淺談馬關(guān)縣高井槽礦區(qū)邊坡監(jiān)測的措施及方法

熊子林

摘要：針對云南省馬關(guān)縣高井槽礦區(qū)在生產(chǎn)過程中所形成的邊坡進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)測測量，有效的預(yù)防和防治了崩塌滑坡給公司和周邊群眾帶來的損失，為做好地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警工作打好根基，因此建立預(yù)報(bào)、預(yù)測、預(yù)防機(jī)制是十分必要的。

關(guān)鍵詞：邊坡；測量；方法；高井槽；全站儀；預(yù)防

1、前言

云南省馬關(guān)縣高井槽銅多金屬礦區(qū)，位于馬關(guān)縣城85°方向，直距約12公里處，地處馬關(guān)縣南撈鄉(xiāng)境內(nèi)，屬滇東南喀斯特中山區(qū)。區(qū)內(nèi)海拔1389～770m，溝谷縱橫，渾圓狀山體綿延起伏，地形崎嶇。自然坡度一般20°～30°，局部達(dá)40°左右。南汀河匯集了區(qū)內(nèi)的全部地表水體，總體自南西向北東徑流。本區(qū)位于北回歸線以南，屬中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，由于海拔高程差異大，同一地區(qū)氣候溫差懸殊較大，具有低壩河谷炎熱，中山淺丘溫暖，高山溫涼，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，干雨季分明的氣候特點(diǎn)。年平均氣溫16.7℃，年極端最高氣溫32.3℃，最低-4℃。每年5～9月為雨季，期間降水量占全年降水量的79%。年平均降水量1366.13mm，年蒸發(fā)量1365.70mm。區(qū)內(nèi)潮濕多霧，年平均相對濕度83.7%；年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)，年均風(fēng)速1.9m/s，全年無霜期327天，少雪?；麦w位于礦區(qū)南西部礦界之外，緊鄰礦界，面積約2km2。2002年2月云南地質(zhì)工程勘察設(shè)計(jì)研究院進(jìn)行了“南撈滑坡”工程地質(zhì)勘察，該滑坡為上部古崩塌成因堆積體及其下伏殘坡積層在重力作用下滑移的山坡變形破壞，發(fā)育較大規(guī)模的滑坡9個(gè)，主滑動(dòng)軸方向近正北，向南汀河滑移（見下圖1）礦區(qū)既有多個(gè)采場邊坡也有排土場邊坡，邊坡的穩(wěn)定將直接影響到公司的正常生產(chǎn)和生命財(cái)產(chǎn)安全。本文以該礦區(qū)邊坡監(jiān)測方案優(yōu)選為例，對于亞熱帶中深切割地貌礦區(qū)開展該類工作具有一定的代表性。

2、邊坡監(jiān)測的目的及原則

（1）邊坡監(jiān)測的目的。實(shí)現(xiàn)老邊坡的整治或者是新邊坡施工的信息化設(shè)計(jì)與施工；判斷邊坡的滑動(dòng)性、滑動(dòng)范圍及發(fā)展趨勢；檢查邊坡整治的效果。

1）評價(jià)邊坡施工及其使用過程中邊坡的穩(wěn)定程度，并做出有關(guān)預(yù)報(bào)，對于已經(jīng)或正在滑動(dòng)的滑坡體掌握其演變過程，及時(shí)捕捉崩滑災(zāi)害的特征信息，為崩塌、滑坡的正確分析評價(jià)、預(yù)測預(yù)報(bào)及治理工程等提供可靠的資料和科學(xué)依據(jù)。

2）監(jiān)測既是崩塌滑坡調(diào)查、研究和防治工程的重要組成部分，又是崩滑地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測預(yù)報(bào)信息獲取的一種有效手段。通過監(jiān)測可掌握崩塌、滑坡的變形特征及規(guī)律，預(yù)測預(yù)報(bào)崩滑體的邊界條件、規(guī)模、滑動(dòng)方向、失穩(wěn)方式、發(fā)生時(shí)間及危害性，并及時(shí)采取防災(zāi)措施，盡量避免和減輕工程和人員的損失。

監(jiān)測作為預(yù)報(bào)信息獲取的一種有效手段。通過監(jiān)測可為決策部門提供相應(yīng)參數(shù)數(shù)據(jù)，為有關(guān)方面提供相關(guān)的信息，以制定相對應(yīng)的防災(zāi)救災(zāi)對策。

