四川丹巴縣甲居滑坡GPS監(jiān)測(cè)結(jié)果及分析

鄧國(guó)仕，鄭萬(wàn)模，楊桂花，劉宇平，張清志，陳啟國(guó)，唐業(yè)旗

(成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，四川 成都 610081)

四川丹巴縣甲居滑坡GPS監(jiān)測(cè)結(jié)果及分析

鄧國(guó)仕，鄭萬(wàn)模，楊桂花，劉宇平，張清志，陳啟國(guó)，唐業(yè)旗

(成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，四川 成都 610081)

對(duì)四川丹巴縣甲居滑坡開展的GPS監(jiān)測(cè)表明，甲居滑坡可以分為南北兩個(gè)區(qū)域，其中北部區(qū)域滑動(dòng)較為明顯;滑坡體北部水平位移速度53mm/a～200mm/a，垂直位移速度-3 mm/a～-21mm/a;滑坡體南部水平位移速度12mm/a～36mm/a，垂直位移速度-1mm/a～-5mm/a。GPS提供的水平位移量趨勢(shì)性較好，而垂向位移量結(jié)果異常較多，反映出GPS的水平監(jiān)測(cè)優(yōu)勢(shì)。GPS監(jiān)測(cè)精度達(dá)到毫米級(jí)，完全滿足滑坡監(jiān)測(cè)的精度要求。

丹巴縣;甲居滑坡;GPS監(jiān)測(cè)

GPS全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System)是當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一項(xiàng)重要成果。由于其具有高精度、實(shí)時(shí)性、連續(xù)性、全天候且能獲得三維坐標(biāo)等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于變形監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著空間技術(shù)的發(fā)展，GPS技術(shù)精度越來(lái)越高，用于滑坡監(jiān)測(cè)也越來(lái)越普遍［1～7］，精度己達(dá)毫米級(jí)，能夠有效監(jiān)測(cè)滑坡的變形量。

丹巴縣位于四川省西部(圖1)，處于我國(guó)第一階梯向第二階梯過(guò)渡地帶，系典型高山峽谷區(qū)。研究區(qū)地層以云母片巖為主，是滑坡易發(fā)地層，降雨集中在6月至9月。丹巴縣是我國(guó)聞名的風(fēng)景旅游區(qū)，近年來(lái)，隨著游人激增和城鄉(xiāng)建設(shè)規(guī)模擴(kuò)大，地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生，已嚴(yán)重制約了丹巴縣國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定繁榮。

位于丹巴縣聶呷鄉(xiāng)的甲居村是一個(gè)典型的藏族風(fēng)格的村寨，座落在古滑坡體上。近年來(lái)，由于人口的增加，房屋建筑增多，生活棄水隨意排放，特別是在滑坡前緣隨意開挖坡腳，促使古滑坡多處產(chǎn)生拉裂變形，有復(fù)活跡象(圖2)。因此，我們于2006年在甲居滑坡體上開展了地表GPS監(jiān)測(cè)，并對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了分析，為甲居滑坡的研究工作提供

圖1 丹巴縣交通位置圖Fig.1 Location of the study area

了定量的數(shù)據(jù)依據(jù)。

1 甲居滑坡概況

甲居滑坡總體平面形態(tài)呈“M”形，剖面形態(tài)近階梯狀，由兩個(gè)次級(jí)滑坡匯合所成，東西向平均長(zhǎng)約1200m，南北向平均寬約1000m，平均厚約22m，體積約2640×104m3，屬特大型牽引式中深層土質(zhì)滑坡?；聟^(qū)無(wú)統(tǒng)一滑動(dòng)面及統(tǒng)一主滑方向，主要表現(xiàn)為覆蓋層內(nèi)部的多級(jí)、多期次變形。

滑坡現(xiàn)狀屬于不穩(wěn)定狀態(tài)。由于此滑坡為牽引式滑坡，滑坡前緣蠕滑變形如向后緣繼續(xù)發(fā)展，將威脅到甲居一村、二村和三村1000多人的生命財(cái)產(chǎn)安全。

圖2 甲居滑坡全貌Fig.2 Full view of the Jiaju landslide

2 GPS監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)

GPS監(jiān)測(cè)站不僅需要能夠反映滑坡體整體的變形方向、變形量、滑坡體范圍和變形速率，而且還必須考慮衛(wèi)星信號(hào)接收情況，GPS監(jiān)測(cè)站上空不能有大面積遮擋物［4，8］。

