滑坡自動監(jiān)測及穩(wěn)定性分析

曾先貴,王澤昌

(長沙市地質(zhì)災害監(jiān)測評價中心, 湖南 長沙 410016)

在地質(zhì)災害防治中，對于排查出來的地質(zhì)災害隱患點，一般處理的措施主要有對受威脅群眾進行搬遷避讓、工程治理和群測群防。對于中型及以上危險性較大的地質(zhì)災害隱患點，因搬遷避讓安置有困難，工程治理費用很高或者治理資金暫時沒有解決等原因，現(xiàn)階段只采取群測群防的方式進行監(jiān)測預警。雖然群測群防是一種有效避災的主動減災措施，在地質(zhì)災害防治方面發(fā)揮了有效的作用，但是也存在專業(yè)性不強、技術手段不先進、自動化程度不高等缺陷，此外，因群測群防員存在個體差異，不能對災害做到及時發(fā)現(xiàn)、快速預警。而地質(zhì)災害的自動化監(jiān)測可以彌補群測群防員監(jiān)測的不足，做到群專結合，并可通過對地質(zhì)災害隱患點監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，判斷地質(zhì)災害隱患點穩(wěn)定性狀態(tài)。

1 滑坡自動監(jiān)測

根據(jù)近年來長沙市地質(zhì)災害發(fā)生的統(tǒng)計情況來看，地質(zhì)災害類型主要有滑坡、崩塌、地面塌陷、泥石流，其中以滑坡為主。本文監(jiān)測對象為岳麓區(qū)某滑坡。

1.1 滑坡簡述[2]

該滑坡區(qū)地貌類型屬構造侵蝕丘陵-溝谷地貌，丘陵山體呈渾圓形，覆蓋層厚度小，植被發(fā)育，山坡上局部可見基巖出露。滑坡體位于山谷的東側(cè)，該滑坡前緣高程43.00～46.00 m，后緣高程75.40～80.30 m，地形呈上緩下陡，一般坡度為20°～28°?；伦髠?cè)以山脊為界，右側(cè)以天然沖溝為界，后緣以垮塌為界，前緣由于修建房屋切坡，形成高3～4 m的陡坎，陡坎坡度約80°，剪出口位于房屋后方陡坎底部?；轮骰较?10°，縱長約120 m，橫向?qū)捈s190 m，土體厚4～6 m，平均厚5 m，方量約11萬m3，屬中型淺層牽引式土質(zhì)滑坡。

滑坡及邊坡土體為第四系殘坡積層組成，廣泛分布于山坡及坡頂，巖性為含碎石粉質(zhì)粘土，呈灰褐色-褐黃色，土體稍濕，松散狀土質(zhì)不均勻。碎石呈松散-稍密狀，直徑一般為10～50 mm，含量8%～15%，呈可塑-硬塑，厚3～8 m不等。滑帶土(粉質(zhì)粘土)主要由粘粒和粉粒組成，紫紅色，可塑-軟塑，為泥質(zhì)粉砂巖風化坡積形成，稍有光澤，無搖震反應，干強度及韌性中等，滑面無明顯擦痕，推測滑帶土厚度約0.2 m，力學性質(zhì)較差?；聟^(qū)地層為前震旦系冷家溪群，分布于滑坡體以外及滑坡體下伏巖層，巖性為泥質(zhì)板巖、表層風化強烈，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石完整性差，巖石破碎，隨著埋深加大，巖石逐漸完整，巖層產(chǎn)狀30°∠70°。地下水在巖(滑坡體下伏巖層)土(滑坡面土體)接觸帶由高處向低處的強滲流是形成滑坡的主因，坡體上切坡建房等人類活動是滑坡產(chǎn)生的外因，降雨對滑坡變形起到促進作用。

該滑坡變形最早出現(xiàn)于2004年，之后一直處蠕滑狀態(tài)并伴有小規(guī)模的垮塌。由于近年來滑坡變形速度加劇，前緣房屋的圍墻及擋土墻在2009年后開始逐漸開裂，目前裂縫寬度為5～15 mm。

針對該滑坡隱患的實際情況，一方面該滑坡處于活動期，特別是汛期強降雨期間，發(fā)生滑動的可能性很大，且受威脅的人員較多、潛在經(jīng)濟損失較大，另一方面搬遷避讓群眾安置有困難，工程治理費用很高且治理費用暫時沒有解決，因此，考慮先采取安裝自動監(jiān)測設備，群專結合進行監(jiān)測以及災害預防。

1.2 滑坡自動監(jiān)測

通過考察比較，自動監(jiān)測設備采用了中國地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心研制的多路位移綜合監(jiān)測儀。該位移綜合監(jiān)測儀是一款基于GPRS/北斗數(shù)據(jù)通訊技術的一體化位移綜合監(jiān)測，主要用于滑坡、崩塌等地質(zhì)災害中位移量數(shù)據(jù)變化，可以方便實現(xiàn)無人值守，遠程無線網(wǎng)絡化的通信與控制，具備遠程數(shù)據(jù)自動存儲、歷史數(shù)據(jù)查詢、采集參數(shù)設置、無線預警等功能。

多路位移綜合監(jiān)測儀采用低功耗芯片設計，可以對崩滑體位移數(shù)據(jù)變化進行實時在線監(jiān)測，拉繩位移傳感器可以根據(jù)地裂縫的不同情況選擇具體相應的傳感器數(shù)量，供電方式采用太陽能浮充蓄電池供電。