3）對已經(jīng)發(fā)生滑動(dòng)破壞的滑坡和加固處理后的滑坡，監(jiān)測結(jié)果也是檢驗(yàn)崩塌、滑坡分析評價(jià)及滑坡治理工程效果的尺度。因而，監(jiān)測既是崩塌滑坡調(diào)查、研究和防治工程的重要組成部分，又是崩滑地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測預(yù)報(bào)信息獲取的一種有效手段。通過監(jiān)測可為決策部門提供相應(yīng)參數(shù)數(shù)據(jù)，為有關(guān)方面提供相應(yīng)的對策。

4）為進(jìn)行有關(guān)位移反分析及數(shù)值模擬計(jì)算提供參數(shù)。對于巖土體的特征參數(shù)，由于直接通過試驗(yàn)無法直接取得，通過監(jiān)測工作對實(shí)際監(jiān)測工作的數(shù)據(jù)（特別是位移值）建立相關(guān)的計(jì)算模型，進(jìn)行有關(guān)反分析計(jì)算。

（2）邊坡監(jiān)測的特點(diǎn)。監(jiān)測區(qū)域大，涉及的巖土性質(zhì)復(fù)雜；邊坡隨時(shí)形成，部分監(jiān)測點(diǎn)的位置要隨之變動(dòng)；監(jiān)測的期限較長，貫穿真?zhèn)€工程及建設(shè)過程及后期防護(hù)過程。

（3）邊坡監(jiān)測的原則。邊坡工程施工和運(yùn)行期監(jiān)測的主要目的在于確保工程的安全，邊坡的安全監(jiān)測以邊坡整體穩(wěn)定性監(jiān)測為主，兼顧局部滑動(dòng)楔體穩(wěn)定性監(jiān)測。由于過大變形是巖體破壞的主要形式，因此變形監(jiān)測是安全監(jiān)測的重點(diǎn)。巖石邊坡中存在的不利結(jié)構(gòu)面常常是引起邊（滑）坡破壞的主要內(nèi)在因素。因此，巖石邊（滑）坡監(jiān)測的重點(diǎn)對象是巖體中的這些結(jié)構(gòu)面，監(jiān)測測點(diǎn)應(yīng)放在這些對象上。

監(jiān)測網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)覆蓋整個(gè)邊坡，沿邊坡的橫向和縱向（即高度方向），所有監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)連成直線，以便對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和對比。對邊坡重要部位邊坡腳部、滑坡頂部、土體或巖土體間的分層界限等處，應(yīng)設(shè)立監(jiān)測點(diǎn)。同時(shí)應(yīng)兼顧監(jiān)測人員的工作方便和安全。

3、邊坡監(jiān)測內(nèi)容及方法

（1）邊坡監(jiān)測儀器選擇及其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)礦山現(xiàn)有的測量裝備條件，儀器選用全站儀，一方面可提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的精度，另一方面可降低現(xiàn)場監(jiān)測工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

1）儀器可靠性和穩(wěn)定性。儀器在設(shè)計(jì)規(guī)定的運(yùn)行條件和運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，檢測原件、轉(zhuǎn)換裝置的測讀儀器、儀表保持原有技術(shù)性能的程度。

2）準(zhǔn)確度和精度。準(zhǔn)確度：測量結(jié)果與真值偏離的程度、系統(tǒng)誤差的大小是準(zhǔn)確度的標(biāo)志。精度：在相同條件下測量同一量所得出的結(jié)果重復(fù)一致的程度。

3）靈敏度和分辨力。靈敏度；輸入量（被測信號(hào)）與輸出量的比值。分辨力：靈敏度的倒數(shù)，越高，分辨力越強(qiáng)，傳感器檢測出的輸入量變化越小。

（2）邊坡監(jiān)測的測量方法。根據(jù)礦山工程實(shí)際，在保證技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理、實(shí)施上安全、數(shù)據(jù)上可靠的前提下，對地表位移進(jìn)行監(jiān)測。目前針對地表變形的監(jiān)測方法列于表1-1。綜合比較各種監(jiān)測方法，從監(jiān)測精度、使用范圍以及監(jiān)測成本出發(fā)，建議采用大地測量法監(jiān)測。

