三峡库区地质灾害勘查技术要求
Ⅰ 三峡库区滑坡灾害四级预警级别划分
为了加强对三峡库区三期地质灾害防治监测预警工程中所涉及的数百专个专业监测滑坡属的预警工作,根据前述滑坡预测预报的基本理论和方法,建立了三峡库区滑坡灾害四级预警级别划分标准,并制定了表格“三峡库区滑坡灾害监测预警四级预警级别划分的综合判定”(表5.1),可供承担三峡库区三期地质灾害防治监测预警使用。
表5.1 三峡库区滑坡灾害监测预警四级预警级别划分的综合判定
续表
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Ⅱ 年度三峡库区地质灾害防治工作情况
(2014年1月14日)
2013年,中国地质环境监测院三峡地质灾害监测中心(三峡库区地质灾害防治工作指挥部,以下简称“三峡中心”)深入贯彻落实党的十八大、十八届三中全会精神,在国土资源部地质环境司(地质灾害应急管理办公室)、三峡库区地质灾害防治工作领导小组办公室、中国地质环境监测院(地质灾害应急技术指导中心)的正确领导下,紧紧围绕三峡库区地质灾害防治这一中心工作,坚持对上支撑、横向指导,坚持长远防治能力建设、日常监测应急指导两手抓,有序推进各项工作。三峡中心全体同志齐心协力,认真履职,圆满完成了项目管理、监测预警、应急处置等重点工作,实施了能力建设、队伍建设、制度建设等基础工作,取得了良好的成效。全年三峡库区未发生地质灾害造成人员死亡失踪,连续11年保持库区地灾无伤亡的良好局面。同时,对以往工作进行了梳理,初步确定了2014年重点工作。
一、强化业务支撑,指导落实防治措施
三峡中心认真履行库区地灾防治专门技术机构的支撑、指导职能,全面落实司、院的工作部署,加强调查研究、协调联络和监督检查,确保防治目标科学合理、防治措施落到实处。
(一)组织开展防治趋势预测,明确年度防治任务。在部组织下开展了库区地灾防治趋势会商工作,会同两省市国土部门对2013年三峡库区滑坡、库岸崩塌等灾害发生趋势进行了研判,指导库区市县对全年防治工作趋势做了深入研判,进一步明确了防治重点。
(二)做好行政管理支撑保障,督促落实防治要求。协助地质环境司做好姜大明部长巡库工作以及在此期间召开的库区地灾防治工作会商会,提前准备了丰富的技术资料。会后,与部应急中心、重庆市局和湖北省厅共同完成了巡库检查工作。
(三)多次组织全面巡查排查,指导强化防治措施。6月,组织开展了第二轮库区地质灾害防治检查指导工作。7月,配合部派出的2个工作组分别赴两省市开展第三轮检查指导工作。派员参加了国务院三峡办175米试验性蓄水水位消落期巡库工作和2013年三峡工程试验性蓄水安全巡查。
(四)指导开展地灾隐患排查,全面掌握隐患情况。指导两省市按照部要求,在汛前开展全面排查,在重要时点巡查。组织专业技术人员对排查成果资料进行了整理,入库26个区县10821处(段)再排查数据1.6万条。在长江三峡水利枢纽工程竣工环境保护验收调查中使用了这些成果。
(五)积极承担规范编制任务,推动提升工程质量。参加了地灾防治行业标准规范框架体系、目录和实施方案的起草工作,作为牵头单位组织开展地质灾害信息系统、监测、施工、监理、综合管理等类型共24项标准规范的编制工作,并作为主编单位承担其中21项的编制工作。
二、强化项目管理,全面完成工作任务
按照三峡后续工作总体规划要求,如期完成了后续地灾治理年度项目实施方案组织编制、项目审核,完成了三期治理工程竣工验收等工作。
(一)顺利完成三期地灾治理工程质量国家级行政验收。协助地质环境司、领导小组办公室组织了三期地灾治理工程竣工国家级行政验收,包括国家级工程竣工初步验收和最终验收鉴定书等资料汇编整理,行政验收意见起草,重大地灾治理工程现场检查组织等。
(二)完成二、三期治理工程档案归档与信息化成果验收。根据峡库区二期三期治理工程档案及信息化终验成果意见,验收通过重庆库区22个区县中18个。达到汇交标准并已办理成果资料移交的区县有6个。按照年度计划推进治理工程信息化验收,建立了工程数据库。
(三)完成三峡库区三期地质灾害防治科学研究成果验收。组织专家完成了三峡库区地灾防治科学研究项目共七个专题20个课题和监测预警工程专业监测的“滑坡预报模型和预报判据建立项目”验收。
(四)有序推进后续工作防治项目组织实施。一是完成地灾防治项目初步设计。二是组织专家完成地灾防治项目初步设计技术审查。三是编制完成地灾防治2013年实施方案,配合部向国务院三峡办报送方案。
三、强化监测预警,有效避免人员伤亡
坚持群专结合的工作格局,在帮助指导地方落实群测群防措施的基础上,对重要隐患进行专业监测,辅以地灾气象预警预报信息服务,使近库区隐患周边60万人的生命安全得到了保障,2013年库区地灾继续保持零伤亡。
(一)加强专业监测网络建设。完成了200多处专业监测的复测与验收,收集分析225处滑坡监测资料,预警滑坡14次。开展了122个滑坡预报模型研究。召开了专业监测工作会,建立数据采集和传输系统,采集入库信息约12万条。
(二)指导群专结合的监测工作。在汛前下发了关于加强库区地灾监测预警工作的通知,召开库区地灾防治工作会议,指导两省市构建和完善监测预警体系。汇总分析每月群测群防监测资料,制作科普宣传片1部,出版宣传画册一本。
(三)加强气象预警预报。充分利用气象等部门资源,实现了库区降雨诱发地灾精细化预报,形成系列预报产品,有效服务于库区。在2013年底地灾气象预警预报现场会,汇报展示了库区地灾气象预警预报平台,效果良好。
(四)完成地质环境公报。完成了三峡工程生态与环境监测公报——《三峡工程生态与环境监测系统蓝皮书》(2012年)涉及的地质环境专项报告,宣传了库区地灾防治成效,为有关方面提供了可靠的地质环境信息。
四、强化应急处置,提高应急工作效率
三峡中心高度认识应急工作的重要性,紧密联系环境司、地调局、监测院,保持高度的责任感和政治敏感性,认真谨慎做好突发灾情险情和舆情的处置工作。
(一)加强应急值守,及时报送防治信息。严格执行全年24小时应急值守制度和应急调查处置制度,与两省市、26个县区建立了通畅的信息传送渠道。全年上报信息50多次,中办国办采用6篇次,部采用19次,及时报告了防治工作成效、防治工作进展等。
(二)完善指挥系统,确保应急工作效率。完成了应急会商视频会议系统维修升级及其与应急指挥系统的集成。完善应急监测指挥车和应急通信平台,升级了视频会议系统,实施15次应急演练和野外训练,编写10期应急演练报告,时刻为应急提供稳定可靠的设备保障和熟练的技术支撑。
(三)及时启动响应,指导开展应急处置。共组织开展了重庆武隆巷口镇木林危岩、鸭江镇白果树滑坡、白马镇二台坪泥石流、羊角场镇庆口危岩,云阳县外郎小学滑坡等近10起地灾应急调查,提出了险情应急处置建议。3名专业技术人员被聘为部地灾应急专家,按要求报送专家工作情况。
五、强化能力建设,努力提升防治水平
从基地建设、科学研究、科普宣教、信息化建设等着手,软硬结合,全面提升三峡中心的防治技术能力,树立三峡库区地灾防治技术排头兵的良好形象。
(一)地灾防治科学研究成绩突出,防灾认识不断深入。一是建立了地灾预报模型判据。二是全面展开三峡工程环保验收的地质环境影响专题调查工作。三是启动三峡水库日降幅对防治工程影响调查评价研究。四是编制完成滑坡泥石流监测技术标准,提交了初步研究成果。
(二)全面建成地灾防治信息系统,信息服务显著提升。完成了年度中心计算机网络系统和两省市、区县地质环境监测站计算机广域网系统维护等工作,保证了网络系统、视频会议系统、卫星传输系统和专线网络的正常工作,为防治工作正常开展提供了稳定的网络服务。
