三峽庫區(qū)山區(qū)城鎮(zhèn)重大地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警示范研究

馮 振, 李 濱, 趙超英, 王 利, 王 磊

(1.國土資源部新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081；2.中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所，北京 100081；3.長安大學(xué)，西安 710064；4.防災(zāi)科技學(xué)院，河北 燕郊 101601)

?

三峽庫區(qū)山區(qū)城鎮(zhèn)重大地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警示范研究

馮 振1,2, 李 濱1,2, 趙超英3, 王 利3, 王 磊4

(1.國土資源部新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081；2.中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所，北京 100081；3.長安大學(xué)，西安 710064；4.防災(zāi)科技學(xué)院，河北 燕郊 101601)

以三峽庫區(qū)羊角場(chǎng)鎮(zhèn)為例，在地質(zhì)調(diào)查基礎(chǔ)上，利用伸縮位移計(jì)、應(yīng)力計(jì)等常規(guī)地面監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)地表裂縫相對(duì)位移和危巖體基座應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并結(jié)合GPS靜態(tài)和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量等技術(shù)，開展了角反射器干涉測(cè)量技術(shù)(CR-InSAR)和高相干InSAR技術(shù)在復(fù)雜山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害大范圍調(diào)查與識(shí)別應(yīng)用，從點(diǎn)到面、從大型危巖體到區(qū)域地表形變?nèi)采w。各種方法監(jiān)測(cè)結(jié)果較為一致，有效實(shí)現(xiàn)了典型山區(qū)城鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害變形的高精度、動(dòng)態(tài)立體化監(jiān)測(cè)。

山區(qū)城鎮(zhèn)；地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)；危巖；InSAR

0 引言

長江三峽地區(qū)位于中國地形第二級(jí)階梯和第三級(jí)階梯的過渡帶，以大巴山脈和巫山山脈為骨架，形成以中山、低山和峽谷為主的侵蝕地貌景觀，地質(zhì)條件復(fù)雜。隨著全球氣候極端異常，三峽庫區(qū)城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，工程活動(dòng)明顯加劇，人口無序激增，已經(jīng)影響到地質(zhì)環(huán)境容量和已有的地質(zhì)穩(wěn)定性[1～2]。因此，亟待提高三峽庫區(qū)城鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警的自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化和遠(yuǎn)程化水平，加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理[3]。

本文選擇的三峽庫區(qū)羊角場(chǎng)鎮(zhèn)是地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)區(qū)，歷史上發(fā)生過多次崩滑災(zāi)害。目前羊角場(chǎng)鎮(zhèn)區(qū)域內(nèi)主要發(fā)育大型危巖和滑坡兩種災(zāi)害類型，對(duì)場(chǎng)鎮(zhèn)內(nèi)居民生命財(cái)產(chǎn)造成巨大威脅。羊角屬于典型的由上部二疊系灰?guī)r和下部志留系頁巖組成的“上硬下軟、上陡下緩”二元結(jié)構(gòu)地貌形態(tài)。這一地貌在中國重慶、湖北、貴州、云南、四川等西南灰?guī)r山區(qū)有廣泛的分布，加之地形復(fù)雜、植被茂盛，氣候多雨多霧，引起過多起重大崩塌、滑坡災(zāi)害，傳統(tǒng)的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)實(shí)施范圍非常有限，難以發(fā)現(xiàn)潛在滑坡危巖體災(zāi)害[4～6]。

針對(duì)這一難點(diǎn)，本文在地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查基礎(chǔ)上，結(jié)合近年發(fā)展起來的空間大地測(cè)量技術(shù)(如InSAR技術(shù)、GPS遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)等)，開展了羊角場(chǎng)鎮(zhèn)區(qū)域地表形變的CR-InSAR調(diào)查與監(jiān)測(cè)，結(jié)合雨量、裂縫位移計(jì)、GPS動(dòng)靜態(tài)等地表監(jiān)測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)了典型大型高陡山體變形的高精度、動(dòng)態(tài)立體化監(jiān)測(cè)，可為山區(qū)城鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)方法與網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供參考。

