三峡库区地质灾害预警工程常用监测方法及应用探讨
(1中国地质大学(武汉)，湖北武汉，430074；
2中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所，河北保定，071051)
长江三峡库区地质灾害预警监测是服务于地质灾害防治和确保三峡工程建设安全的主要基础工作。在开县、万州、巫山三县38个滑坡灾害专业监测点，采用了地球变形监测、深部位移钻孔测斜仪监测、地下水监测、滑坡推力监测、地表裂缝相对位移监测、GPS全球定位系统监测、TDR时域反射监测、宏观监测等综合监测方法。在每个滑坡灾害点，分别采用两种或两种以上的监测方法监测滑坡表面的内部变形或应力变化；采用4 ~ 5种方法同时监测重要灾点，进行对比和综合分析。根据对滑坡监测和监测结果的统计分析，各种监测数据的结果具有明显的一致性和相关性，反映了滑坡的变形和特征，证明了监测方法的合理有效。监测结果将为地质灾害预警工程和地质灾害防治工程提供可靠依据。
关键词:三峡库区地质灾害预警工程监测方法应用
1前言
长江三峡库区自然地质条件复杂，是地质灾害的多发区和重灾区。三峡工程和百万移民工程的建设，在一定程度上改变了原有的地质环境平衡，加剧了地质灾害的发生。随着三峡工程的不断推进，库区地质灾害对三峡工程和库区人民生命财产安全的影响越来越大。及时有效地防治库区地质灾害已成为三峡工程的重要任务之一。地质灾害预警监测是实现地质灾害防治的主要基础工作。
三峡库区滑坡灾害专业监测点38个，其中开县14，万州区14，巫山县18。
2种监控方法
2.1大地变形监测
全站仪用于监测。在滑坡体外部选择地质条件好、地基相对稳定的点作为监测参考点，在滑坡体上选择有代表性的点作为监测点。所有标志点均由混凝土强制对中监测墩构成。
2.2深层位移监测
钻孔测斜仪用于监测。在滑坡上选择有代表性的点布置测斜仪钻孔，分别在主滑方向和垂直主滑方向进行正、负自下而上的读数，监测点间距为0.5m，监测数据在稳定后用移动式“CX-01重力加速度计钻孔测斜仪”自动记录，每个监测周期记录4组数据。
2.3滑坡推力监测
在滑坡上选择有代表性的点布置钻孔，在钻孔中选择合适深度的部位，预置一系列滑坡推力传感器，用导电光纤连接到地面。每次监测，通过“BHT-II滑坡推力监测系统”测量并记录各点数据。
2.4表面裂缝的相对位移监测
在裂缝两侧的适当位置放置几组裂缝计，以原位监测裂缝的相对位移。机械监控具有干扰少、可靠性高、性能稳定的特点。时间-位移曲线可直接从监测数据中绘制，测量结果直观。仪器的一般量程为25 ~ 100 mm，读数器的分辨率为0.01mm，工作温度为-40℃ ~+105℃。
2.5地下水监测
在滑坡体上有代表性的点布置钻孔，用自动水位记录仪、孔隙水压力监测仪等仪器监测地下水位、孔隙水压力、土壤含水量、温度等参数。孔隙水压力监测仪的孔隙水压力范围为-80 kPa ~ 200 kPa，分辨率为0.1kPa，精度为0.5% f·s；土壤含水量范围为0至饱和含水量，分辨率为1%。温度范围为0 ~ 70℃，分辨率为0.65438±0℃，精度为65438±0% f·s。
2.6 GPS全球定位系统监控
选择滑坡外地质条件好、地基相对稳定的点作为监测基准点；选取滑坡上有代表性的点作为监测点，所有标志点均采用混凝土强制对中监测墩，观测时采用多点联测。GPS监测方法可以进行全天候监测，不受能见度条件的限制。同时监测X、Y、Z方向的位移方便灵活，还可以监测灾害体所在地带的区域地壳形变。采用美国Ashtech公司生产的UZ CGRS GPS，最小采样间隔1s，跟踪接收至少12颗卫星。使用Ashtech Solution 2.6软件，精度水平可达3mm+1ppm，垂直可达6mm+2ppm。