(三)推进监测试验示范基地建设,示范作用逐步增强。基本完成了基地大楼改造工程施工,构建了气象监测网、地灾气象预报预警平台建设,完成了滑坡预报模型与判据试用验证评估,监测预警示范作用进一步增强,试验基地的硬件设施条件将得到进一步改善。
(四)系统整理地质灾害成果资料,规范档案资料管理。整理地灾工作成果资料5000余册,完成档案立卷1000盒,电子文档上传服务器,实现办公资料共享查阅,并建立了成果资料收交、借阅、发送程序,建立了档案台帐,进一步规范了档案资料管理。
(五)积极申报国土资源科普基地,拓宽科普宣传渠道。成功申报第三批国土资源科普基地,获部命名科研实验类国土资源科普基地。按要求编制了科普工作规划计划,加强科普能力建设。编制了《百年圆梦——三峡库区地质灾害防治工程史诗画册》,彰显防治工作成就。
六、强化队伍建设,积极提升管理能力
三峡中心着力打造一支思想过硬、业务精通、作风扎实的高素质人才队伍,着力建设一个制度完善、责任明确、奖惩分明的高效率管理体系。
(一)加强队伍建设,规范技术管理。引进技术人员3名,通过实施“给压力,挑担子”工程,提高队伍整体素质,安排12人次参加部、院培训。加强了技术质量管理,基本实现了技术业务管理制度化。
(二)推行目标管理,完成防治任务。按照院要求,围绕三峡库区地灾防治中心工作,推行了目标管理,统筹兼顾,保证重点,完成了年度防治任务。
(三)强化安全生产,严防事故发生。贯彻安全生产责任制,全年车辆安全行驶,安全生产实现零事故的目标。加强保密工作监督和检查,整改隐患,没有发生泄密事件。
(四)规范经济管理,强化资产管理。以预算管理为核心,逐步规范预算管理和经济活动等,使经济管理与业务管理协调推进。
(五)加强党建和文明创建,促进中心工作。深入学习贯彻党的十八大、十八届三中全会精神,坚决落实院党的群众路线教育实践活动实施方案,被院党委授予“先进基层党组织”称号。编制了2013年工会工作计划和活动安排,大力推进文明创建活动,促进了中心工作上新台阶。
七、把握工作要点,为三峡做出新贡献
2014年,三峡中心将紧密结合部关于全国地灾防治工作的总体部署和库区防治工作的具体要求,继续保持高度警惕,戒骄戒躁,兢兢业业做好库区地灾防治工作。
(一)工作思路。一是不断加强三峡库区地灾防治后续规划项目实施的协调、指导、监督和检查,认真履行职能,支撑部、局、院工作。二是进一步推进三峡库区地灾监测预警实验基地建设,继续推进三峡库区地灾监测预警体系建设,培养人才,改善基地条件,系统总结三峡库区地灾防治技术,在试验研究、技术培训和推广应用等方面建成全国地灾防治试验示范创新基地。三是建立和完善三峡库区地灾防治信息中心,支持防治管理和决策。
(二)工作重点。一是年初开展趋势分析,形势研判,确定防范重点地区,明确主要防治措施,配合部做好工作部署。二是配合部开展巡库指导工作,在汛期、大范围强降雨、175米蓄水等期间,组织专家开展巡查指导,督促地方加强防治措施。三是督促指导两省市提前完成2014年开展项目的前期工作,做好年度防治实施方案的编制报送。四是指导地方实施好防治工程,保持专业监测和群测群防体系高效运行。五是加强应急值守,及时启动应急响应,指导地方政府做好突发灾情险情的应急处置。六是完成三峡工程竣工验收涉及地灾的各项工作,按时提交防治工程验收报告。
中国地质环境监测院三峡地质灾害监测中心(指挥部)
2014年1月14日
Ⅲ 请分析三峡水库区可能存在的地质灾害类型及其形成原因和防止措施。
地震,泥石流,崩塌。原因:该地位于地中海——喜马拉雅地震带的东部边缘,加上水库存专水量过大,可能超属过其下岩层的承载力,使岩层发生断裂,引起地震;泥石流是因为降水量大,附近山区森林破坏,保持水土能力下降,再加上处于岩层易断裂地区造成的;崩塌是处于岩层易断裂地区造成。
防止措施是:植树造林,水库内不要存水量过大。
Ⅳ 国土资源部关于做好年三峡库区地质灾害防治工作的通知
国土资发〔2013〕29号
湖北省国土资源厅、重庆市国土资源和房屋管理局:
为贯彻落实党的十八大关于加强生态文明建设的重要精神和《国务院关于加强地质灾害防治工作的决定》,加强三峡库区地质灾害防治工作,现将2013年有关事项通知如下:
一、充分认识库区防治工作的重要性
三峡库区地质条件复杂,地质环境脆弱,在库水位大幅涨落和降雨、工程建设等因素综合作用下,崩塌、滑坡等突发地质灾害防治难度大。党的十八大把生态文明建设纳入中国特色社会主义事业五位一体的总体布局,将生态文明建设提升到新的战略高度。两省(市)国土资源主管部门要深刻领会党的十八大精神,坚持以人为本,充分认识防治工作的极端重要性、长期性和艰巨性,在认真总结三峡工程试验性蓄水地质灾害现状、特点及规律的基础上,夯实巡查排查、专家驻守、监测预警、应急处置、督查督办“五道防线”,精心组织开展防治工作。
二、认真编制实施年度项目实施方案
两省(市)国土资源主管部门要按照三峡后续工作规划安排以及三峡后续工作规划年度实施指导意见,认真组织编制年度工程防治项目和搬迁避让实施计划(年度项目实施方案)并提出年度资金预算申请并及时上报。年度项目实施方案包括工程治理项目(含工程后期维护及效果监测)、监测预警项目(含监测能力建设、日常安全监测与防范)、应急能力建设、突发地质灾害应急项目以及科学研究项目等。列入年度实施方案的工程治理项目,应具有经审查的勘查报告、初步设计和概算。
三、加强防治项目监督管理
两省(市)国土资源主管部门要严格按照国家有关规定,对防治项目实行资质管理,承担勘查、设计、施工、监理、技术评估的单位必须具有部颁发的相应资质。要加强对项目的指导、监督,确保设计合理、质量可靠。建立健全项目统计信息报告和档案管理制度,及时收集、整理、统计有关信息,于每季度第三个月向部报告有关情况。严格按照国家有关规定和三峡库区地质灾害防治技术要求,做好档案管理工作,资料信息采集入库统一使用三峡库区地质灾害防治信息系统软件。
四、全面开展隐患巡查排查
两省(市)国土资源主管部门要结合往年试验性蓄水情况,充分利用前期调查监测、巡查排查等工作成果,全面开展汛期和试验性蓄水期间的隐患巡查排查工作。重点针对城镇、乡村、旅游景点等人员聚集区,库岸、公路等交通要道沿线和重大工程项目施工区。对发现的隐患点要逐一登记造册,纳入群测群防工作体系,落实防灾责任人和监测人员,重大隐患要在开展勘查、科研的基础上加快落实工程治理或搬迁避让等措施。
五、加强监测和预警预报
两省(市)国土资源主管部门要加强与水利、气象等部门的合作,实时掌握雨情水情和趋势,做好地质灾害气象预警预报。要强化专业单位技术人员分片驻守库区各区县工作机制,加强技术指导和专业监测工作。要将应急预案和减灾措施落实到县(区)、乡(镇)和村组负责干部、群测群防监测人员和受威胁群众。对新发现有变形迹象的隐患点,要尽快落实群测群防和专业监测措施,掌握变形发展动态。对尚未实施工程治理或搬迁避让受威胁人员的隐患点,要加强监测。完善预警预报信息发布渠道,及时发布预警信息,为防治工作提供科学依据。
六、做好应急值守和信息报送
两省(市)国土资源主管部门要完善值班制度,落实专人负责值守,明确信息报送责任,规范报送程序,确保信息报送及时、准确、畅通。充分利用三峡库区地质灾害防治信息与预警指挥系统进行信息报送。发现险情,要及时按规定上报并启动应急预案,划定危险区并设置警戒线,协助地方政府组织群众避险,避免群死群伤事故发生。遇有险情威胁航道的情况,要及时通报航运部门。灾害发生后,要强化技术指导,协助地方政府开展抢险救灾工作,防止发生次生灾害。
七、深入开展宣传教育和培训