1 羊角場(chǎng)鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征

重慶市武隆縣羊角場(chǎng)鎮(zhèn)位于烏江下游左岸，為強(qiáng)侵蝕巖溶化中低山峽谷區(qū)，構(gòu)造上位于羊角背斜西翼近核部[7～8]。羊角場(chǎng)鎮(zhèn)整體地勢(shì)東南高、西北低，最高點(diǎn)位于后山山坡尖頂，高程1376 m，最低點(diǎn)位于前緣烏江岸邊，高程160 m。后山陡崖總體走向SE150°—165°，呈帶狀延伸約5.1 km，整體地貌形態(tài)如圖1所示。場(chǎng)鎮(zhèn)后山陡崖主要由二疊系灰?guī)r組成，灰?guī)r中夾有3組軟弱巖層，分別為：吳家坪組底部頁巖、煤層和泥巖軟層，厚約12 m；棲霞組頂部泥質(zhì)微晶灰?guī)r與泥質(zhì)條帶互層，厚4～10 m；梁山組含鋁土礦和煤線的黏土巖、頁巖，厚約11 m。以吳家坪組底部軟弱層形成的緩坡為界線，陡崖大致分為2級(jí)，一級(jí)陡崖由二疊系吳家坪組灰?guī)r構(gòu)成，二級(jí)陡崖主要由二疊系茅口組、棲霞組巖層組成。陡崖帶采礦活動(dòng)極為活躍，分布有3個(gè)礦區(qū)，還有大量無序開采的小煤窯，開采歷史達(dá)數(shù)百年，目前均已關(guān)閉。開采礦層主要為吳家坪組底部煤層和梁山組頂部硫鐵礦及煤層，形成大量采空區(qū)，加速了地表的沉陷與巖體開裂。陡崖下部為志留系韓家店組頁巖，表層覆蓋大面積崩滑堆積體，地形較平緩，坡度在10°—30°之間，羊角場(chǎng)鎮(zhèn)即坐落于松散堆積體上。

圖1 重慶武隆縣羊角場(chǎng)鎮(zhèn)地貌與地質(zhì)災(zāi)害分布(鏡像南)Fig.1 Distribution of geological hazards in Yangjiao area

羊角場(chǎng)鎮(zhèn)區(qū)域內(nèi)主要發(fā)育大型危巖和滑坡兩種災(zāi)害類型，后山陡崖帶分布有大型危巖體11處(見圖1、表1)，陡崖下方為2處大型堆積層滑坡(見圖1)。

羊角場(chǎng)鎮(zhèn)滑坡群由秦家院子滑坡和羊角滑坡2個(gè)大型滑坡組成，2個(gè)滑坡的坡體結(jié)構(gòu)和組成物質(zhì)基本相同，均為由二疊系灰?guī)r崩坡積物及志留系表層強(qiáng)風(fēng)化砂頁巖殘坡積物形成的堆積層滑坡，沿堆積體與基巖接觸面滑動(dòng)；滑床為志留系韓家店組頁巖、粉砂質(zhì)頁巖，主滑方向14°。此2處滑坡近期無明顯的整體變形破壞跡象，僅在雨季出現(xiàn)小規(guī)模淺表變形?；虑熬壯由熘翞踅?，屬于規(guī)劃建設(shè)的白馬電站回水區(qū)，未來在庫水波動(dòng)及江水淘蝕作用下滑坡可能加劇變形復(fù)活。

