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发布时间:2023-12-31 07:45:12   来源:文档文库   
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滑坡监测方法简述及新进展缪静芳摘要:介绍了滑坡监测的内容,以及一些常用的滑坡监测技术方法。本文着重介绍了近些年不断发展的GPS监测系统、分布式光纤传感器、TDP测试技术、无线传感器在滑坡形监测中的应用。并且指出了不同滑坡监测方法的适用范围和相应的优缺点。关键词:滑坡;滑坡监测;GPS系统;TDR监测;分布式光纤传感器;无线传感器;1引言滑坡是指斜坡上的土体或岩体,受河流冲刷、地下水活动、地震及人工切坡等因素的影响,致使部分或全部土体(或岩体)在重力作用下,沿着地面软弱面(或软弱带)整体地或分散地顺坡向下滑动的地质现象。我国是地质灾害多发国家之一,尤以滑坡灾害的影响最为严重。据不完全统计,中国有70多座城市和460多个县市受到滑坡灾害的威胁及危害,平均每年至少造成15-23亿元的经济损失。如果能够对滑坡进行监测,实现滑坡危害的早期预报,就可以最大限度地减少和防止滑坡所造成的损失。因此,监测既是滑坡调查、研究和防治工程的重要组成部分,又是崩塌滑坡灾害预测预报信息获取的一种有效手段。2滑坡监测的内容滑坡动态监测的内容包括滑坡变形监测、建筑物变形监测、地下水动态监测和滑坡推力实测。目前,国内外滑坡动态监测的技术方法已经发展到一个较高水平,已由过去的人工监测逐渐过渡到仪器检测,并正向高精度的自动化遥测系统发展。监测仪器也在不断更新,随着计算机技术和测量技术的不断发展,激光测距仪和高精度电子经纬仪等先进设备,正在逐步成为滑坡动态监测的新手段。3滑坡监测的方法从滑坡的监测内容来看,滑坡监测应该是由多种监测方法相结合的。对于不同的监测目的、不同的滑坡发育阶段及不同的滑坡类型所选择的滑坡监测方法也不同。目前滑坡动态监测中使用的技术大致可归纳为宏观简易地质检测法、大地精密测量法、设站观测法、仪器仪表监测法和综合自动遥测法。3.1宏观简易地质检测法这种方法主要是对滑坡发育过程中的各种迹象,如地裂隙、房屋、泉水动态等进行定期监测、记录,掌握滑坡的动态变化和发展趋势。其中,最常用的是对地表裂隙、建筑物变形的监测。在裂隙处设置简易监测标志,定期测量裂隙长度、宽度、深度的变化,以及裂隙的形态和开裂延伸方向等。由于滑坡体在滑动过程中各部位受力性质和大小不同,滑速也不同,因而不同部位产生不同力学性质的裂隙,有滑坡后部的拉张裂隙、滑坡体中前部两侧的剪切裂隙、滑体前缘的鼓张裂隙和滑坡舌部的扇形裂隙。除此之外,还有一些滑坡标志,如封闭洼地、滑坡鼓丘、滑坡泉、马刀树、醉汉林等。该方法的特点是获取的信息直观可靠,简单经济,实用性较强,适应于对正在发生病害的边坡进行观测。但也存在内容单一、精度低和劳动强度大等缺点。3.2大地精密测量法该方法即采用高精度光学和光电测量仪器,如精密水准仪、全站仪等仪器,通过测角和测距来完成监测任务。监测边坡的二维(XY方向水平位移常用前方交会法、距离交会法:监测水平单向位移常用视准线法、小角法、测距法:监测边坡的垂直位移常用几何水准测量法、精密三角高程测量法。大地精密测量法长期以来受到滑坡工程监测人员的高度重视,是由于具有如下优点:能确定边坡地表变形范围;量程不受限制;能观测到边坡体的绝对位移量;精度高;1
通过三维测量能提供点位坐标和高程;测量数字化,和计算机技术结合形成系统,实时性强;一机多测点,效率高。适用于不同变形阶段的位移监测。但是这种方法的缺点是受到地形条件和气象条件的限制,工作量大,周期长,连续观测能力差。3.3仪器仪表监测法滑坡稳定性的监测涉及到一系列的影响滑坡特定的因素及其随时间的变化量,如降雨量、土壤潮湿度、地下水位及移动特征,其中最重要的是两个因素是移动特征和地下水位。滑坡的移动特征则由滑动面的深度、方向、移动量和移动速度等指标来表示,通过监测这些指标中得一项或者多项就能达到监测滑坡的目的。其常用的仪器如表1示。测量仪器精密测尺引张线仪裂缝探测仪水准仪经纬仪倾斜仪测距仪全站仪地面摄影仪航空摄影仪全自动全站仪GPS技术测量指标△距离△距离△距离H△角度△高度角△距离△角度,△距离E,△N,△H△高度角技术实用范围<30m<10~80m<5m不限制不限制10度左右1~14km距离<100m测量精度0.5mm/30m0.3mm/30m5mm0.2~1mm/km5”5~10mm+1~2ppm1~5mm+1~5ppm2”~5”2~5mm20~100m100m2~5mm5~10mm+5ppm人工人工自动化、远程化人工自动化、远程化特点人工、精度低自动化、远程化高度<500m△角度,△距离<1000mX,Y,Z一般在20km以内1监测常用仪器、测量指标、适用范围和特点3.4综合自动遥测法综合自动遥测法采用自动化程度高的远距离遥控监测系统或空间技术卫星遥测,自动采集、存储、打印和显示滑坡变形监测数据,并绘制出各种变化曲线、图表。该方法的优点是:监测内容丰富,自动化程度高,可全天候观测,并远距离传输,省时省力的特点。缺点是受外界因素干扰,传感器、仪器易出故障,长期稳定性差。适用于滑坡变形处于速变及临滑状态时的中、短期监测及防治施工期安全监测。由于传感器仪器的质量不过关,国内用的不多,公开报道的应用实例是该法曾经用于重庆市万县豆芽棚滑坡治理效果检验监测。3.5发展的新方法3.5.1GPS滑坡监测系统GPS作为现代大地测量的一种技术手段,可以实现三维大地测量,作业简单方便,有测站间无需通视、能同时测定点的三维位移、不受气候条件的限制、易于实现全系统的自动化、可消除或削弱系统误差的影响和可直接用大地高进行垂直形变测量等优点。特别是在滑坡监测中,主要关注两期监测中所求得监测点的坐标之间的差异,而不是监测点本身的坐标。这样两期监测中所含的共同系统误差虽然会分别影响两期的坐标值,但却不会影响所求得的变形量,因此,GPS技术在变形监测中迅速得到了推广,成为一种新的很有前途的滑坡监测方法。2GPS滑坡变形监测的方法a周期性模式。当滑坡的变形速率相当缓慢,在局部时间域和空间域内可以认为稳定不动时,用几台GPS接收机,人工定期逐点采集数据,通过后处理获得各期之间的变形。2

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