為了測(cè)定滑坡的變形，我們于2006年8月在甲居滑坡上建立了甲居滑坡GPS靜態(tài)觀測(cè)網(wǎng)，在甲居滑坡體外穩(wěn)定的基巖上布設(shè)了兩個(gè)GPS基準(zhǔn)站，并根據(jù)該滑坡體的特點(diǎn)在滑坡體上布設(shè)了19個(gè)GPS流動(dòng)站，在滑坡體后緣以外的斜坡上布設(shè)了一個(gè)GPS流動(dòng)站(圖3)。

3 GPS監(jiān)測(cè)效果

3.1 GPS數(shù)據(jù)采集和處理

數(shù)據(jù)的采集采用Trimble 5700雙頻GPS接收機(jī)，采取定期、靜態(tài)觀測(cè)的方式，每年進(jìn)行4期次。對(duì)滑坡的兩個(gè)基準(zhǔn)站進(jìn)行3～6個(gè)觀測(cè)時(shí)段(日)的觀測(cè)，每個(gè)觀測(cè)時(shí)段(日)為24小時(shí) (從UTC時(shí)間00:00到23:59)連續(xù)觀測(cè)，其余測(cè)站進(jìn)行1個(gè)24h(從UTC時(shí)間的00:00到23:59)觀測(cè)時(shí)段(日)的連續(xù)觀測(cè)。衛(wèi)星高度角限值為10°，數(shù)據(jù)采集間隔為15s。

數(shù)據(jù)處理采用美國(guó)麻省理工學(xué)院GAMITGLOBK軟件(2007年10.03版)，每一期均采用以WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)為基準(zhǔn)。首先利用GAMIT軟件進(jìn)行單日解算，得到測(cè)站坐標(biāo)的松弛解;然后用GLOBK在無(wú)基準(zhǔn)松弛約束條件下進(jìn)行多時(shí)段綜合解算，獲得網(wǎng)平差，并進(jìn)行重復(fù)度計(jì)算和評(píng)估數(shù)據(jù)質(zhì)量;最終估算各測(cè)站速度矢量［9］。

圖3 甲居滑坡GPS監(jiān)測(cè)網(wǎng)圖1.滑坡周界;2.變形陡坎;3.GPS 監(jiān)測(cè)點(diǎn)Fig.3 GPS monitoring network of the Jiaju landslide1=landslide boundary;2=deformational steep ridge;3=GPS monitoring site

3.2 GPS數(shù)據(jù)處理結(jié)果及分析

通過(guò)2006年8月至2008年9月共9期次的GPS觀測(cè)，并用GAMIT-GLOBK進(jìn)行數(shù)據(jù)解算和分析處理，獲得了甲居滑坡各GPS監(jiān)測(cè)站的位移量和方向(表1)及年位移量變化情況(圖4)。結(jié)果顯示甲居滑坡可明顯分為北部和南部?jī)蓚€(gè)變形差異區(qū)，其中，北部位移量相對(duì)較大(圖3)，其中JJ17監(jiān)測(cè)站2006年8月～2008年9月累計(jì)水平位移量達(dá)414.53mm。

1.基巖地表位移監(jiān)測(cè)

在滑坡體外穩(wěn)定的基巖上建立了兩個(gè)GPS基準(zhǔn)站，即西北部的JJB1監(jiān)測(cè)站和東南部的JJB2監(jiān)測(cè)站，2006年8月～2008年9月水平位移量分別為2.55 mm 和9.56mm，垂直位移量分別為 －0.11mm和 －0.89mm(圖5)。

從圖5可以看出，2年來(lái)，基準(zhǔn)站位移量較小，可以滿足該區(qū)滑坡變形監(jiān)測(cè)的精度要求。另外，2008年5月12日后一段時(shí)間內(nèi)兩個(gè)基準(zhǔn)站位移量變化曲線均出現(xiàn)異常，初步估計(jì)因四川汶川大地震而致。

2.滑坡體北部地表位移監(jiān)測(cè)

在滑坡體北部建立了11處監(jiān)測(cè)點(diǎn)，即 JJ05、JJ08、JJ09、JJ10、JJ13、JJ14、JJ16、JJ17、JJ18、JJ21 和 JJ22。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，滑坡體北部變形非常明顯，且水平位移量趨勢(shì)性很好(圖6)。