表1 羊角場(chǎng)鎮(zhèn)大型危巖體特征表

羊角場(chǎng)鎮(zhèn)后山陡崖帶長約5 km，危巖體變形破壞由來已久。1985—1986年在大灣危巖頂部發(fā)現(xiàn)234 m長的地表裂縫，同時(shí)伴隨小規(guī)模崩塌；1993年在大灣危巖西側(cè)發(fā)生崩塌，方量約數(shù)千方；至2002年，慶口危巖頂部裂縫最大寬度約3.5 m，裂縫長度496 m；2013年，慶峰和慶口危巖東側(cè)均發(fā)生數(shù)千方的崩塌。根據(jù)危巖體幾何形態(tài)、主控結(jié)構(gòu)面特征和變形破壞跡象，羊角后山大型危巖體主要破壞類型可以分為斜傾滑移式、滑塌式、傾倒式和落石破壞式4種。近年來，大巷、慶口、大灣、小灣和觀音洞陡崖位置時(shí)常發(fā)生小規(guī)模崩塌災(zāi)害，表明目前羊角后山危巖帶在自然環(huán)境與采空區(qū)影響下，仍處于變形階段，需要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。

2 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)方法與網(wǎng)絡(luò)布置

由于地質(zhì)災(zāi)害的存在，嚴(yán)重影響羊角鎮(zhèn)的規(guī)劃建設(shè)，致使該鎮(zhèn)至今無小城鎮(zhèn)規(guī)劃，而場(chǎng)鎮(zhèn)搬遷還是原址發(fā)展仍然在不斷地論證中。為此，開展地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)、建立地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)于保障城鎮(zhèn)安全與規(guī)劃具有重要參考價(jià)值。

羊角場(chǎng)鎮(zhèn)地區(qū)地形復(fù)雜，山高崖陡，最大高差超過1200 m，且植被茂密，氣候多雨多云，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)方法、數(shù)據(jù)采集和傳輸要求較高。本文在詳細(xì)地面調(diào)查和分析的基礎(chǔ)上，綜合采用常規(guī)地表監(jiān)測(cè)方法、高精度動(dòng)靜態(tài)GPS遙感技術(shù)和InSAR技術(shù)等，對(duì)羊角場(chǎng)鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害開展危巖體和滑坡聯(lián)合監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸，實(shí)現(xiàn)了典型危巖體和滑坡體變形情況的全天候自動(dòng)化實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，進(jìn)而可對(duì)危巖體變形趨勢(shì)進(jìn)行判斷。通過遠(yuǎn)程登陸多參數(shù)采集服務(wù)系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)查看和下載監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

羊角場(chǎng)鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害常規(guī)地表監(jiān)測(cè)主要采用伸縮位移計(jì)和應(yīng)力計(jì)。為了監(jiān)測(cè)裂縫的張開變化情況，在慶口危巖西側(cè)裂縫安裝了1個(gè)三向伸縮位移計(jì)(3DWY)。3個(gè)應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)(YL01、YL02和YL03)布置在慶口危巖底部基座，以監(jiān)測(cè)巖體垂向應(yīng)力變化情況。

圖2 羊角場(chǎng)鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖(水平位移為靜態(tài)GPS監(jiān)測(cè)結(jié)果)Fig.2 Lay-out of geohazards monitoring devices in Yangjiao area

GPS技術(shù)具有很高平面精度，選點(diǎn)靈活，是地質(zhì)災(zāi)害地表絕對(duì)位移監(jiān)測(cè)的常用方法[9]。羊角場(chǎng)鎮(zhèn)地形復(fù)雜、交通不便，植被茂密、通視困難，因此災(zāi)害監(jiān)測(cè)以高精度靜態(tài)GPS相對(duì)定位技術(shù)為主，結(jié)合GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，既能高精度實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)危巖體的地表變形，又能及時(shí)準(zhǔn)確預(yù)警。羊角場(chǎng)鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)網(wǎng)共有11個(gè)GPS監(jiān)測(cè)點(diǎn)(見圖2)，分別設(shè)置在大巷危巖(JT01—JT03)、慶峰危巖(JT04—JT 06和DT01)、慶口危巖(DT02)、羊角滑坡(JT07—JT09)，其中含2個(gè)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)點(diǎn)(DT01和DT02)。