两省(市)国土资源主管部门要通过开展贴近实际、简便易学和群众喜闻乐见的宣传形式,全面普及预防、辨别、避险、自救等知识,提升干部群众临灾自救互救能力。要在所有隐患点设立警示牌和宣传栏,及时向受威胁群众发放防灾、避险明白卡,组织所有隐患点周边群众开展简便实用的应急演练,明确险情发生后撤离转移的路线和避让地点。充分发挥驻守库区专家和专业技术人员优势,通过集中培训、现场指导等方式对群测群防监测员、基层管理干部开展培训,提高防灾减灾骨干力量专业水平。
2013年是全面贯彻落实党的十八大精神的开局之年,是实施三峡后续工作地质灾害防治任务的关键之年,请务必立足防大灾、应大急、救大险,切实采取有效措施,努力避免和减少人员伤亡和财产损失。
国土资源部
2013年4月1日
Ⅳ 三峡库区地质灾害防治为库岸稳定提供了有力保障
中国地质调查局武汉地质调查中心
三峡工程筹备工作开展以来,各部门地质工作的重心在于查清区域稳定性与地震地质条件、库区及坝址区水文地质条件、近区岩土体类别与分布特征等工程适宜性、基础性地质问题。自1993年三峡工程开工后,地质工作逐步转为以施工地质保障为主,并对库首链子崖危岩体、黄蜡石滑坡等特别重大的地质灾害体开展了紧急勘察治理工作。2002年1月25日国务院正式批准的《长江三峡库区地质灾害防治总体规划》(以下简称《规划》),标志着三峡库区地质灾害防治工作正式启动。各相关部门按照《规划》的指导原则,分阶段对库区地质灾害开展了调查评价、勘查治理和监测预警等工作,为三峡水库蓄水后的库岸稳定提供了技术支撑,为库区人民生命财产安全乃至经济社会平稳发展做出了贡献。
一、地质灾害调查与科研工作为岸坡稳定性评价提供了技术支撑
针对三峡库区高陡岩质边坡及危岩体分布发育状况不清、存在蓄水失稳风险的情况,武汉地质调查中心开展了“长江中游宜昌—江津段环境地质调查”,以人口相对集中的11个城镇作为主要调查区,筛查典型危岩体232个,确定了对长江航道安全存在重大威胁的龚家方至独龙不稳定斜坡、箭穿洞和万州鸡哈寨等10余处危岩体,提出了包括监测、工程治理等为主的综合预防措施(图1)。如2007年在秭归县沙镇溪镇发现咸水井滑坡局部活动,滑坡体上的国家电网500千伏输电铁塔受到威胁,技术人员根据铁塔上的铭牌地址通知并函告了国家干线电网的有关部门,国家电网随即组织实施了滑坡勘察和治理工作,保障了电网的安全运行。2009年4月初,调查人员发现龚家方至独龙一带的高陡斜坡岩体出现多处变形迹象,及时向重庆市政府进行了汇报并建议加强监测,同时将大宁河口至横石溪口上水航道向江心方向迁移100米。重庆市政府随即采纳了迁移航道的建议,将龚家方至独龙不稳定斜坡纳入到重庆市地质灾害监测预警系统。
2010年7月,中国气象局发出三峡库区可能出现极端暴雨天气的预测后,武汉地质调查中心、湖北省地质环境监测总站和重庆市地质环境监测总站紧急开展了“长江三峡库区汛期地质灾害排查”工作,对上游江津市至下游秭归县的二十余县市区的主要地质灾害隐患进行了排查,及时处置存在变形和重大威胁的灾害隐患点上百处,编写地质灾害应急处置报告百余份,为当地政府做好突发性地质灾害提供了技术安全、经济可行的决策方案。
二、监测预警工作成功预测多起地质灾害,避免了人员伤亡和财产损失
按照国务院、三峡建设委员会有关文件精神,国土资源部三峡库区地质灾害防治工作指挥部、中国地质环境监测院及鄂渝两省市地质环境监测总站积极行动,在库区建立了较为完善的地质灾害监测预警体系,将GIS、GPS、RS等技术引入到地质灾害监测预警领域。目前已对库区近200处重要的地质灾害隐患开展了专业监测,对近2000处一般隐患点开展了群测群防工作,初步实现了地质灾害监测数据和预警信息的网络化管理。国土资源部还与中国气象局合作,开展了汛期突发性地质灾害的气象预警预报,并通过电视、互联网、手机短信等媒体发布地质灾害预警信息,成功预测了以秭归县千将坪滑坡为代表的多起地质灾害的发生,有效地减轻了人员伤亡和财产损失。
2003年以来,中国地质调查局水文地质环境地质调查中心联合重庆市巫山县国土资源局、重庆市地质环境监测总站等单位,开展了“地质灾害预警关键技术方法研究与示范”、“库水波动下地下水孔隙水变化实时监测与地质灾害预测评价”等工作,建立了基于钻孔倾斜仪深部位移监测、GPS地表变形监测、时间域反射技术(TDR)、孔隙水压力监测等监测手段为主的监测预警示范站,实现了地质灾害监测技术优化集成、监测数据的远程传输和监测信息互联网实时发布,对我国地质灾害监测预警技术和灾害信息管理起到了显著的推动作用。
武汉地质调查中心于2009年启动的“三峡库区高陡岩质边坡成灾机理研究”已获得阶段性成果,建立了高陡边坡失稳模式,确定了边坡失稳判据,对边坡失稳可能产生的涌浪进行了预测模拟。
图1 长江三峡巫峡段重要危岩变形体分布示意图
Ⅵ 浅议三峡库区地质灾害预警工程常用监测方法及应用
王爱军1,2薛星桥1,2
(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)
【摘要】长江三峡库区地质灾害预警监测是服务于地质灾害防治、保障三峡工程建设安全的主要基础工作。开县、万州区、巫山县的38个滑坡灾害专业监测点,采用大地形变监测、深部位移钻孔倾斜仪监测、地下水动态监测、滑坡推力监测、地表裂缝相对位移监测、GPS全球卫星定位系统监测、TDR时间域反射监测和宏观监测等综合系列监测方法。每个滑坡灾害点,采用2种以上监测方法,分别监测滑坡体地表内部变形或受力变化;重要灾害点采用4~5种方法同时进行监测,以便进行对比和综合分析。对滑坡监测及监测成果统计分析,多种监测数据成果具有明显的一致性和相关性,反映了滑坡体的变形情况和特征,证实监测方法合理有效,监测成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。三峡工程的兴建和百万移民工程,在一定程度上改变了原有地质环境的平衡状态,加剧了地质灾害的发生。随着三峡工程建设的不断推进,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日益增加,及时有效地防治库区地质灾害已成为三峡工程建设的重要任务之一。地质灾害预警监测工作是实现地质灾害防治的主要基础工作。
三峡库区共有38个滑坡灾害专业监测点在进行专业监测工作,其中重庆市开县14个、万州区14个、巫山县10个。
2监测方法
2.1大地形变监测
采用全站仪监测。在滑坡体外选取地质条件较好、基础相对稳定的点位作为监测基准点,在滑坡体上选择有代表性的点位作为监测点,标志点全部采用混凝土强制对中监测墩。
2.2深部位移监测
采用钻孔倾斜仪进行监测。在滑坡体上选择有代表性的点位布置测斜钻孔,分别在其主滑方向和垂直主滑方向上进行正反两回次自下而上的测读,监测点间距0.5m,使用移动式“CX-01型重力加速度计式钻孔测斜仪”,监测数据稳定后自动记录,每期监测共记录4组数据。
2.3滑坡推力监测
在滑坡体上选择有代表性的点位布置钻孔,在钻孔中选择适当的深度部位,预置一系列滑坡推力传感器,用传导光纤连接至地面,每次监测采用“BHT-Ⅱ型崩塌滑坡推力监测系统”测量记录各点数据。
2.4地表裂缝相对位移监测
在裂缝的两侧适当部位安置数套裂缝计,进行原位裂缝相对位移监测。机械式监测具有干扰少、可信度高、性能稳定特点,监测记录数据可直接做出时间—位移曲线,测量结果直观性强。仪器一般量程范围在25~100mm间,读数器的分辨率为0.01mm,操作温度在-40℃~+105℃之间。
2.5地下水动态监测
在滑坡体上选择有代表性的点位布置钻孔,对地下水水位,孔隙水压力、土体含水率、温度等参数监测,采用自动水位记录仪、孔隙水压力监测仪等仪器监测。其中孔隙水压力监测仪的孔隙水压力量程为-80kPa~200kPa,分辨率0.1kPa,精度0.5%F·S;土体含水率量程为0至饱和含水率,分辨率1%;温度量程为0~70℃,分辨率0.1℃,精度1%F·S。