2.7时域TDR监测
即采用电缆中的“雷达”测试技术，在电缆中发射脉冲信号，同时监测反射信号。在滑坡上选择有代表性的点布置监测钻孔，将同轴电缆埋入监测钻孔中，将地表与TDR监测仪连接，将测试信号与反射信号进行比较，根据其异常情况判断同轴电缆的开路、短路和变形状态，推断电缆的变形位置，进而计算滑坡地层的变形位置和位移。TDR监测采用固定预置同轴电缆，成本低，可进行自上而下的全断面连续监测，测量范围广。
2.8宏观监控
在定期检查法的基础上，根据变形较大的滑坡的变形特征，布置一定数量的简易观测点进行定期观测，及时掌握其变形动态。
对于每个滑坡灾害点，分别采用两种以上的监测方法监测滑坡的地表变形和内部变形或应力变化，同时采用4 ~ 5种方法监测重要灾害点进行对比和综合分析。应突出监测点的布置，控制滑坡的关键部位；综合处理，尽量反映滑坡的整体变形。钻孔孔口周围浇筑混凝土，布置精确的监测点。
3监测效果分析
根据2003年7月至6月65438+2月的滑坡灾害专业监测数据，初步分析了三峡库区地质灾害预警工程的监测方法和应用效果。
3.1大地变形监测
地面变形监测，开展了开县大丘九社、鞠萍九社滑坡，巫山县沟子堡滑坡、半壁塘滑坡及4处滑坡的监测。以下以开县大丘县九社滑坡为例，简述监测效果。
大丘九社滑坡位于开县镇东镇大丘九社斜坡上。滑坡的平面形状近似为矩形，剖面呈凹形。分布标高205~300m，滑体长约250m，宽约300m，面积765438+万m2，估算厚度20m，体积约1.4万m3。滑坡发育在由侏罗系沙溪庙组(J2s)紫色泥岩和砂岩互层组成的平缓层状边坡中。滑坡体物质成分主要为砂岩和砂岩碎屑土，地表松散，局部有砂岩碎屑出露，为滑坡堆积体。
图1开县大丘九社滑坡累积位移曲线
(a)X方向(b)Y方向(c)H方向d 1-监测点编号
大丘九社滑坡监测点共三排，每排9个监测点，在滑坡对面的边坡上布置两个基准点，分别在两个基准点进行监测。监测网的布设既控制整个滑坡又突出重点，测量采用前方交会法。
8月5日进行第一次测量，9月20日进行D1的第二次测量，21。结果表明，变形趋势明显，滑体向NEE方向滑动。10年10月24日监测结果显示，各监测点变形趋于缓和。6月11和2月1监测结果显示，各监测点无明显变化(见图1)。监测数据与宏观调查的定性分析一致。
利用全站仪监测土体变形的特点是监测方便，可以随时监测一些危险的滑坡，在滑坡上既可以设置永久监测桩，也可以设置临时监测桩。监测精度高，测点误差可达3.5毫米；；不仅可以测量相对位移，还可以监测绝对位移。在满足测量条件的情况下可以进行连续监测，对滑坡滑动的全过程进行监测，没有范围限制。但这种仪器的监测受到天气因素和光照条件的限制，很难在雨雾条件和夜间进行监测，而且还受到地形和能见度条件的限制，主要靠人工操作难以实现自动监测。
3.2深部位移钻孔测斜仪监测
深层位移钻孔测斜仪监测点为开县6处滑坡和16个钻孔，巫山县5处滑坡和19个钻孔，万州区8处滑坡和24个钻孔，共占19个滑坡和59个钻孔。下面以开县虎城村滑坡为例，简述监测效果。
胡城村滑坡是一堆积层滑坡，位于开县长沙镇胡城村斜坡上。滑坡平面呈近似矩形，剖面呈凹形，分布高程330 ~ 400 m，纵向长约300m，横向宽约500m，滑坡估算平均厚度12m，面积15万m2，体积18万m3。滑坡发育在中侏罗统沙溪庙组(J2s)紫红色泥岩和泥质粉砂岩组成的水平层状岩质边坡上，滑坡上部为崩积的紫红色砾石土。山体滑坡威胁着400多名居民及其财产的安全。滑坡配备了三个深层位移钻孔测斜仪来监测钻孔。