為了全面掌握區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害變形情況，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)外地質(zhì)災(zāi)害的識(shí)別與探測(cè)，在羊角場(chǎng)鎮(zhèn)開展了高空間分辨率InSAR監(jiān)測(cè)。InSAR技術(shù)通過對(duì)一定周期內(nèi)的重訪SAR影像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可實(shí)現(xiàn)大范圍地表變化信息的探測(cè)[10]。InSAR技術(shù)的地表形變監(jiān)測(cè)精度可達(dá)毫米級(jí)，通過大量SAR影像的時(shí)間序列相位形變信息的分析，能夠有效實(shí)現(xiàn)不穩(wěn)定塊體的識(shí)別和探測(cè)。地表植被、雨霧變化等會(huì)引起時(shí)間和空間失相干，對(duì)InSAR監(jiān)測(cè)精度和結(jié)果造成影響，而CR-InSAR技術(shù)特別適合于植被茂密等監(jiān)測(cè)低相干區(qū)域的地表形變[11]。因此，在重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的危巖體上加設(shè)人工角反射器(CR)，利用角反射器干涉測(cè)量技術(shù)(CR-InSAR)對(duì)危巖體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，利用衛(wèi)星捕獲其穩(wěn)定的相位值再通過一系列數(shù)據(jù)處理提取目標(biāo)形變信息。2個(gè)CR-InSAR監(jiān)測(cè)點(diǎn)(CR01和CR02)均布設(shè)在慶峰危巖體頂部，與2個(gè)GPS靜態(tài)監(jiān)測(cè)點(diǎn)(JT04和JT05)位置相同。

3 地表監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

3.1 常規(guī)地表監(jiān)測(cè)結(jié)果

3DWY傳感器組合構(gòu)成三向伸縮位移計(jì)，安裝在慶口危巖東部前緣孤立危巖體與山體之間，01號(hào)監(jiān)測(cè)方向?yàn)?30°，02號(hào)監(jiān)測(cè)方向?yàn)?40°，03號(hào)監(jiān)測(cè)方向垂直向下(見圖3)。2013年10月至2016年5月期間3個(gè)伸縮位移傳感器讀數(shù)變化曲線(見圖4)顯示，1號(hào)、2號(hào)傳感器位移曲線平直，3號(hào)傳感器自2014年5月開始持續(xù)減小，由0.35 m降至2014年10月的0.01 m，之后保持小幅波動(dòng)，趨勢(shì)穩(wěn)定。伸縮位移計(jì)的監(jiān)測(cè)結(jié)果說明，危巖體水平變形不明顯，主要以垂直方向的沉降變形為主。

羊角危巖帶的危巖體主要沿厚層灰?guī)r中夾軟弱夾層發(fā)生破壞，因此需將壓力傳感器安裝在軟弱夾層內(nèi)(見圖5)，以監(jiān)測(cè)上部危巖體通過變形傳遞至軟弱夾層的垂直應(yīng)力變化。壓力盒安裝首先將軟弱夾層巖體掏空，地表墊平，將壓力盒水平安放，然后用水泥砂漿進(jìn)行填充。羊角危巖帶巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)曲線(見圖6)顯示，2014年1月至2015年8月間，3個(gè)應(yīng)力計(jì)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化不大。YL01傳感器應(yīng)力變化范圍為0.47～0.64 MPa，YL02傳感器應(yīng)力變化范圍為0.56～0.72 MPa，YL03傳感器應(yīng)力變化范圍為0.32～0.36 MPa，這是由危巖體受降水、溫度等外界影響下的微小變形引起的，危巖體整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。2015年8月下旬，3道傳感器應(yīng)力均出現(xiàn)短暫的劇變，測(cè)得應(yīng)力值最大超過60 MPa。對(duì)應(yīng)的該段時(shí)間內(nèi)，出現(xiàn)了集中和連續(xù)降雨事件，降雨引起危巖體的變形及內(nèi)部應(yīng)力調(diào)整。2015年9月以后，3道傳感器應(yīng)力監(jiān)測(cè)值較之前變小，但呈小幅度不斷變化，整體趨勢(shì)穩(wěn)定，巖體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

