點(diǎn)高精度的三維坐標(biāo)。該方法具有對環(huán)境依賴性小，觀測數(shù)據(jù)同步，采樣率高，能夠24h 在線工作等優(yōu)點(diǎn)。在對滑坡地表絕對位移實(shí)時監(jiān)測等到了廣泛的應(yīng)用，且取得理想的監(jiān)測成果（過靜等，2004;張清志等，2010;鄭國仕等，2011;叱偉康等，2018;彭令等，2011;白永健等，2011;歐陽祖熙等，2005;易慶林等，2010）。戒臺寺滑坡共安裝11臺GPS，每臺GPS監(jiān)測儀均采集X、Y、H 3個方向的位移數(shù)據(jù)，實(shí)時取得戒臺寺滑坡地表位移信息（圖2）。

（2）地表裂縫位移監(jiān)測

地表裂縫位移的變化量直接體現(xiàn)滑坡體地表的活動信息，是非常直觀的滑坡變形參數(shù)，因此，對地表裂縫活動監(jiān)測是對滑坡活動情況在地表較直接的表達(dá)信息。戒臺寺滑坡共安裝4臺地表裂縫計(jì)，實(shí)時獲取地表裂縫的變化信息（圖3）。

（3）深部測斜儀監(jiān)測

采用深部測斜來監(jiān)測邊坡的內(nèi)部變形能了解和獲取滑坡活動性、滑面深度、變形方向、變形速度和發(fā)展規(guī)律等動態(tài)特征直接和有效的手段。是邊坡工程以及邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測的重要方法（劉艷輝等，2005;陳開圣等， 2006;李秀珍等，2006）。戒臺寺滑坡共安裝了深部測斜儀4套，實(shí)時采集戒臺寺坡體內(nèi)部變化信息（圖4）。

（4）應(yīng)力監(jiān)測

作為一個天然的力學(xué)系統(tǒng)，滑坡發(fā)生與否決定于“下滑力”和“抗滑力”之間的平衡狀態(tài)變化。以滑動力實(shí)時監(jiān)測的數(shù)據(jù)為依據(jù)，預(yù)報滑坡的發(fā)生，以此理論為基礎(chǔ)，何滿潮（2009）研發(fā)出第一代基于滑動力變化的滑坡監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)并進(jìn)行了工程應(yīng)用，取得了令人滿意的監(jiān)測成果（陶志剛等，2015）。戒臺寺滑坡共安裝6臺應(yīng)力計(jì)，實(shí)時采集戒臺寺滑坡應(yīng)力變化的信息，并以此信息為基礎(chǔ)，判斷滑坡體的穩(wěn)定狀態(tài)（圖5）。

（5）降雨及土壤含水率監(jiān)測

降雨是引發(fā)滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的主要因素（Keefer et al，1987， Finlay et al，1997），降雨入滲使得地下水位抬升，提高了孔隙水壓力，降低土體的抗剪強(qiáng)度;同時導(dǎo)致孔隙水壓力升高，削弱抗滑力且加大了坡體斜向自重推力（曹淑良等，2008;Ali et al，2014）。

為了實(shí)時監(jiān)測戒臺寺滑坡的降雨及降雨導(dǎo)致土壤含水率的變化，分別在戒臺寺滑坡安裝了1臺自動雨量站和4臺一體化土壤含水率監(jiān)測站。其中每臺土壤含水率監(jiān)測站分別在30cm、60cm和100cm的深度安裝了傳感器，采集不同深度的土壤含水率隨降雨變化的數(shù)值。2018年度的監(jiān)測數(shù)值表明，土壤含水率隨著降雨有明顯的同步（或稍滯后的）變化趨勢（圖6）（北京市地質(zhì)研究所，2018）。

（6）孔隙水壓力監(jiān)測

對于淺層滑坡，滑坡的發(fā)生主要受瞬時的孔隙水壓力的變化控制（藍(lán)恒星等，2003），因此，孔隙水壓力值的采集是滑坡監(jiān)測的重要數(shù)據(jù)。在戒臺寺滑坡安裝了4臺孔隙水滲壓計(jì)，用以實(shí)時采集孔隙水滲壓的數(shù)據(jù)。從采集的數(shù)據(jù)看（圖7），孔隙水滲壓隨著降雨量會產(chǎn)生明顯的變化，隨著對更多雨型及降雨量數(shù)據(jù)的累積，孔隙水滲壓的數(shù)據(jù)會更多地應(yīng)用到滑坡體穩(wěn)定性的判斷。