2.6GPS全球卫星定位系统监测
在滑坡体外选取地质条件较好,基础相对稳定的点位,作为监测基准点;在滑坡体上选择有代表性的点位作为监测点,标志点全部采用混凝土强制对中监测墩,观测时采取多点联测。GPS监测方法,可进行全天候监测,不受通视条件限制,同时监测 X、Y、Z三维方向位移量,方便灵活,并可监测灾害体所处地带的区域地壳变形情况。采用的美国 Ashtech公司生产的UZ CGRS型GPS,最小采样间隔1s,最少跟踪和接收12颗卫星,使用Ashtech Solution 2.6软件解算,精度可达水平3mm+1ppm,垂直6mm+2ppm。
2.7时间域反射测试技术(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,同时进行反射信号监测。在滑坡体上选择有代表性的点位布置监测钻孔,将同轴电缆埋入监测孔,地表与 TDR监测仪相连接,把测试信号与反射信号相比较,根据其异常情况判断同轴电缆的断路、短路、变形状态,推断出电缆的变形部位,进而推算滑坡体地层的变形部位和位移量。TDR监测采用了固定式预置同轴电缆,成本低,可进行自上而下的全断面连续监测,量程范围大。
2.8宏观监测
以定期巡查方法为主,对变形较大的滑坡体,据其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,采用2种以上监测方法,分别监测滑坡体地表变形和滑坡体内部变形或受力变化,重要灾害点采用4~5种方法同时进行监测,以便进行对比和综合分析。监测点的布置应重点突出,控制滑坡的重点部位;照顾全面,力求能反映滑坡体整体变形情况。钻孔孔口周围用混凝土浇筑,布置精确监测点位。
3监测效果分析
根据2003年7月至12月滑坡灾害专业监测数据资料,初步分析三峡库区地质灾害预警工程监测方法及应用效果。
3.1大地形变监测
大地形变监测,开展了开县大丘九社和巨坪九社滑坡、巫山县狗子包滑坡和板壁塘滑坡,共4个滑坡的监测。以下以开县大丘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,滑坡平面形态近似矩形,剖面上呈凹型;分布高程205~300m,滑体长约250m、宽约300m,面积710万m2,估计厚度20m,体积约140万m3。滑坡发育于侏罗系中统沙溪庙组(J2s)紫红色泥岩及砂岩互层组成的平缓层状斜坡中,滑坡体的物质组成主要为砂岩及砂岩碎块石土,表层为松散土壤,局部出露砂岩碎块石,为崩滑堆积体滑坡。
图1开县大丘九社滑坡累计位移量曲线图
(a)X方向(b)Y方向(c)H方向 D1——监测点编号
大丘九社滑坡体上布置了3排监测点,每排3个共计9个监测点,滑坡体对面斜坡上布置了2个基准点,分别在2个基准点进行监测。监测网布置既控制了整体滑坡体又突出重点,采用前方交汇法施测。
8月5日进行了首次测量,9月21日进行D1第二次测量成果与之对比,表明变形趋势明显,滑体向 NEE向滑移。10月24日监测成果表明各监测点的变形趋于缓和。11月和12月监测成果表明各监测点无明显变化(见图1)。监测数据与宏观调查定性分析相一致。
利用全站仪进行大地形变监测,其特点为监测方便,可随时对一些危险滑坡监测,既可以在滑坡体上设置永久性监测桩,又可以设置临时性监测桩;监测精度高,测点中误差可达到3.5mm;不仅能测定相对位移,而且能监测绝对位移;在满足测量条件下可进行连续监测,监测滑坡滑移的全过程,不存在量程限制。但该仪器监测受天气因素和光线条件制约,难以在雨雾条件和夜间实施监测,且受地形和通视条件制约,施测以人工操作为主,不易实现自动化监测。
3.2深部位移钻孔倾斜仪监测
深部位移钻孔倾斜仪监测点为开县6个滑坡、16个钻孔,巫山县5个滑坡、19个钻孔,万州区8个滑坡、24个钻孔,共计19个滑坡、59个钻孔。以下以开县虎城村滑坡为例简述监测效果。
虎城村滑坡为堆积层滑坡,位于开县长沙镇虎城村斜坡。该滑坡在平面近似矩形,剖面为凹形,分布高程330~400m,纵长约300m,横宽约500m,滑体估计平均厚度12m,面积15万m2,体积180万m3。滑坡发育于侏罗系中统沙溪庙组(J2s)紫红色泥岩及泥质粉砂岩组成的水平层状岩层斜坡上,滑体上部为崩坡积紫红色碎石土层。滑坡威胁居民400余人及其财产安全。该滑坡布置了3个深部位移钻孔倾斜仪监测钻孔。
Kx-162钻孔位于滑体的中部。2004年10月,在9.5~10.5m测试深度处发生明显的位移变形,本月变形量5.56mm,变形方向247°。11月,没有增大趋势,累积形变4.58mm,略小于10月份累积变形量,变形方向253°(见图2)。
Kx-165钻孔位于滑体的下部。2004年10月,在15.0~16.5m测试深度处发生明显的位移变形(见图3),本月变形量5.45mm,变形方向241°。11月,没有明显的增大趋势,累积变形5.39mm,同10月份累积变形量相近,变形方向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)EW方向(b)SN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)EW方向(b)SN方向
深部位移钻孔倾斜仪监测方法,可在滑坡体上一定部位布置的钻孔中,监测滑坡体内垂直方向上的浅层、中层、深层、滑动带等滑移方向和相对滑动位移量;但在滑坡发生较大或急剧加速的位移变形时,由于钻孔和孔内测斜管变形、破坏,测斜仪探头不能送入钻孔之内,可能使钻孔失去监测价值。
3.3 滑坡推力监测
滑坡推力监测共设有2个测点、4个钻孔:巫山县淌里滑坡钻孔2个,曹家沱滑坡钻孔2个。以下以淌里滑坡为例简述监测方法与效果。
淌里滑坡位于巫山县曲尺乡长江干流左岸斜坡上,滑坡在平面形态上呈不规则的圈椅状,前缘分布高程90m,后缘高程400m,平均坡度约30°~40°,纵长约800m,横宽150~250m,滑体厚20m,面积24万m2,体积490万m3。滑坡发育于三叠系巴东组(T2b)灰岩、泥灰岩、泥岩中,滑体物质主要为泥灰岩及泥岩碎块石土,表层多为松散土层,下部碎块石土结构密实。
Ws-t-tzk1推力孔位于滑体的下部,Ws-t-tzk2推力孔位于滑体的中部。其滑坡推力监测成果数据见图4、图5。推力监测曲线图表明,各次监测数据规律性强,基本一致,传感器没有发现明显的数值变化。滑坡推力监测结果与宏观监测结果和同时进行的钻孔倾斜仪监测结果相一致,说明此阶段滑坡暂时处于相对稳定的微变形状态。
图4巫山县淌里滑坡 Ws-t-tzk1钻孔滑坡推力监测曲线图
图5巫山县淌里滑坡 Ws-t-tzk2钻孔滑坡推力监测曲线图
滑坡推力监测方法属于固定点式监测,在钻孔中预置传感器,用传感光纤连接,在地面用滑坡推力监测系统采集传感信息,可在滑坡体上一定部位布置的钻孔中,自上至下监测滑坡体内垂直方向上的浅层、中层、深层、滑动带等滑坡推力变化量,可定期进行数据采集监测;在对采集和传输处理系统进行改进的基础上,可实现无值守自动化连续监测。
4结论
(1)通过多手段的综合监测,掌握了被监测滑坡体的表面、内部自上至下滑移带的变形及受力情况,数据综合分析表明其反映了滑坡位移变化及动态特征,取得了进行灾害预警的重要基础数据资料,说明采用的监测方法合理有效。
(2)钻孔倾斜仪深部位移监测方法,当滑坡体发生一定量缓变位移后,部分钻孔不能再进行全孔施测,造成勘察监测资金浪费和滑坡体监测点及监测部位减少。