圖5 壓力盒安裝位置Fig.5 Location of stress monitoring devices

圖6 重慶武隆羊角危巖帶巖體應(yīng)力監(jiān)測(cè)曲線Fig.6 Time series of stress in perilous rock base in Yangjiao area

3.2 GPS和CR-InSAR監(jiān)測(cè)結(jié)果

除JT07—JY09位于羊角滑坡體上，其他遙感監(jiān)測(cè)點(diǎn)均位于大型危巖體頂部，所處環(huán)境植被茂密，主要采用靜態(tài)GPS測(cè)量，局部利用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)GPS及角反射器干涉測(cè)量方法相互校核檢驗(yàn)。GPS靜態(tài)觀測(cè)按照國家GPS測(cè)量規(guī)范中B級(jí)網(wǎng)的精度，采用定期巡測(cè)方式獲得各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的形變信息，各GPS監(jiān)測(cè)點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差優(yōu)于±5 mm。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備可以對(duì)危巖體進(jìn)行連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并每隔3個(gè)小時(shí)獲取監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形信息，解算結(jié)果在平面方向上的精度優(yōu)于±5 mm，高程方向上的精度優(yōu)于±10 mm。CR-InSAR采用2012—2016年的16景TerraSAR影像，選擇短基線組合進(jìn)行解算，利用GPS測(cè)量的高程數(shù)據(jù)來去除地形相位的影響，構(gòu)建Delaunay三角網(wǎng)獲取雙差相位減弱大氣延遲的影響，參考基準(zhǔn)點(diǎn)采用最小費(fèi)流法空間相位解纏，最終獲取CR點(diǎn)視線向形變結(jié)果。GPS及CR-InSAR監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)結(jié)果見表2。

JT01、JT02和JT03位于大巷危巖體后部、中部和前緣，水平方向上位移較小，位移量分別為7 mm、2.8 mm、3.2 mm，位移方向分別向南、西南、東南，未顯示明顯的變形規(guī)律。

JT04—JT06以及DT01位于慶峰危巖頂部，4個(gè)點(diǎn)的靜態(tài)監(jiān)測(cè)水平位移量為3.2～12.1 mm。靠近西北側(cè)陡崖的JT06和DT01點(diǎn)，向西北方向變形，遠(yuǎn)離臨空面的JT04和JT05則向西南方向，即傾向方向變形。CR01和CR02位置分別與JT04和JT05相同，采用角反射器干涉測(cè)量，測(cè)量結(jié)果與靜態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果趨勢(shì)一致，水平上向西南運(yùn)動(dòng)，并呈現(xiàn)垂直下沉。DT01點(diǎn)同時(shí)采用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(見圖7)和靜態(tài)監(jiān)測(cè)方法，兩種監(jiān)測(cè)方法結(jié)果較為吻合(見表2)，測(cè)得的水平和垂直位移量差別不大，分別為12.1 mm、-5.0 mm和7.8 mm、-12.2 mm，顯示的變形方向基本一致，均向西偏北運(yùn)動(dòng)。

DT02位于慶口危巖東側(cè)，亦采用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(見圖8)和靜態(tài)兩種方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)。水平上兩種監(jiān)測(cè)方法結(jié)果較一致，向東南方向偏移約5 mm。

JT07和JT08位于羊角滑坡后緣偏西側(cè)，GPS靜態(tài)監(jiān)測(cè)水平位移量較小。JT07向東南變形3.2 mm，JT08向東位移1.0 mm。JT09位于羊角滑坡中部偏西，水平位移量相對(duì)較大，向西偏移9 mm。3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)均表現(xiàn)為垂直下沉，且沉降量均超過50 mm。

表2 羊角場(chǎng)鎮(zhèn)的地質(zhì)災(zāi)害遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果(單位：mm)

*：位移方向垂直向下為負(fù)，向上為正

圖7 DT01實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)GPS監(jiān)測(cè)時(shí)間曲線Fig.7 Time series of deformation in DT01 station by real-time GPS monitoring

圖8 DT02實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)GPS監(jiān)測(cè)時(shí)間曲線Fig.8 Time series of deformation in DT02 station by real-time GPS monitoring