表1 甲居滑坡GPS監(jiān)測(cè)站位移量和方向(2006-08～2008-09)Table 1 Displacement and direction of the Jiaju landslide based on theGPS measurements(August2006 to September 2008)

圖4 甲居滑坡GPS監(jiān)測(cè)站速度矢量圖1.滑坡周界;2.變形陡坎;3.變形區(qū)界線;4.GPS 監(jiān)測(cè)點(diǎn)Fig.4 Velocity vector diagram of the Jiaju landslide1=landslide boundary;2.deformational steep ridge;3=boundary of deformational area;4=GPS monitoring site

從圖6可以看出，兩年來(lái)，滑坡體北部水平位移量110.34mm ～414.53mm，水平位移速度 53mm/a～200mm/a;垂直位移量 －11.90mm ～ －45.04mm，以下降為主，且異常較大，如JJ08、JJ17和JJ18監(jiān)測(cè)站，垂直位移量變化為上升趨勢(shì)，分別達(dá) +17.35mm、+3.35mm 和 +4.98mm，反映出局部的變形特征或觀測(cè)異常，垂直位移速度 －3mm/a～－21mm/a。

另外，由于受2008年5月12日汶川大地震的影響，垂直位移量數(shù)據(jù)曲線呈現(xiàn)出在地震當(dāng)日前后時(shí)段異常較大，即垂直位移量先出現(xiàn)急劇增加甚至達(dá)到正值，然后減小，最終在震后的一段時(shí)間內(nèi)慢慢趨于平穩(wěn)的趨勢(shì)。

3.滑坡體南部地表位移監(jiān)測(cè)

在滑坡體南部建立了8處監(jiān)測(cè)點(diǎn)，即JJ 03、JJ06、JJ07、JJ11、JJ12、JJ15、JJ19 和 JJ20。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，滑坡體南部變形較為明顯，且水平位移量趨勢(shì)性很好(圖7)。

從圖7可以看出，兩年來(lái)，滑坡體南部水平位移量24.1mm ～68.37mm，水平位移速度 12mm/a～36mm/a;垂直位移量 －9.42mm ～ －23.11mm，以下降為主，且異常較大，如JJ03監(jiān)測(cè)站，垂直位移量變化為上升趨勢(shì)，達(dá)+22.1mm，反映出局部的變形特征或觀測(cè)異常，垂直位移速度－1mm/a～－5mm/a。

同樣，受2008年5月12日汶川大地震的影響，垂直位移量數(shù)據(jù)曲線呈現(xiàn)出在地震當(dāng)日前后時(shí)段異常較大，即垂直位移量先出現(xiàn)急劇增加甚至達(dá)到正值，然后減小，最終在震后的一段時(shí)間內(nèi)慢慢趨于平穩(wěn)的趨勢(shì)。

4.滑坡體后緣以外斜坡地表位移監(jiān)測(cè)

在滑坡體外西部斜坡體上建立了1處監(jiān)測(cè)點(diǎn)，即 JJ04(圖8)。

從圖8可以看出，兩年來(lái)，滑坡體外西部斜坡水平位移量為26.34mm，水平位移速度為17mm/a;垂直位移量為－1.36mm，垂直位移速度－1mm/a。反映了由于滑坡體發(fā)生滑動(dòng)后引起滑坡體外斜坡體的局部淺表層滑塌。

4 結(jié)論

(1)甲居滑坡可以分為南北兩個(gè)區(qū)域，其中北部區(qū)域滑動(dòng)較為明顯?；麦w北部水平位移速度53mm/a～200mm/a，垂直位移速度－3mm/a～ －21mm/a;滑坡體南部水平位移速度12mm/a～36mm/a，垂直位移速度－1mm/a～－5mm/a。

圖5 GPS基準(zhǔn)站－水平和垂直位移量隨時(shí)間變化圖(a)水平位移量;(b)垂直位移量Fig.5 Horizontal and vertical displacement of GPS base station as a function of timea.Horizontal displacement;b.Vertical displacement

圖6 滑坡體北部GPS監(jiān)測(cè)站－水平和垂直位移量隨時(shí)間變化圖(a)水平位移量;(b)垂直位移量Fig.6 Horizontal and vertical displacement of GPS monitoring station in the northern part of the Jiaju landslide as a function of timea.Horizontal displacement;b.Vertical displacement