(3)目前一月一次的监测周期,难以保证在滑坡发生滑移险情时能进行有效监测。为此应在进行专业监测的同时,进行群测群防监测。特殊情况下,对危险滑坡灾害点,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,监测应以免值守、易维护、低成本、固定式、自动化快速连续采集传输和半自动化监测及人工监测相结合为方向,以建立起高效的地质灾害监测网络与地质灾害预警系统。
参考文献
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Ⅶ 地质环境调查技术要求
地质灾害危险性评估均应进行地质环境调查。
1)调查前,应搜集区内的气象、回水文、地震及答各种地质资料,尤其是地质灾害及破坏地质环境的人类活动资料。
2)调查内容包括地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质、不良地质现象、破坏地质环境的人类活动等。
3)调查所用底图,应是能准确反映区内地形地物的地形地质图或地形图,对建设用地该图还应反映拟建工程布置及整平高程,对矿山还应反映开采边界、采空区范围,图件比例尺应视地质环境复杂程度及致灾地质体的规模而定,以能清晰反映地质环境特征,尤其是各致灾地质体的基本特征并便于阅读使用为原则,平面图一般宜为1∶500至1∶5000,面积大、线路长时可减小至1∶10000,对其中的重要地段,应采用较大比例尺的底图,剖面测图比例尺宜大于平面图比例尺。
4)剖面线布置应考虑总体地形坡向、岩层倾向,矿山还应考虑主要井巷及深切冲沟;段条剖面图上均应有不少于3个控制性地质点或勘探点。
5)特殊性岩土调查可参照《岩土工程勘查规范》(GB50021—2001)及其他相关规范的规定。
Ⅷ 地质灾害勘察
现在地质灾害防治已经进入实践阶段。这项工作怎么做?当前呈现的是百花齐放,百家争鸣的生动局面。现根据著者十余年来参与这方面工作的经验总结,粗浅地论述一下这个问题。地质灾害防治工作中最关键的一环就是地质灾害勘察。
1.地质科学实践领域
首先谈一下地质灾害防治在地质工作中的地位。1983年著者在河南省地质学会年会的学术会议上曾提出,地质科学有两大实践领域,第一个是找宝,这是地质科学从它的形成开始到今天一直进行的一项工作,包括固体矿产资源、液体矿产资源及气体矿产资源;第二个是防灾,防治多种形式的地质灾害包括三方面内容:①工程活动中诱发的地质灾害防治,工程建设中的设计就是防灾措施;②自然地质灾害防治,这方面内容很多;③环境破坏和恶化防治,这是一种慢性危害,但是它威胁着人类的生存,也需要进行防治。随着人类工程经济活动的发展,地质灾害发生愈来愈严重,具有成倍增长的趋势,认识这一点很重要,可以主动地进行防治,减少灾害造成的损失。著者在1989年曾经提出“减灾就是增产”,只搞有形的增产,不搞无形的防灾,有形的增产就被抵消了。所以说,防灾具有重大的经济效益,“减灾就是增产”。减灾事业,现在受到全世界的重视。
地质工程学原理
2.地质灾害的定义
什么是地质灾害?有这样那样的定义,其说不一。著者给的定义是:造成人类生命、财产损失的地质事件为地质灾害,其不造成人类生命财产损失的地质事件那只是地质作用,构不成地质灾害,自然地质作用它本身就在不断地发展着,造成人类生命、财产损失的地质事件才构成地质灾害。我们的任务就是通过我们的工作避免地质灾害的危害和将地质灾害造成的损失减少到最低限度。要做到这一点,我们首先要认识地质灾害,只有认识了地质灾害,才能防治地质灾害,也就是说只有认识世界,才能改造世界,才能进行地质灾害防治。地质灾害勘察就是为认识地质灾害工作的。不做这项工作,就去治理地质灾害,很可能无的放矢,事倍功半。
3.地质勘察类型及服务对象
为了认识地质灾害,我们已经开展了大量的地质灾害勘察工作,探讨了地质灾害的形成规律、机制、理论,为鉴别地质灾害提供理论依据。我们要充分利用已取得的基本理论和技术来鉴别是不是地质灾害、地质灾害形成过程、机制、危害及防治方案。我们怎样开展这一系列工作呢?主要的手段是进行地质灾害勘察。要认识地质灾害,必须进行地质灾害勘察,但是目前的地质灾害勘察报告是五花八门的,很多是不符合地质灾害勘察要求的。为了弄清地质灾害勘察概念,我们必须弄清地质勘察类型和内容,为了简明地阐述这个问题,归纳如表14-1。
表14-1 地质勘察类型及内容
表14-1所列的区域地质勘察又叫做区域地质普查,这项工作是探讨地质构造区域规律,为规划服务,为找矿规划也好,为工程建设规划也好,为国土整治规划也好,都必须在认识区域地质构造发育规律基础上来做;矿产资源勘察工作目标是为寻找某一种矿产资源,评价矿产资源赋存条件、储量及开采条件,它是为工业建设服务的;工程地质勘察是工程地质工作者最熟悉的一项工作,它的工作内容是勘察工程地质条件,特别是不良的工程地质条件,为工程建设规划、设计和施工服务,防止工程建设人工诱发地质灾害;最近提出来的地质灾害勘察是为地质灾害防治服务的。
4.地质灾害勘察的基本内容
地质灾害勘察的基本内容包括6种:
(1)调查地质灾害和孕灾体分布范围及规模;地质灾害已经发生了,它的分布范围和规模可以直接调查。对于已经有前兆,还没有发生的应该作出预测,如果发生时,它的影响范围和规模可能有多大为灾情评估和预测做准备。
(2)已产生的地质灾害灾情调查及将要产生的地质灾害灾情预测和评估;
(3)地质灾害产生原因、变形体或灾害体结构、运动机制、变形趋势预测(稳定性、影响范围)调查研究;
(4)工程治理可能性研究(外动力作用——可治;内动力作用——难治)。
地质工程学原理
著者看到有一些地质灾害勘察报告,特别是地质部门提供的地质灾害勘察报告,在灾情评估和预测问题上说不准,有的做得很大,有的做得很小,现在我们对变形体稳定性如何评价还有一些办法,但是将来它一旦成灾时的影响范围有多大,这个问题目前研究还不多,这就影响到灾情调查和预测,所以说灾害产生的规模和影响范围是地质灾害勘察中的重要内容之一,灾情调查和预测评估工作是地质灾害勘察与其他类型的地质勘察的主要区别之处,是地质灾害勘察的重要内容之一。没有灾情不好说该防治还是不该防治。灾情包括经济损失、社会影响及对环境的破坏,即常说的三大效益,灾情评估应该包括这三个方面内容,这是地质灾害勘察的独特的地方,一定要认真做好。
第三方面内容是孕灾条件、孕灾体特征、成灾原因分析、变形体或灾害体结构、运动机制、变形趋势预测(稳定性、影响范围)的研究。这是地质灾害勘察的核心工作,这对研究防灾方案来说是很重要的一环。有了这方面内容,我们才能进行工程治理可能性研究。工程治理可能性应该分别看待,比如说,外动力诱发的,包括人类活动和地质外营力诱发的地质灾害,工程可以治理;内动力造成的,比如断层活动,地震诱发的地质灾害,一般来说是很难治理的,有的是无法治理的,可以采取躲和抗的办法来防灾,如地震,躲,有时也没有办法躲,我们可采取抗震设防来防灾。外动力作用形成的地质灾害也不都是要治理或值得治理的,防灾方案有两种,一种是抗和躲,进行工程加固和居民点搬迁,这种情况一般是经济效益和社会效益都很低,治理投资很大还不如搬迁和适当地加固,如四川省云阳县东大井滑坡,灾情很严重,但是治理的效益很低,而且三峡水库建成2000年蓄水时,这个村子就要淹没,显然,治理是不合理的,还不如提前投资搬迁,这是合理的。搬迁、躲避和工程治理主要决定于防治效益。防治效益,前面已经提出过,包括经济效益、社会效益和环境效益。经济效益比较具体,好论证。社会效益比较复杂,牵扯到政治和文化,比如说,西藏有一个琼结县,正在受到泥石流的威胁,但是防治的经济效益不大,可是社会效益很大,藏族的很多名胜古迹在那儿,松赞干布和文成公主合葬的大墓也在那儿,社会效益很重要,这个点就必须防治。还有环境效益,也很重要,要综合判断来确定该不该治。