安裝多路位移綜合監(jiān)測儀前，要對災害隱患點進行現(xiàn)場調(diào)查。要找準滑坡的主要滑動方向，傳感器基本上能夠監(jiān)測到滑坡的主要滑動體；埋設各路傳感器時，一頭要埋設在穩(wěn)固的不動體上，另一頭要埋設在主要滑動體上。

本滑坡自動監(jiān)測線路的布置是在野外地質(zhì)調(diào)查滑坡主滑動方向和滑動體的基礎上進行，沿著滑坡主體方向，在滑坡體和滑坡后緣布置了3路位移傳感器，監(jiān)測滑坡體的位移變化量。監(jiān)測數(shù)據(jù)采集的頻率一般設定為每隔1 h采集一次(監(jiān)測頻率可以調(diào)節(jié))，強降雨期間可以設定為30 min或者15 min采集一次。

每臺監(jiān)測儀器安裝一張電話卡，預先給每臺儀器設定預警信息發(fā)送對象，發(fā)送對象包括受到威脅的住戶、災害隱患點群測群防員以及地環(huán)工作管理人員。根據(jù)滑坡位移情況，當位移變化量達到或者超過預警閥值時就進行報警，預警閥值設置為50 mm，即只要有一路傳感器位移變化量(現(xiàn)值與初始值的差值)達到或者超過50 mm時進行報警。報警時設備自動給相關人員發(fā)送預警信息并撥打電話，當接收預警消息后，相關人員立即采取相應措施，便可避免或者減少因地質(zhì)災害導致的人員傷亡和財產(chǎn)損失。

此外，通過在線監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了監(jiān)測數(shù)據(jù)的在線實時監(jiān)測，與此同時，也實現(xiàn)了將在線監(jiān)測系統(tǒng)功能集成到地質(zhì)災害預警預報系統(tǒng)和手機地質(zhì)災害防治APP終端中，以便查看監(jiān)測數(shù)據(jù)。通過對歷史數(shù)據(jù)分析，可以判斷地質(zhì)災害隱患點的穩(wěn)定性狀態(tài)。

2 穩(wěn)定性分析

儀器安裝以來，該處地質(zhì)災害隱患自動監(jiān)測站點均未發(fā)生過報警，根據(jù)歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)，判斷隱患點目前處于穩(wěn)定狀態(tài)。以2015年8月25日～2016年9月25日的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，時間跨度涵蓋了2015年4月至9月汛期。由于分析的隱患點處于相對穩(wěn)定性狀態(tài)，且隱患點沒有達到短時大變形的預警條件，所以只取每月的5， 15， 25日各路傳感器上監(jiān)測數(shù)據(jù)的平均值來對滑坡隱患點的穩(wěn)定性進行分析，可滿足穩(wěn)定性狀態(tài)分析要求，滑坡隱患點自動監(jiān)測數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 滑坡自動監(jiān)測數(shù)據(jù)

根據(jù)表1的監(jiān)測數(shù)據(jù)，繪制位移變化如圖1所示。

圖1 岳麓區(qū)某滑坡隱患點位移變化監(jiān)測

根據(jù)圖1可知，1，2，3三路傳感器位移均有變化，主要集中在汛期的4月25日～6月25日，正是一年當中降雨集中時段，1路傳感器位移變化量為19.7 mm，2路傳感器位移變化量為18.2 mm，3路傳感器位移變化量為30.0 mm，變化時間段有兩個多月，屬于緩慢變形，沒有達到預警值(2 h內(nèi)變形達到30 mm)，但是在汛期過后，滑坡變形暫處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。在現(xiàn)場踏勘過程中，也發(fā)現(xiàn)滑坡后緣的拉張裂縫較發(fā)育，垮塌嚴重，中部坡體變形跡象突出，樹木傾斜，前緣墻體開裂嚴重，也表明滑坡處于變形狀態(tài)。因此，可以判斷該滑坡已發(fā)生了一些蠕變活動，穩(wěn)定性相對較差，主汛期強降雨對滑坡的穩(wěn)定性存在較大影響，所以，在汛期應密切關注該滑坡隱患點的監(jiān)測情況，并應積極采取措施對滑坡隱患進行工程治理加固，消息隱患。

3 結 論

(1) 對于采取搬遷避讓、工程治理均有難度的中型以上危險性較大的地質(zhì)災害隱患點，安裝自動監(jiān)測儀器進行監(jiān)測預警，能彌補群測群防員專業(yè)不足的缺陷，做到群專結合，能更好地避免或減少地質(zhì)災害發(fā)生帶來的損失。

(2) 自動監(jiān)測實現(xiàn)了監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動采集，實時在線監(jiān)測，達到預警條件時能發(fā)送短信并撥打電話進行及時預警。

(3) 利用歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)，繪制位移變化趨勢圖，能判斷地質(zhì)災害隱患點目前的穩(wěn)定性狀態(tài)。

(4) 在線監(jiān)測中，還需進一步完善自動生成位移變化圖等功能，實現(xiàn)更直觀地查看位移變化，更好地研判滑坡體變化趨勢及判斷滑坡穩(wěn)定性狀態(tài)。

參考文獻：

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