（7）地下水位監(jiān)測

地下水位的變化是影響滑坡體的重要因素（黃玲娟等，2002），因此對地下水位的變化情況實(shí)時監(jiān)測是滑坡監(jiān)測的重要因素。戒臺寺滑坡共安裝4臺地下水位計(jì)，實(shí)時采集地下水位的變化信息。監(jiān)測信息表明，地下水位隨著降雨變化，產(chǎn)生了較明顯的變化（圖8）。

3 戒臺寺滑坡專業(yè)監(jiān)測的應(yīng)用及展望

通過對戒臺寺滑坡的絕對位移、相對位移、物理場及誘發(fā)因素的實(shí)時監(jiān)測，從4個方面獲得的專業(yè)監(jiān)測數(shù)據(jù)，結(jié)合相應(yīng)的預(yù)警預(yù)報模型，對戒臺寺滑坡的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時的掌握。目前主要采用兩種模型對戒臺寺的狀態(tài)進(jìn)行判定。一種是以簡化地質(zhì)模型為基礎(chǔ)，在計(jì)算出戒臺寺滑坡本身固有危險度的前提下，以降雨量為變量，計(jì)算不同雨強(qiáng)情況下戒臺寺滑坡的穩(wěn)定性（陳國滸等，2011）。另一種是以滑坡發(fā)生前，坡體內(nèi)的應(yīng)力數(shù)據(jù)變化為基礎(chǔ)，判斷滑坡的狀態(tài)。根據(jù)陶志剛等（2015）的研究，滑坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生之前，邊坡巖體內(nèi)應(yīng)力會連續(xù)發(fā)生變化，當(dāng)滑動力大于巖土體的抗滑力后，會發(fā)生變形和滑動，其應(yīng)力變化超前于表面位移的發(fā)生，捕捉邊坡巖體內(nèi)應(yīng)力的變化優(yōu)于對巖體位移的監(jiān)測，以此為基礎(chǔ)，建立了相應(yīng)的報警閾值。

從目前戒臺寺滑坡安裝的專業(yè)監(jiān)測儀器及采集到的專業(yè)監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，很多數(shù)據(jù)僅用于戒臺寺滑坡穩(wěn)定性判斷的輔助數(shù)據(jù)，隨著監(jiān)測數(shù)據(jù)的積累，對實(shí)測數(shù)據(jù)的研究將進(jìn)一步深入，依據(jù)目前采集的數(shù)據(jù)，未來戒臺寺滑坡的實(shí)測應(yīng)用數(shù)據(jù)可以分為兩大類：第一類是依據(jù)降雨量的變化，做出雨型（雨量）-土壤含水率變化曲線，雨型（雨量）-地下水位變化曲線，雨型（雨量）-孔隙水滲壓曲線等與降雨量相關(guān)的特征曲線，深入分析不同降雨引發(fā)土壤含水率、地下水位、孔隙水滲壓的變化關(guān)系，從機(jī)理上研究降雨作為誘發(fā)因素，是如何觸發(fā)滑坡體發(fā)生位移的。第二類是直接應(yīng)用采集到的地表變形數(shù)據(jù)，做出“位移-深度”、“位移-時間”、“變形速率-時間”等特征曲線（趙忠海等，2018），以此為依據(jù)判斷戒臺寺滑坡的穩(wěn)定狀態(tài)（圖9）。屆時，將采用理論分析結(jié)合形變特征的模式對戒臺寺滑坡的穩(wěn)定性及狀態(tài)進(jìn)行判斷，提高專業(yè)監(jiān)測的可靠性及精度。

4 結(jié)論

（1）戒臺寺滑坡目前建立了絕對位移、相對位移、物理場及誘發(fā)因素等專業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)時采集各類專業(yè)監(jiān)測數(shù)據(jù)，為戒臺寺滑坡穩(wěn)定性判定提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

（2）目前，用于戒臺寺滑坡穩(wěn)定性判斷的模型尚不完善，需要隨著以后實(shí)測數(shù)據(jù)的累積不斷進(jìn)行調(diào)整。

（3）隨著采集數(shù)據(jù)的累積和研究的進(jìn)一步深入，未來將采用機(jī)理分析結(jié)合形變特征的模式對戒臺寺滑坡的穩(wěn)定性及狀態(tài)進(jìn)行分析，以提高專業(yè)監(jiān)測的可靠性及精度。

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