另外一项勘察内容是变形监测。著者多次谈到过这个问题,著者的意见是在地质灾害勘察伊始就要把这项工作做起来。地质灾害勘察工作至少需要一年时间,我们利用这一年时间进行变形监测、收集变形资料,对评价灾害体或变形体的活动性是非常宝贵的。著者遇到很多情况是,根据计算结果,它是稳定的,可是观测结果是裂缝还在发展。如链子崖危岩体的稳定性,有的计算得出的安全系数是3.7,有的计算得的安全系数是1.7,谁也没有计算出它不稳定,可是观测结果是变形继续在发展。原因在于你的计算模型和计算参数很难选准。计算结果只能做参考,那怎么办?我们要尊重监测结果。变形还在发展,说明它是不稳定的,这个结论是可靠的,这说明变形监测是很重要的。第二个变形监测的重要性是监测施工过程的安全性,防止施工过程中产生意外事故。第三个重要意义是检查治理效果。你说治理好了不行,要看治理的实际效果。效果检验不是一年半年就行的事,需要经过一段时间检查。比如说,豆芽棚滑坡经过治理后变形明显减小,但是还在微弱地活动,现在又在产生反弹,是否是变形就完了呢,还要继续进行观测。韩城电厂治理完工了以后,确实是不动了,后来又动了,这个问题应该引起重视,这是地质灾害勘察的基本内容。
下面再谈一下地质灾害勘察报告编写内容。1995年著者审查了6个地质灾害勘察报告,比较合乎要求的只有一个,原因是没有规范,著者认为地质灾害勘察报告基本内容还是可以提出来的,有下面几个部分:
第一部分:阐述地质灾害发生过程及历史,灾情调查及预测评估结果(直接的和间接的损失,经济、社会和环境损失和破坏);
第二部分:阐述地质灾害形成的环境地质条件(气象、水文、地理地貌、地质等);
第三部分:地质灾害区域特征、可能产生的地质灾害规模、孕灾体(变形体)结构、边界条件、物理力学参数,地质灾害成因、成灾因素、变形机制、稳定性分析、运动过程和影响范围预测;
第四部分:论述治理的必要性:根据治理的经济效益、社会效益、环境效益分析论证;论述治理的可能性;论证防灾方案;
第五部分:结论。
Ⅸ 三峡库区地质灾害勘察物探技术方法应用
李洪涛孙党生杨勤海杨进平
(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)
【摘要】本文简要叙述了在三峡库区地质灾害勘察中经常使用的物探技术方法以及一些典型的工程实例,以求为今后的工作带来一定示范效应,进一步为地质灾害勘察提供先进有效的测试手段。
【关键词】三峡库区地质灾害勘察物探技术方法
1前言
从1997年至2004年,中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所承担了三峡库区移民迁建新址重大地质灾害防治研究与论证综合地球物理勘查,奉节三马山小区物探勘察,巴东黄土坡滑坡、万州官塘口滑坡物探勘察,重庆14区县库岸调查等一批应用研究课题及物探勘察任务。先后在三峡库区的巴东、巫山、奉节、万州及丰都、石柱等地进行了大量的综合地球物理勘察。本文为地球物理勘探技术方法在三峡库区地质灾害防治工程中的应用实践经验总结和体会,以求为今后的工作带来一定示范效应,进一步为地质灾害勘察提供先进有效的测试手段。
2地球物理勘探技术方法
2.1浅层高分辨率地震勘探
2.1.1工作技术方法
(1)展开排列法
考虑到库区地形地质条件的复杂性,在奉节和巫山两地,在布置地震剖面之前,作为一种重要的试验方法,都采用了展开排列法。其作用是了解测区地震波波组中各种波的时序排列关系,进行震相分析,从而确定数据采集的仪器参数和观测系统,采取合适的激发与接收措施,进行地层介质速度参数的估算。展开排列法观测系统采用0m、10m、20m、30m、40m、50m等不同偏移距,道距2m或3m。
(2)共深度点多次水平叠加法(CDP)
CDP水平叠加法是在不同激发点和接收点上采集来自相同反射点的反射波,在得到的多张地震记录中抽出界面上共反射点道集,经过速度扫描、动静校正之后,进行叠加处理,以时间剖面的形式给出地质界面及构造信息,这种方法可以提高信噪比,对压制干扰波有显著的作用。CDP剖面观测系统中的偏移距的选择,是根据面波、声波等干扰波与目的层反射波的关系确定,分别采用30m、40m和69m。道距采用2m、3m和5m。水平叠加次数大部分为6次,部分用3次。
(3)地震高密度映像法
高密度映像技术采用单次激发、单次接收等偏移距信号采集,其工作模式与水域中声纳法类似,故又称为陆地声纳法。采集的信号经幅度压缩、彩色调制,以彩色映像的方式显示。高密度映像法的偏移距用2m,点距1m。
2.1.2野外数据采集设备
地震勘探采用北京水电物探研究所的SWS—1A型多功能面波仪与瑞典ABEM公司MARK6轻便多道地震仪。接收检波器用38HZ高灵敏数字检波器配CDP轻便覆盖电缆。根据探测目的层的深度,以及测区施工条件,分别采用锤击与炸药爆破两种震源。锤击震源锤重24磅,锤垫厚20mm。为增加有效信号,压制随机干扰,采用垂直叠加,叠加次数一般为5次。炸药震源一般在炮孔中激发,孔深1~2m,药量100~200g。
2.1.3资料数据处理
CDP剖面资料的数据处理采用CSP.3.3地震数据处理系统。针对本区地形坡度大且起伏剧烈的特点,在叠前和叠后均作了地形校正。处理内容还包括增益控制、噪音和干扰波切除、滤波、速度分析、动校正与水平叠加等,最终输出含有地形线的CDP水平迭加双程反射波时间剖面图,成果地质解释图是在AutoCAD14.0下完成的。处理流程如图1。
图1浅层地震数据处理流程图
2.2面波勘探
采用瞬态面波(瑞雷波)勘探。在地表用震源竖向激震时,一般会产生直达纵波、折射纵波、反射纵波和瑞雷波以及各种转换波。理论分析和实验表明,所有这些波中,瑞雷波的能量最强,约占67%。瑞雷波是一种沿地表传播的表面波,其传播的波阵面为一个圆柱体,传播的深度约为一个波长。利用瑞雷波的频散特性,即不同波长的瑞雷波传播特征反映不同深度地质体的特征,进行地质介质结构的探测。
2.2.1仪器设备
面波勘探采用北京水电物探研究所的SWS—1A型多功能面波仪,接收检波器采用4Hz低频检波器,面波剖面采用12道排列,道距1m,点距5m,偏移距分别为0m、5m、10m、15m和20m。
2.2.2资料处理
面波剖面采用 FKSWSA面波处理系统,通过多道三维傅里叶变换,在时间—空间(T—X)域和频率—波数(F—K)域内进行速度和波数(波长)滤波,消除非面波信号,有效地提取面波信息,绘制面波频散曲线,进行面波资料的反演解释。
FKSWSA面波处理系统的特点是可以进行拟合处理,即设定的地层结构参数与计算的地层参数,通过相关系数判断,确定最佳地层结构反演结果。
2.3地震层析成像(CT)
地震层析成像和其他科学技术领域的成像技术类似,是一种边界投影反演方法。从地震波的运动学与动力学特征出发,地震层析可分为射线层析和波动方程层析两类。它们分别测定地震波的走时、振幅、相位、周期等信息变化,反演地质介质三维速度结构或衰减特性,并以图像表示其结果。
地震 CT数据采集采用井间与井地结合的方式。井地方式是在两孔之间沿地面上激发弹性波,孔中接收;井间方式是在一孔内激发,另一孔内接收。接收点距2m和1m,炮距2m或视井中条件确定,构成上下交叉的观测系统,以保证射线覆盖测试区域,提高成像精度。
2.3.1仪器
SWS—1A多功能面波仪或 MARK6轻便多道地震仪。
接收采用串联式气囊检波器与井壁耦合。
采用爆炸震源,电雷管激发。
2.3.2数据处理