Kx-162钻孔位于滑动体中部。2004年6月10，9.5 ~ 10.5 m深度发生明显位移变形，本月变形量5.56mm，变形方向247°。11的月份没有增加的趋势，累计变形量为4.58mm，略小于1的月份，变形方向为253°(见图2)。
Kx-165钻孔位于滑动体的下部。2004年6月，10，在15.0 ~ 16.5 m测试深度发生明显位移变形(见图3)。本月变形量5.45mm，变形方向241。11月，无明显增大趋势，累计变形量为5.39mm，与1月累计变形量相近，变形方向为240。
地质灾害调查与监测技术方法论文集
图2开县虎城村滑坡Kx-162钻孔位移随深度变化曲线。
(a)东西方向(b)南北方向
图3开县虎城村滑坡Kx-165钻孔位移随深度变化曲线。
(a)东西方向(b)南北方向
深层位移钻孔测斜仪的监测方法可以在一定位置布置的钻孔中监测滑坡体中浅层、中层、深层和滑动带在垂直方向上的滑动方向和相对滑动位移；但当滑坡发生较大或迅速加速的位移变形时，由于钻孔和钻孔中的测斜管变形损坏，测斜仪探头无法送入钻孔，可能使钻孔失去监测价值。
3.3滑坡推力监测
滑坡推力监测* * *有2个测点，4个钻孔:巫山县李唐滑坡2个钻孔，曹家坨滑坡2个钻孔。下面以李唐滑坡为例，简述监测方法和效果。
李唐滑坡位于巫山县曲池乡长江干流左岸边坡。滑坡在平面上呈不规则的圈椅状。前缘高90m，后缘高400m，平均坡度约30° ~ 40°，纵向长约800m，横向宽150~250m ~ 250m，滑体厚20m，面积24万m2，体积490万m3。滑坡发育在三叠系巴东组(T2b)的灰岩、泥灰岩和泥岩中。滑坡的主要物质为泥灰岩和泥岩碎块，表层多为松散土，下部碎块结构致密。
推力孔Ws-t-tzk1位于滑体下部，推力孔Ws-t-tzk2位于滑体中部。滑坡推力监测结果数据见图4和图5。推力监测曲线表明，监测数据规律性强，基本一致，传感器未发现明显数值变化。滑坡推力监测结果与宏观监测结果和钻孔测斜仪同时监测结果一致，表明该阶段滑坡处于相对稳定的微变形状态。
图4巫山县李唐Ws-t-tzk1钻孔滑坡推力监测曲线。
图5巫山县李唐Ws-t-tzk2钻孔滑坡推力监测曲线。
滑坡推力监测方法属于定点监测。在钻孔中预置传感器，通过传感光纤连接，传感信息由地面滑坡推力监测系统采集。在滑坡体上一定位置布置钻孔，从上到下监测滑坡体内浅、中、深、滑带的垂直滑坡推力变化，并定期采集监测数据。在完善采集传输处理系统的基础上，可以实现无人值守的自动连续监测。
4结论
(1)通过多种手段的综合监测，掌握了被监测滑坡体表面和内部滑动带的变形和应力情况。对数据的综合分析表明，它反映了滑坡的位移变化和动态特征，为灾害预警提供了重要的基础数据，表明所采用的监测方法是合理有效的。
(2)钻孔测斜仪深部位移监测法，当滑坡发生一定量的缓变位移时，部分钻孔无法再进行全孔测量，造成调查监测经费的浪费和滑坡监测点及监测部位的减少。
(3)目前一个月一次的监测周期，很难保证在滑坡有滑移危险时进行有效监测。因此，在专业监测的同时，应开展群体监测和预防监测。特殊情况下，对于危险滑坡灾害点，调整监测方案，进行加密监测或连续监测，使监测满足预警预报要求。
(4)从长远发展考虑，监测应以无人值守、易维护、低成本、固定、自动快速连续采集传输、半自动监测和人工监测相结合，建立高效的地质灾害监测网络和地质灾害预警系统。
参考
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