圖9 羊角場(chǎng)鎮(zhèn)區(qū)域地表形變平均速率(2012年6月—2014年1月)Fig.9 Average ground deform velocity of Yangjiao area (June 2012- January 2014)

4 區(qū)域地表形變InSAR監(jiān)測(cè)

區(qū)域地表形變InSAR監(jiān)測(cè)同樣采用TerraSAR數(shù)據(jù)，而利用短波長、高空間分辨率的TerraSAR進(jìn)行滑坡危巖體監(jiān)測(cè)的難點(diǎn)在于時(shí)間失相干和地形相位誤差的影響[12]。為了控制地形誤差的影響，處理中選擇垂直基線小于50 m的干涉對(duì)進(jìn)行解算，使外部DEM誤差引起的InSAR視線向誤差小于5 mm。在優(yōu)先考慮地形誤差影響的情況下，為克服失相干對(duì)干涉相位質(zhì)量的影響，選擇干涉圖中相干性大于0.7的點(diǎn)進(jìn)行處理。采用高相干點(diǎn)InSAR方法獲取的羊角鎮(zhèn)滑坡危巖體形變速率如圖9所示。值得說明的是，受制于時(shí)間失相干的影響，短波長的TerraSAR數(shù)據(jù)用于形變監(jiān)測(cè)的相干點(diǎn)非常少。

從有效的觀測(cè)點(diǎn)分析，2012—2014年間，羊角區(qū)域InSAR視線向年平均形變速率變化范圍為-6～6 mm/a。除去部分零散的形變點(diǎn)之外，較為明顯且集中分布的形變區(qū)主要位于陡崖下方至烏江沿岸的滑坡區(qū)域。羊角場(chǎng)鎮(zhèn)位于三峽庫區(qū)回水區(qū)，庫水升降及河流淘蝕對(duì)羊角滑坡前緣影響較大，加上人類工程活動(dòng)較為集中，因此變形顯著。場(chǎng)鎮(zhèn)后山危巖體形變，除去慶峰危巖下方少許形變信息外，其他危巖均無可用形變點(diǎn)。

5 結(jié)論

武隆縣羊角鎮(zhèn)是遭受滑坡、危巖體災(zāi)害嚴(yán)重的區(qū)域之一，對(duì)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展和規(guī)劃建設(shè)造成了嚴(yán)重影響。羊角場(chǎng)鎮(zhèn)具有典型西南山區(qū)城鎮(zhèn)的地形地貌特點(diǎn)，山高、林密、崖陡且地質(zhì)災(zāi)害體多為危巖體，常規(guī)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)。因此，利用伸縮位移計(jì)、應(yīng)力計(jì)等常規(guī)地面監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)地表裂縫相對(duì)位移和危巖體基座應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并結(jié)合GPS靜態(tài)和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量、角反射器干涉測(cè)量等技術(shù)，從點(diǎn)到面、從大型危巖體到區(qū)域地表形變?nèi)采w，建立了羊角場(chǎng)鎮(zhèn)地面與遙感相結(jié)合的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)網(wǎng)。

地表裂縫三向伸縮位移計(jì)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，慶口危巖東側(cè)危巖體水平變形不明顯，主要表現(xiàn)為整體下沉。2014年5月至2014年10月沉降約30 mm，之后保持小幅波動(dòng)，趨勢(shì)穩(wěn)定。2014年1月至2015年8月間，受降水、溫度等外界影響下，位于慶口危巖東側(cè)底部的應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)小范圍波動(dòng)。2015年8月下旬，集中和連續(xù)降雨事件引起危巖體的變形及內(nèi)部應(yīng)力調(diào)整，監(jiān)測(cè)應(yīng)力出現(xiàn)短暫的劇變。此后，三道傳感器應(yīng)力監(jiān)測(cè)值較之前變小，但呈小幅度不斷變化，整體趨勢(shì)穩(wěn)定，巖體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