数据处理采用CST for Windows地震层析成像系统。每个成像区域均按2m×2m单元剖分,每个单元块上的射线节点密度为10个×10个。成果以波速等值线色谱图展示,图像输出是通过Winsurf6.04实现的。处理流程如图2。
图2地震层析成像数据处理流程
2.4EH—4电导率成像
EH—4电导率成像方法属部分可控源与天然场相结合的一种大地电磁测试法。不同于直流电法,它不是通过延长电缆和加大极距来增加勘探深度,而是在测点上,通过其变频获得深度信息。EH—4在奉节县宝塔坪三万塘地面塌陷坑调查中,在坑底布置了一条南北向剖面,点距5m,电偶极距15m,与剖面方向一致。在塌陷坑南侧地表布置了一条剖面,点距5m,电偶极距10m。
2.4.1仪器设备
EH—4电导率成像系统是由美国 GEOMETRLCS和EMI公司联合生产。是目前国际上较为先进的一种电磁法勘探仪器。
2.4.2EH—4的资料处理
包括现场数据处理和后续处理两大部分。现场数据处理主要是一维分析,用于检查野外采集的数据质量和调整参数。后续处理包括数据分析、一维数据处理和显示及拟二维处理。数据分析软件用于识别噪声源,估计和调整发射机的信号电平,分析数据采集质量。一维数据处理和显示是在经过数据分析后得到新的功率谱后的资料再处理,可删除噪声严重的数据以减少发散,增加信号的相关度。二维处理是采用EMAP法进行拟二维反演,有效地消除静态效应,构造电阻率断面图,在现场给出解释结果灰度图,通过计算机二维反演,进行彩色成图。
2.5声波测井技术
声波测井是以测定岩、矿的声波速度和幅度为基础,在划分基岩岩性、风化破碎程度,确定破碎带位置、基岩与覆盖层分界面以及在覆盖层、基岩内确定低速层等方面是一种较为有效的方法。
单孔全波列声波测试是采用一发双收探管,发射—接收源距50cm,间距30cm。在钻孔内(裸孔)沿井壁发射、接收声波信息,测井时将探管下至井底,按一定点距向上测试,由计算机完成全波列数据采集与数据存储,室内通过回放和资料处理拾取纵、横波,在全波列采集波形中根据波形干涉点、幅度、频谱分析,确定纵横、波初至走时,计算纵波、横波速度绘制成果图。
测试使用的仪器为SSJ—4D全波列声波测井仪(中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所)。
井下探头分采用干孔贴壁式和水耦合两种类型。
3应用成果分析
3.1滑崩堆积体
滑崩堆积体是一种多成因、多期次的松散堆积体。其大部分是在构造和重力卸荷及岩溶作用下形成的滑坡体、崩塌体、泥石流堆积体和岩溶塌陷堆积体。地球物理勘探的目的是了解堆积体厚度及深部结构特征,采用的主要工作方法是展开排列法、CDP剖面与面波法。
3.1.1巫山新城址净坛路—祥云路—集仙路深部结构特征
该区由于地形起伏较大,加上冲沟人工回填等因素,给地震探测带来了很大困难。图3(剖面F)反映了净坛路—祥云路—集仙路方向的深部结构特征。可以看出完整基岩埋深达40~50m,而在祥云路至集仙路之间形成深达30m的深槽。图4(剖面 H)横切头道沟,冲沟形态明显。在时间剖面上,凡是在冲沟部位,由于切割、风化呈多同相轴形态,反映冲沟堆积物的复杂性。探测结果明显反映了堆积体的顺层特征。
3.1.2滑崩堆积体精细结构特征
为了进一步提示滑崩堆积体精细结构特征,采用了面波探测来了解浅部的地质结构。图5列出典型的频散曲线及其地质解释结果,可以看到面波勘探能够很好地提供浅部地层细节及其速度分布资料。结果表明,滑崩堆积体内部可划分为3层:
图3巫山新址净坛路—集仙路(剖面F)浅层地震勘探结果
第一层:0~3.15m,为含砾石粘土层,横波速度330~470m/s。
第二层:3~8m,为碎石夹土层,横波速度470~770m/s。
第三层:8~16m,为破碎岩层,横波速度770~970m/s。
3.1.3成果解释
滑崩堆积体埋深约40m,但是祥云路至集仙路之间存在深达70m的凹槽。滑崩堆积体底面明显顺岩层方向,倾角达30°。在滑崩堆积体中,可细分为3层,其波速不超过1000m/s,说明其岩体完整性较差。
3.2 滑坡
滑坡勘查采用的技术方法主要是 CDP剖面法,勘查对象有巴东县新城区黄土坡滑坡、巫山秀峰寺滑坡、重庆市万州区关塘口滑坡、万州区长江大桥—上沱口段库岸滑坡等。本文仅对其中一部分有代表性的成果分述如下。
3.2.1巴东县新城区黄土坡滑坡
(1)地震时间剖面波组特征
巴东黄土坡滑坡共做了9条剖面,本文列举2条剖面予以分析。从图6(D剖面)、图7(C剖面)中的时间剖面可以看出均存在一至二组反射波同相轴,其中T1波组较稳定,时间在30~60ms左右,其深度为30~51m,这一层可以认为是第四系滑坡堆积体与下伏基岩的分界面,T2波组时间在50~90ms左右,其深度为52~76m,这一层可认为是基岩风化岩层与完整基岩的分界面。从图6(D剖面)及图7(C剖面)可见均未发现有大的断层形迹的显示,但裂隙(节理)较发育,形成岩体破碎,从反射波的特征来看,形成了杂乱弱反射或波组的错断标志。
图4巫山新址祥云路(剖面H)浅层地震勘探结果
图5巫山新址净坛路—集仙路面波勘探结果
图6巴东黄土坡滑坡(D剖面)浅层地震勘探时间剖面
图7巴东黄土坡滑坡(C1、C2剖面)浅层地震勘探时间剖面
(2)地质解释
巴东黄土坡滑坡地震勘探结果基本查明了工作区内第四系松散堆积体的厚度及空间分布范围、滑坡堆积体的厚度及分布范围。推断地质解释图直观反映了基岩埋深及起伏形态,其埋藏深度分布范围一般在50~90m左右。查明了工作区内基岩软弱结构面的异常分布带及位置,共解释推断基岩破碎带及裂隙发育带共计21处。
3.2.2巫山秀峰寺滑坡
(1)地震时间剖面的波组特征
巫山秀峰寺滑坡共做了8条浅层地震剖面,本文列出其中典型的地震剖面1条见图8,从时间剖面可以看出,均存在一至二组反射波同相轴,其中一组比较稳定,时间在50ms左右(消除地形影响后)。这一层可以认为是滑坡堆积体与下伏基岩的分界面,其深度一般为30m左右。对一些不同结构特征的界面,如风化岩体也有所反映。时间一般为75ms左右,推断为完整基岩与风化岩体或碎块石层的分界面。另外,在图8中,CDP点120~140反射波同相轴向下凹陷甚至尖灭,结合现场地质情况,这一位置为一古寺庙所处位置,在地震反射波中出现这一现象,可能是由于古代工程人工开挖造成地层波阻抗界面差异所致。
图8巫山秀峰寺 D3浅层地震勘探结果
(2)地质解释
巫山秀峰寺滑坡所完成的8条浅层地震剖面,基本查明了滑坡堆积体的厚度和空间形态,推断地质图直观反映了基岩的形态和覆盖层的厚度变化。除基岩面之外,CDP剖面上还有一些同相轴,它们都是地震波地质信息的真实反映,如D3线所反映的同相轴不连续现象与旧寺庙位置相吻合。秀峰寺滑坡的8条剖面展示了秀峰寺滑坡堆积体厚度约在25~35m之间。
3.2.3重庆万州区长江大桥——上沱口段库岸滑坡勘查
(1)地震剖面的波组特征
万州长江大桥上沱口段库岸滑坡勘查共做了5条CDP浅地震剖面。图9、图10是其中两条典型剖面,从图7、图8可见地震反射波的波组特征较明显,一般延续1~2个相位,从波的相位、能量、波形、连续性等方面来对比,其中T1波组为第四系滑坡堆积层与下伏基岩(风化层)的分界面,该层反射波的连续性和相位特征是分析判断崩滑堆积层厚度变化的主要依据。T2反射层推断为基岩内部的反射,是推断基岩埋深及起伏形态的主要依据,它反映了基岩风化壳及软弱岩层的岩性横向的变化特征。
(2)地质解释
长江大桥上沱口段库岸滑坡所完成的5条浅层地震剖面,基本查明了滑坡堆积体的厚度和空间形态。推断地质图直观反映第四系崩滑堆积层的厚度及分布范围,崩滑堆积层平均厚度为3.5~9m。基本确定了工区范围内的基岩风化壳的厚度,基岩风化壳平均厚度为14~17m左右。确定了基岩埋深及起伏形态。对工区内基岩结构面的异常分布及结构特征也作出了相应的地质推断与解释,共解释推断基岩破碎带及裂隙发育带共计11处。