圖7 滑坡體南部GPS監(jiān)測(cè)站－水平和垂直位移量隨時(shí)間變化圖(a)水平位移量;(b)垂直位移量Fig.7 Horizontal and vertical displacement of GPS monitoring station in the southern part of the Jiaju landslide as a function of timea.Horizontal displacement;b.Vertical displacement

圖8 GPS監(jiān)測(cè)點(diǎn)JJ04－水平和垂直位移量隨時(shí)間變化圖(a)水平位移量;(b)垂直位移量Fig.8 Horizontal and vertical displacement of the GPS monitoring site JJ04 as a function of timea.Horizontal displacement;b.Vertical displacement

(2)GPS監(jiān)測(cè)精度達(dá)到毫米級(jí)，完全可以滿足甲居滑坡監(jiān)測(cè)的精度要求。

(3)甲居滑坡GPS地表位移監(jiān)測(cè)中，水平位移量趨勢(shì)性較好，垂直位移量異常較多，反映出GPS的水平監(jiān)測(cè)優(yōu)勢(shì)。

［1］唐文清，劉宇平，陳智梁，等.基于GPS技術(shù)的活動(dòng)斷裂監(jiān)測(cè)—以鮮水河、龍門山斷裂為例［J］.山地學(xué)報(bào)，2007，25(1):103－107.

［2］李愛農(nóng)，周萬(wàn)村，江曉波.全球定位系統(tǒng)在峽口滑坡研究中的應(yīng)用［J］.水土保持研究，2003，10(4):206 －208.

［3］薛志宏，衛(wèi)建東，金新平.GPS在雅礱江卡拉電站滑坡監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用［J］.測(cè)繪工程，2007，16(2):65 －68.

［4］過(guò)靜珺，楊久龍，丁志剛，等.GPS在滑坡監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究—以四川雅安峽口滑坡為例［J］.地質(zhì)力學(xué)學(xué)報(bào)，2004，10(1):65－70.

［5］余明，楊久龍，等.GPS應(yīng)用于滑坡示范區(qū)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的研究［J］.工程勘察，2004，3:54 －58.

［6］李天文，吳琳，等.GPS技術(shù)在滑坡監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用［J］.山地學(xué)報(bào)，2004，22(6):713 －718.

［7］徐紹銓，李英冰.GPS用于滑坡監(jiān)測(cè)的試驗(yàn)與研究［J］.全球定位系統(tǒng).

［8］劉大杰，施一民，過(guò)靜.全球定位系統(tǒng)的原理和數(shù)據(jù)處理［M］.上海:同濟(jì)大學(xué)出版社，1996.

［9］鄭萬(wàn)模，鄧國(guó)仕，劉宇平，等.四川丹巴縣典型滑坡GPS監(jiān)測(cè)效果研究［J］.沉積與特提斯地質(zhì).2008，28(3):30 －34.

GPS monitoring of the Jiaju landslide in Danba，Sichuan

DENG Guo-shi，ZHENG Wan-mo，YANG Gui-hua，LIU Yu-ping，ZHANG Qing-zhi，CHEN Qiguo，TANG Ye-qi
(Chengdu Institute of Geology and Mineral Resources，Chengdu 610081，Sichuan，China)

The GPS monitoring has been conducted on the Jiaju landslide in Danba，Sichuan.The Jiaju landslide may be separated into the northern and southern parts.In the northern part of the landslide，the horizontal displacement velocities range from 53 mm/a to 200 mm/a，and vertical displacement velocities range from-3 mm/a to-21 mm/a.In the southern part of the landslide，the horizontal displacement velocities range from 12 mm/a to 36 mm/a，and vertical displacement velocities range from-1 mm/a to-5 mm/a.By and large，the GPS measurements of horizontal displacement are better than those of vertical displacement.Furthermore，the mm-sized precision of GPS monitoring may be sufficient enough to be used in the landslide surveys.

Danba;Jiaju landslide;GPS monitoring

1009-3850(2011)02-0099-06

2010-04-19;改回日期2011-03-05

鄧國(guó)仕(1981－)，男，工程師，主要從事水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)調(diào)查與評(píng)價(jià)工作

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目“滑坡災(zāi)害GPS和InSAR綜合監(jiān)測(cè)技術(shù)示范(1212010740910)

P642.22

A