從GPS靜態(tài)監(jiān)測(cè)的結(jié)果來看，大巷危巖體頂部JT01—JT03測(cè)得位移量較小，且未顯示明顯的變形規(guī)律。慶峰危巖體東南側(cè)的JT04和JT05向西南偏移，西北前緣的JT06和DT01則向西北臨空方向運(yùn)動(dòng)，與GPS動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)以及CR監(jiān)測(cè)結(jié)果一致，顯示慶峰危巖后部順層變形、前緣視向臨空變形的趨勢(shì)。位于慶口危巖頂部的DT02，靜態(tài)和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)顯示水平上向東南方向移動(dòng)。JT07—JT09位于羊角滑坡體，GPS靜態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示水平位移較小，主要表現(xiàn)為垂直下沉，沉降量均超過50 mm。

高相干點(diǎn)InSAR技術(shù)對(duì)羊角滑坡進(jìn)行了整體監(jiān)測(cè)，其結(jié)果表明除去慶峰危巖下方微小形變信息外，其他危巖均無明顯形變點(diǎn)，較為明顯的形變區(qū)主要且集中分布在羊角滑坡前緣、烏江沿岸，與GPS監(jiān)測(cè)結(jié)果較為一致。

[1] 殷躍平．三峽工程庫區(qū)移民遷建區(qū)地質(zhì)災(zāi)害與防治[J]．地質(zhì)通報(bào)，2002，2(12)：876～880.

YIN Yue-ping. Geohazards and their prevention in resettlement areas of emigrants from the reservoir region of the Three Gorges Project [J]. Geological Bulletin of China, 2002, 21(12): 876～880.

[2] 殷躍平．加強(qiáng)城鎮(zhèn)化進(jìn)程中的地災(zāi)防治工作[N]．中國國土資源報(bào)，2014-04-21(4).

YIN Yue-ping. Enhance geological hazards mitigation in urbanization process[N]. China Land and Resource News, 2014-04-21 (04).

[3] 劉傳正．重慶武隆羊角鎮(zhèn)工程地質(zhì)環(huán)境初步研究[J]．水文地質(zhì)工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2013，40(2)：1～8.

LIU Chuang-zhen. Primary research on the geological environment around Yangjiao Twon in Wulong County, Chongqing, China [J]. Hydrogeology and Engineering Geology, 2013, 40(2): 1～8.

[4] 黃潤秋．中國西部地區(qū)典型巖質(zhì)滑坡機(jī)理研究[J]．地球科學(xué)進(jìn)展，2004，19(3)：443～450.

HUANG Run-qiu. Mechanism of large scale landslides in western China [J]. Advance in Earth Sciences, 2004, 19(3): 443～450.

[5] 殷躍平，朱繼良，楊勝元．貴州關(guān)嶺大寨高速遠(yuǎn)程滑坡-碎屑流研究[J]．工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2010，18(4)：445～454.

YIN Yue-ping, ZHU Ji-liang, YANG Sheng-yuan. Investigation of a high speed and long run-out rockslide-debris floe at Dazhai in Guizhou Province [J]. Journal of Engineering Geology, 2010, 18(4): 445～454.

[6] 殷躍平，劉傳正，陳紅旗，等．2013年1月11日云南鎮(zhèn)雄趙家溝特大滑坡災(zāi)害研究[J]．工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2013，21(1)：6～15.

YIN Yue-ping, LIU Chuan-zheng, CHEN Hong-qi, et al, Investigation on catastrophic landslide of January 11, 2013 at Zhaojiagou, Zhenxiong County, Yunnan Province [J]. Journal of Engineering Geology, 2013, 21(1): 6～15.

[7] 劉傳正，楊冰．三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)預(yù)警新思維[J]．工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2001，9(2)：121～126.

LIU Chuang-zhen, YANG Bing. 2001. A new method of surveying, evaluating, monitoring and forecasting for the geological hazards in the Three Gorges on Changjiang River [J]. Journal of Engineering Geology, 2001, 9(2): 121～126.