具體操作方法簡述： 1）大地測量法常用的大地測量法主要有兩方向（或三方向）前方交法、雙邊距離交會(huì)法、視準(zhǔn)線法、小角法、測距法、幾何水準(zhǔn)測量法以及精密三角高程測量法等。將GPS測量法用于邊坡工程監(jiān)測有以下優(yōu)點(diǎn)：①觀測站之間無須通視，選點(diǎn)方便；②定位精度高；③觀測時(shí)間短；④觀測點(diǎn)的三維坐標(biāo)可以同時(shí)測定，對于運(yùn)動(dòng)的觀測點(diǎn)還能精確測出它的速度；⑤操作簡便；⑥全天候作業(yè)，一般不受氣候條件的影響。3）近景攝影測量法。該方法是把近景攝影儀安置在2個(gè)不同位置的固定測點(diǎn)上，利用立體坐標(biāo)儀量測像片上各觀測點(diǎn)三維標(biāo)的一種方法。其周期性重復(fù)攝影方便，外業(yè)省時(shí)省力，可以同時(shí)測定許多觀測點(diǎn)在某一瞬間的空間位置，可隨時(shí)進(jìn)行比較?？梢詽M足崩滑體處于速變、劇變階段的監(jiān)測要求，即適合危巖臨空陡壁裂縫變化或滑坡地表位移量變化速率較大時(shí)的監(jiān)測。

（3）監(jiān)測點(diǎn)的測量方法。監(jiān)測點(diǎn)的水平位移測量方法是在原始點(diǎn)位（基準(zhǔn)點(diǎn)）測定后，每次位移監(jiān)測都重復(fù)原始點(diǎn)位測定的測量程序，記錄新測定位同原始點(diǎn)的縱、橫差，由縱、橫差求出監(jiān)測點(diǎn)相對于原始點(diǎn)的水平位移量。監(jiān)測點(diǎn)的垂直測量方法宜是四等水準(zhǔn)基點(diǎn)和位移監(jiān)測點(diǎn)，組成一閉合環(huán)，對每次所測高程同初測高程比較求得垂直位移量（備注，基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)需由國家三角點(diǎn)導(dǎo)出）。

（4）監(jiān)測人員的配備。由于測量過程中棱鏡受采礦過程中爆破的影響較大，再加上避免儀器受到人為的損壞或丟失，因此，根據(jù)礦山意見，改全天侯在線實(shí)時(shí)監(jiān)測為人工監(jiān)測，配備專職或?qū)ｉT的測量人員進(jìn)行監(jiān)測工作?？紤]到測點(diǎn)數(shù)量眾多及范圍較廣，建議至少安排3名監(jiān)測人員進(jìn)行相關(guān)的測量工作。

（5）監(jiān)測頻率與資料整理。原則上應(yīng)建立定期連續(xù)監(jiān)測工作機(jī)制，但在具體實(shí)施中可根據(jù)具體情況發(fā)生一定的變化，考慮到邊坡變形一般是一個(gè)長期過程，可分為緩慢變形階段、加速變形階段、破壞失穩(wěn)階段三個(gè)階段。在緩慢變形階段一般4～7天監(jiān)測一次；在加速變形階段、破壞失穩(wěn)階段應(yīng)一天監(jiān)測一次；在穩(wěn)定或邊坡位移變化不大階段，一般可1～2個(gè)月進(jìn)行一次水準(zhǔn)測量，3～6個(gè)月進(jìn)行一次全面觀測。

就邊坡監(jiān)測而言，我們最關(guān)注的是邊坡沿高程方向的移動(dòng)情況（也即Z方向）：如果監(jiān)測點(diǎn)的高程持續(xù)減小，那么可以認(rèn)為該監(jiān)測點(diǎn)正在發(fā)生位移變形情況，則有必要加密觀測或?qū)ο嚓P(guān)工作人員或領(lǐng)導(dǎo)提出危險(xiǎn)性警告，避免一些災(zāi)難性的事故發(fā)生。

監(jiān)測資料應(yīng)用專用記錄表格進(jìn)行記錄，并裝訂成冊。監(jiān)測成果繪制成時(shí)間-變形曲線，根據(jù)變形發(fā)展規(guī)律，對邊坡的滑動(dòng)情況進(jìn)行預(yù)測、預(yù)報(bào)和評判。

結(jié)論：本文根據(jù)云南省馬關(guān)縣高井槽礦區(qū)在礦山生產(chǎn)過程中形成的邊坡（滑坡等），從安全化施工及信息化監(jiān)測角度考慮，制定了邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測方案，即采用全站儀對地表位移進(jìn)行監(jiān)測，對坡面進(jìn)行立體監(jiān)控，為邊坡穩(wěn)定性的預(yù)測、預(yù)報(bào)奠定基礎(chǔ)。有效的預(yù)防和防治了崩塌滑坡給公司和周邊群眾帶來的各類損失，為做好地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警工作打好根基，因此建立預(yù)報(bào)、預(yù)測、預(yù)防機(jī)制是十分必要的。

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