3.2.4重庆万州区关塘口滑坡群和巴东县新城址滑坡体声波测井
重庆万州关塘口滑坡群、巴东县新城址滑坡体进行声波测井勘探,旨在结合地质调查,评估划分岩性、完整性,确定滑带、破碎带位置。
图9万州长江大桥—上沱口段库岸(塌岸)防护工程C—C′浅层地震勘查成果
图10万州长江大桥—上沱口段库岸(塌岸)防护工程D—D′浅层地震勘查成果
万州关塘口滑坡群总计对13口钻孔进行了观测,巴东黄土坡滑坡对12口钻孔进行了观测,图11为关塘口 ZK3典型的声(波)速—孔深曲线,它是由原始记录声波波列及其提取出的声时时差—孔深曲线和计算后绘出的声速—孔深曲线。由此,可对基岩及上覆层的界线明确地做出划分,同时还可看出:基岩部分声速在3500m/s以上,裂隙发育带声速有所低;上部覆盖层可分为平均声速1800m/s、2200m/s两层,其速度变化说明块石与土的含量、块石岩性、地层结构均有不同程度的变化。图12为声波测试曲线图与钻孔柱状图的对比图,20.5~24m之间曲线频率低、声波幅度小,为岩体疏松的反映。钻孔20.5~24m表明完整岩体内部存在裂隙破碎带(见图12)。图13为巴东ZK1典型的声(波)速—孔深曲线,66.0~67.5m、77.5~84.5m两段波速值明显增高到3800m/s,认为已进入基岩,其间所夹68.0~77.0m段,从变面积图像看接收波形频率变低,速度变低,认为是一层软弱夹层,并在后期治理工程中得到了验证。
图11官塘口滑坡勘察ZK3声波测井成果图
图12ZK7声波测试曲线图与钻孔柱状图的对比图
图13巴东黄土坡ZK1孔声波测井成果图
万州关塘口滑坡群的13口钻井声波测试结果统计出不同地层岩性的声速平均值如表1、表2。
表1关塘口滑坡群主要岩性波速
表2黄土坡滑坡主要地层岩性波速
根据测井资料、钻孔资料分析推断关塘口滑坡存在一个以上的滑带。依据测试成果,本次推断解释的滑带,其位置为上部覆盖层与下伏基岩的岩性分界部位。从测试钻孔整体分布位置分析,滑坡体的前后缘较浅,前缘埋深为20m,后缘埋深为30m,滑坡体的中间部位埋深在55m位置。
声波测井在划分基岩岩性、风化破碎程度、确定破碎带位置、基岩与覆盖层分界面以及在覆盖层、基岩内确定低速层等方面是一种较为有效的方法。
3.3岩溶与洞穴
3.3.1岩溶塌陷
奉节县宝塔坪小区赵家梁子西侧三万塘沟底缓坡处,于1997年5月30日下午2:30分发生塌陷,形成长短轴20~25m,深约20m的塌陷坑。剖面呈漏斗形,体积约6000~7000m3,东北侧地面裂缝离新迁移民房不足4m。塌陷引起社会各界,特别是县委各级领导的高度重视。为进一步查明塌陷坑的深度及延伸发育情况,课题组进行了专门的调研,并运用了先进的EH—4电导率成像系统、高分辨地震勘探、高密度电阻率法、音频大地电场法及井间地震层析成像等综合物探。
(1)EH—4电导率成像
图14为塌陷坑底 EH—4勘测剖面。
图14奉节宝塔坪塌陷坑底电法勘探剖面
从图中可以看出,完整基岩界面自坑底向下深约55m,加上坑底至地表的距离,塌陷坑底界面距地表深度约70m,同时该剖面还反映了塌陷坑南北两侧基岩风化破碎程度的差异,北侧粘土层覆盖层厚,基岩风化破碎强烈,南侧有一破碎基岩段,底部边界距地表约55m,其下可能为岩溶发育通道。此解释结果与地震 B剖面结果是吻合的。
(2)高分辨率地震勘探
图15反映了沿宝塔坪塌陷冲沟的深部结构特征。剖面起自塌陷坑,测线长约200m,近南北向。该区地质结构可划分为4层:
第一层:埋深0~40m,以块碎石夹粘土层为主。
第二层:埋深40~70mm,为破碎松动的岩体。
第三层:埋深70~100mm,为较完整的岩体。
第四层:埋深100m以下,为完整岩体。
另外从顺冲沟作了两条近东西向的横切剖面 B、C(图16、图17)。探测结果表明其地层结构与图15所揭示的类似,但是,在塌陷坑南侧反射界面呈现向上弯曲的拱状,类似绕射波的特点,且局部不连续,推断可能为岩溶异常点。其连线方向与冲沟方向一致。发育深度 B为55~60m,C剖面为60~65m。
(3)地震波 CT剖面
为了进一步查明塌陷坑的延伸与发育情况,有针对性地布置了3条地震 CT剖面,根据地震CT成像剖面图的波速图像特征、波速等值线分布结合钻孔资料综合分析如下(见图18)。
图15奉节宝塔坪 A线浅层地震勘探结果
图16奉节宝塔坪B线浅层地震勘探结果
图17奉节宝塔坪 C线浅层地震勘探结果
图18奉节宝塔坪浅震1线钻孔 CT成像图
a.整个工作区纵波速度分布较低,均在0.8~3.8km/s之间。其上部(50~60m)碎块石土的波速分布在0.8~1.6km/s之间,基岩部分的波速仅为2.0~3.8km/s,即为钻孔所揭露的破碎岩体段。
b.CT成像的速度分布呈现不均一状,说明工作区基岩部分的节理裂隙发育,岩体破碎。上部碎块石土堆积形态不一,结构复杂。
c.由图18可以看到一系列由 NW向 SE倾的界面特征,推测为地层产状或岩性接触面。这一点与浅震B、C剖面(图16、图17)解释结果相一致。
综上所述,宝塔坪赵家梁子塌陷坑附近,在CT剖面所处位置,基岩部分未发现较大的溶洞。但是高分辨地震与音频大地电场显示的结果都表明,在塌陷坑的下游方向,顺沟发育有一SN向构造破碎异常带,形成地下水通道,对地层介质起到溶蚀、迁移作用,其深度在50~60m。3.3.2 溶洞
为配合“重庆巫山新城地质灾害防治与利用示范研究”专题中有关浅部岩溶发育状况研究,在巫山新城周家包统建房基础作了三对地震波CT。图19为巫山县周家包ZB5—ZB6钻孔CT成像图。其速度分布在0.71~3.40km/s之间,与完整灰岩相比偏低,浅部岩溶极为发育。310m高程以下岩体相对完整,但其波速依然不高,推断解释为裂隙或小溶洞较多,尤其是ZB5—ZB6剖面的底部有一直径3m左右的红色区域,推断为溶洞。从ZB5孔310m高程至ZB6孔280m高程有6个串珠状分布的相对独立闭合的红色区域推断为受构造影响形成的溶洞。
图19巫山县周家包ZB5—ZB6钻孔CT成像图
4结束语
地质灾害受天然和人为的多种复杂因素影响和控制,其分布、形成、发生、发展和变化都十分复杂,特别是在三峡库区,地质地理条件复杂、地质灾害繁多、分布广、发生频繁。单纯借助传统地质技术方法已不能完成勘查、监测、预报和防治的任务,新技术方法是改善常规地质勘查方法、实现地质工作现代化的有力武器,是地质工作取得新进展和突破的有力手段。在此次三峡库区移民迁建的整个过程中,由于地质问题的复杂性,给移民迁建带来了巨大的压力,也为勘查新技术的应用提供了一个广阔的用武之地。
在库区地质灾害勘查防治与合理开发利用的全过程中,地球物理勘查得到了较为广泛的应用。尤其在地质灾害调查中,勘查新技术的应用无论从涉及的地质灾害类型、选择的方法种类及其适宜性和投入的工作都是前所未有的,所取得的成果也是多方面的、突出的,历年来我所采用先进的CT层析成像、浅层地震探测、面波勘探、高密度映像、声波探测、EH—4等方法,对三峡库区岩溶分布规律、塌陷坑、滑坡体结构、人防工程分布等进行了示范研究,为地质灾害的预防提供了科学的依据,具有重要的实用价值与指导意义。然而由于物探方法理论基础所决定的地质解释多解性的局限,以及三峡库区复杂的地质条件、恶劣的工作环境,某些物探工作成果中往往不免存在一些差强人意之处。这要求我们以锲而不舍的精神,通过合理有效地利用地球物理勘探新技术(包括根据不同的地质条件和目的,正确地选择物探方法及其最佳组合形式)对现有物探方法的工作布置方式、数据采集和解释处理方法提出改进,以适应三峡库区特殊的工作环境。