[8] 王磊，李濱，馮振，等．武隆縣羊角場(chǎng)鎮(zhèn)厚層灰?guī)r山體大型危巖體破壞模式及成因機(jī)制研究[J]．地質(zhì)學(xué)報(bào)，2015，89(2)：461～471.

WANG Lei, LI Bin, FENG Zhen, et al. The failure patterns and their formation mechanisms of large perilous rocks in thick layered limestone masses in Yangjiao Town, Wulong [J]. Acata Geologica Sinica, 2015, 89(2): 461～471.

[9] 張勤．GPS監(jiān)測(cè)滑坡形變的基準(zhǔn)研究[J]．西安工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，23(4)：69～71.

ZHANG Qin. The datum research of the slope deformation monitor by GPS [J]. Journal of Xi’an Engineering University, 2001, 23(4): 69～71.

[10] 朱建軍，邢學(xué)敏，胡俊，等．利用InSAR技術(shù)監(jiān)測(cè)礦區(qū)地表形變[J]．中國有色金屬學(xué)報(bào)，2011，21(10)：2564～2576.

ZHU Jian-jun, XING Xue-ming, HU Jun, et al. Monitoring of ground surface deformation in mining area with InSAR technique [J]. Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2011, 21(10): 2564～2576.

[11] 邢學(xué)敏，朱建軍，汪長城，等．一種新的CR點(diǎn)目標(biāo)識(shí)別方法及其在公路形變監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J]．武漢大學(xué)學(xué)報(bào)：信息科學(xué)版，2011，36(6)：699～703.

XING Xue-ming, ZHU Jian-jun, WANG Chang-cheng, et al. A new method for CR point identification and it’s application to highway deformation monitoring [J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2011, 36(6): 699～703.

[12] 許文斌，李志偉，丁曉利，等．利用InSAR短基線技術(shù)估計(jì)洛杉磯地區(qū)的地表時(shí)序形變和含水參數(shù)[J]．地球物理學(xué)報(bào)，2012，55(2)：452～461.

XU Wen-bin, LI Zhi-wei, DING Xiao-li, et al. Application of small baseline subsets D-InSAR technology to estimate the time series land deformation and aquifer storage coefficients of Los Angeles area [J]. Chinese Journal Geophysics, 2012, 55(2): 452～461.

GEOLOGICAL HAZARDS MONITORING AND APPLICATION IN MOUNTAINOUS TOWN OF THREE GORGES RESERVOIR

FENG Zhen1,2, LI Bin1,2, ZHAO Chao-ying3, WANG Li3, WANG Lei4

(1.Key laboratory of Noetectonic Movement and Geological Hzards, Ministry of Land Resource of PRC, Beijing, 100081, China;2.InstituteofGeomechanics,ChineseAcademyofGeologicalSciences,Beijing100081,China;3.Chang’anUniversity,Xi’an,Shaan’xi710064,China;4.InstituteofDisasterPrevention,Yanjiao,Hebei101601,China)

Regular geological hazards monitoring is very difficult in southwestern mountainous area, due to steep terrain, abundant plants, rainy and foggy weather. On the basis of geological hazards survey, a comprehensive monitoring network has been established. Regular geo-hazards monitoring devices, such as telescopic displacement meters and stressometers, are installed to monitor relative displacement of ground cracks and stress in base of perilous rock respectively. Static and real-time GPS, as well as corner reflector interferometry (CR-InSAR), are applied to monitor ground movement of perilous rocks. In order to obtain regional deformation, high coherence InSAR is adopted to investigate and detect geo-hazards. The Yangjiao monitoring network achieves high-resolution and real-time monitoring, and the methods applied are essentially in agreement with movement results.

mountainous town; geological hazards monitoring; perilous rock; InSAR

1006-6616(2016)03-0685-10

2016-04-25

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41302246，41472295)；中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目(12120114079101，DD20160268)

馮振(1985-)，男，博士，副研究員，主要從事地質(zhì)災(zāi)害等方面的研究工作。E-mail：fengzhencgs@126.com

P642.2；P694

A