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滑坡地质灾害监测论文

发布时间: 2021-02-26 21:24:54

㈠ 滑坡和崩塌监测

一、监测项目

滑坡和崩塌的监测项目包括地表变形、地下变形以及影响滑坡产生和判别滑坡发生的一些相关因素,包括地下水动态、地声、岩土体含水率、岩石压力、人类活动、宏观地质现象和气象等(表7-1)。

表7-1 滑坡崩塌监测要素及技术方法

二、监测频率

滑坡和崩塌自动化监测一般每天1次,必要时(如强降雨期间)可加密。

滑坡和崩塌人工监测一般每月2~3次,必要时(如强降雨期间)可加密。

三、监测成果应用案例

1985年6月12日凌晨3时45分至4时20分发生的新滩滑坡是成功根据监测数据预测滑坡灾害的典型案例。新滩滑坡位于湖北省秭归县,处于长江三峡之西陵峡上段兵书宝剑峡出口处,因多次岩崩而形成险滩。湖北省西陵峡岩崩调查工作处从1970年成立以来,科技人员一直坚持在高山峡谷现场进行多方面的考察调研工作;1977~1982年7月在工作区内布设了4条视(水)准线,计12个变形点;1983年后,在监测结果和现场调查资料中均发现异常,随即向上级报告了险情。至1985年6月11日,当现场调查和位移监测资料十分有力地说明大滑动即将来临,临滑前兆非常明显时,岩崩调查工作处立即向湖北省科委和长江流域规划办公室发出了险情告急。仅隔11h,便发生了震惊中外的大滑坡。由于预报及时,撤离措施果断有效,新滩镇475户居民1371人无一人伤亡,将一场毁灭性的地质灾害带来的经济损失和人员伤亡减小到了最低程度。

㈡ 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

[1]王洪德,高幼龙,薛星桥,朱汝烈.链子崖危岩体防治工程监测预报系统及效果.中国地质灾害与防治学报,2001,12(2):59~63

[2]王洪德,姚秀菊,高幼龙,薛星桥.防治工程施工对链子崖危岩体的扰动.地球学报,2003,24(4):375~378

[3]张青,史彦新,朱汝烈.TDR滑坡监测技术的研究.中国地质灾害与防治学报,2001,12(2):64~66

[4]董颖,朱晓冬,李媛,高速,周平根.我国地质灾害监测技术方法.中国地质灾害与防治学报,2001,13(1):105~107

[5]段永侯,等.中国地质灾害.北京:中国建筑工业出版社,1993

㈢ 地质灾害监测方法技术现状与发展趋势

【摘要】20世纪末期以来,监测理论和技术方法有长足发展,常规技术方法趋于成熟,设备精度、设备性能已具较高水平,并开发了部分高精度(微米级位移识别率)、自计、遥测、自动传输的监测设施。未来,将充分综合运用光学、电学、信息学、计算机和通信等技术(诸如光纤技术—BOTDR、时域反射技术—TDR、激光扫描技术、核磁共振技术、NUMIS、GPS技术、合成孔径干涉雷达技术—InSAR及互联网通讯技术等),进一步开发经济适用、有效可行的地质灾害监测新技术,提高精度、准确性和及时性,最大程度地减小地质灾害造成的损失。

【关键词】地质灾害监测技术方法新技术优化集成

20世纪80年代以来,我国地质灾害时空分布特点呈现新的变化。随着人类工程活动越来越强,人为地质灾害日趋严重,规模、数量和分布范围呈增加趋势;人口密集、经济发达地区地质灾害造成的损失越来越大。崩塌、滑坡和泥石流等突发性地质灾害发生频度和造成的损失不断加大,地面沉降、海水入侵等缓慢性地质灾害的范围逐渐增加。据相关统计资料显示,1995~2002年,地质灾害共造成9000多人失踪或死亡,突发性地质灾害共造成直接经济损失524亿元,缓慢性地质灾害造成直接经济损失590亿元,间接经济损失2700亿元。地质灾害已经成为严重制约我国经济发展的重要因素之一。

为了摸清我国地质灾害的分布情况,我国系统地开展了地质灾害调查工作,先后出台了《地质灾害防治管理办法》和《地质灾害防治条例》,明确指出:防治地质灾害,实行“以人为本,防治结合,统筹规划,突出重点,分期实施,逐步到位”的方针。并于2003年4月启动了全国性地质气象预报。对已经查明的地质灾害体,特别是对生产建设、人民生命财产安全构成严重威胁的地质灾害,若能运用适当、有效、经济可行的监测措施,作出科学的监测预报,则可最大程度地减小灾害损失。

滑坡监测在不同条件、不同时期其作用不同,总的来说有以下几个方面:

(1)通过综合分析多种监测方法的监测数据,确定地质灾害稳定状态及发展趋势,及时作出预测,防止或减轻灾害损失。

(2)研究导致灾害体变形破坏的主导因素、作用机理,为防治工程设计提供依据。

(3)在防治工程施工过程中,监测、分析灾害体变形发展趋势及工程施工的扰动,保障施工安全。

(4)施工结束后,进行工程效果监测。

(5)综合利用长观监测资料,分析灾害体变形破坏机制和规律,检验在防治工程设计中所采用的理论模型及岩土体性质指标值的准确性,对已有的监测预报理论及模型进行验证改进,改善、提高监测预测预报技术方法。

1地质灾害监测技术综述

地质灾害监测的主要任务为监测地质灾害时空域演变信息(包括形变、地球物理场、化学场)、诱发因素等,最大程度获取连续的空间变形数据,应用于地质灾害的稳定性评价、预测预报和防治工程效果评估。

地质灾害监测是集地质灾害形成机理、监测仪器、时空技术和预测预报技术为一体的综合技术。地质灾害的形成机理是开展地质灾害监测工作的基础;监测仪器是开展工作的手段;更为重要的是只有充分利用时空技术,才能有效发挥地质监测的作用;预测预报是开展地质灾害监测的最终目的。

崩塌、滑坡、泥石流等突发性地质灾害,具有爆发周期短、威胁性及破坏性显著、成因复杂等特点,因此,当前地质灾害的监测技术方法的研究和应用多是围绕突发性地质灾害进行的。1.1监测方法

监测方法按监测参数的类型分为四大类:即变形、物理与化学场、地下水和诱发因素监测(见表1)。

表1主要地质灾害监测方法一览表

1.1.1 变形监测

主要包括以测量位移形变信息为主的监测方法,如地表相对位移监测、地表绝对位移监测(大地测量、GPS测量等)、深部位移监测。该类技术目前较为成熟,精度较高,常作为常规监测技术用于地质灾害监测。由于获得的是灾害体位移形变的直观信息,特别是位移形变信息,往往成为预测预报的主要依据之一。

1.1.2物理与化学场监测

监测灾害体物理场、化学场等场变化信息的监测技术方法主要有应力监测、地声监测、放射性元素(氡气、汞气)测量、地球化学方法以及地脉动测量等。目前多用于监测滑坡等地质灾害体所含放射性元素(铀、镭)衰变产物(如氡气)浓度、化学元素及其物理场的变化。地质灾害体的物理、化学场发生变化,往往同灾害体的变形破坏联系密切,相对于位移变形,具有超前性。

1.1.3地下水监测

地下水监测主要是以监测地质灾害地下水活动、富含特征、水质特征为主的监测方法。如地下水位(或地下水压力)监测、孔隙水压力监测和地下水水质监测等。大部分地质灾害的形成、发展均与灾害体内部或周围的地下水活动关系密切,同时在灾害生成的过程中,地下水的本身特征也相应发生变化。

1.1.4诱发因素监测

诱发因素类主要包括以监测地质灾害诱发因素为主的监测技术方法,如气象监测、地下水动态监测、地震监测、人类工程活动等。降水、地下水活动是地质灾害的主要诱发因素;降雨量的大小、时空分布特征是评价区域性地质灾害(特别是崩、滑、流三大地质灾害的判别)的主要判别指标之一;人类工程活动是现代地质灾害的主要诱发因素之一,因此地质灾害诱发因素监测是地质灾害监测技术的重要组成部分。

1.2监测仪器

1.2.1按从监测仪器同灾害体的相对空间关系分为接触类和非接触类

(1)接触类:是指必须安装于灾害体现场或进行现场施测的监测仪器系列。如滑坡地表或深部位移监测、物理和化学场监测等。该类仪器所获得的信息多为灾害体细部信息,信息量丰富。

(2)非接触类:是指于现场安装简易标志或直接于灾害体外围施测的监测仪器系列。该类监测方法多以获得灾害体地表的绝对变形信息为主,易采用网式施测;特别是突发性地质灾害的临灾前后,具有安全、快捷等特点。如激光微位移监测、测量机器人、遥感雷达监测等。

1.2.2按监测组织方式分为简易监测、仪表监测、控制网监测、自动遥测

(1)简易监测:采用简易的量测工具(皮尺、钢尺、卡尺)对灾害体地表的裂缝等部位进行监测。

(2)仪表监测:采用机测或电测仪表(安装、埋设传感器)对滑坡进行地表及深部的位移、应力、地声、水位、水压、含水量等信息监测。

(3)控制网监测:在滑坡变形破坏区及周边稳定地带,布设大地测量或GPS卫星定位测量控制点网,进行滑坡绝对位移三维监测。

(4)自动遥测:利用有线和无线传输技术,对仪表监测所得信息进行远距离遥控自动采集、传输,可实现全天候不间断监测。

2地质灾害监测方法技术现状

地质灾害监测技术是集多门技术学科为一体的综合技术应用,主要发展于20世纪末期。伴随着电子技术、计算机技术、信息技术和空间技术发展,国内外地质灾害调查与监测方法和相关理论得到长足发展,主要表现在:

(1)常规监测方法技术趋于成熟,设备精度、设备性能都具有很高水平。目前地质灾害的位移监测方法均可以进行毫米级监测,高精度位移监测方法可以识别0.1mm的位移变形。

(2)监测方法多样化、三维立体化。由于采用了多种有效方法结合对比校核以及从空中、地面到灾害体深部的立体化监测网络,使得综合判别能力加强,促进了地质灾害评价、预测能力的提高。

(3)其他领域的先进技术逐渐向地质灾害监测领域进行渗透。随着高新技术的发展和应用的深入,卫星遥感、航空遥感等空间技术的精度逐渐提高,一些高精度物探(如电法、核磁共振等技术)的发展,使得地质灾害的勘查技术与监测技术趋于融合,通过技术上的处理、提升,该类技术逐渐适用于区域性的地质灾害和单体灾害的监测工作。

“八五”以来,我国在地质灾害监测技术研究方面取得了丰硕的成果,并积累了丰富的经验,使我国的地质灾害监测预警水平得到很大程度的提高;但是还存在一定的局限性,主要表现在:

(1)地质灾害监测技术、仪器设施多种多样,应用重复性高,受适用程度、精度、设施集成化程度、自动化程度和造价等因素的制约,常造成设备资源浪费,效果不明显。

(2)所取得的研究成果多侧重于某一工程或某一应用角度,在地质灾害成灾机理、诱发因素研究的基础上,对各种监测技术方法优化集成的研究程度较低。

(3)监测仪器设施的研究开发、数据分析理论同相关地质灾害目标参数定性、定量关系的研究程度不足,造成监测数据的解释、分析出现较大的误差。

因此,要提高地质灾害预警技术水平,必须在地质灾害研究同开发监测技术方法相结合的基础上,进行地质灾害监测优化集成方案的研究。

3地质灾害监测技术方法发展趋势

3.1高精度、自动化、实时化的发展趋势

光学、电学、信息学及计算机技术和通信技术的发展,给地质灾害监测仪器的研究开发带来勃勃生机;能够监测的信息种类和监测手段将越来越丰富,同时某些监测方法的监测精度、采集信息的直观性和操作简便性有所提高;充分利用现代通讯技术提高远距离监测数据信息传输的速度、准确性、安全性和自动化程度;同时提高科技含量,降低成本,为地质灾害的经济型监测打下基础。

监测预测预报信息的公众化和政府化。随着互联网技术的发展普及,以及国家政府的地质灾害管理职能的加强,灾害信息将通过互联网进行实时发布,公众可通过互联网了解地质灾害信息,学习地质灾害的防灾减灾知识;各级政府职能部门可通过所发布信息,了解灾情的发展,及时做出决策。

3.2新技术方法的开发与应用

3.2.1调查与监测技术方法的融合

随着计算机的高速发展,地球物理勘探方法的数据采集、信号处理和资料处理能力大幅度提高,可以实现高分辨率、高采样技术的应用;地球物理技术将向二维、三维采集系统发展;通过加大测试频次,实现时间序列的地质灾害监测。

3.2.2 智能传感器的发展

集多种功能于一体、低造价的地质灾害监测智能传感技术的研究与开发,将逐渐改变传统的点线式空间布设模式;由于可以采用网式布设模式,且每个单元均可以采集多种信息,最终可以实现近似连续的三维地质灾害信息采集。

3.3新技术新方法

3.3.1光纤技术(BOTDR)

光导纤维监测技术又称布里渊散射光时域光纤监测技术(BOTDR),是国际上20世纪70年代后期才迅速发展起来的一种现代化监测技术,在航空、航天领域中已显示了其有效性。在土木、交通、地质工程及地质灾害防治等领域的应用才刚刚开始,并受到各发达国家研究机构的普遍重视,发展前景十分广阔。

通过合理的光纤敷设,可以监测整个灾害体(特别是滑坡)的应变信息。

3.3.2时间域反射技术(TDR)

时间域反射测试技术(Time Domain Reflectometry)是一种电子测量技术。许多年来,一直被用于各种物体形态特征的测量和空间定位。早在20世纪30年代,美国的研究人员开始运用时间域反射测试技术检测通讯电缆的通断情况。在80年代初期,国外的研究人员将时间域反射测试技术用于监测地下煤层和岩层的变形位移等。90年代中期,美国的研究人员将时间域反射测试技术开始用于滑坡等地质灾害变形监测的研究,针对岩石和土体滑坡曾经做过许多的试验研究,国内研究人员已经开始该方法的研究工作,并已经在三峡库区投入试验应用阶段,同时开展了与之相关的定量数据分析理论研究。

所埋设电缆即是传感器,又可传输测试信号;该方法相对于深部位移钻孔倾斜仪监测具有安装简单、使用安全和经济实用等特点。

3.3.3激光扫描技术

该技术在欧美等发达国家应用较早,我国近期开始逐渐引进。主要是用于建筑工程变形监测以及实景再现,随着扫描距离的加大,逐渐向地质灾害调查和监测方向发展。

该技术通过激光束扫描目标体表面,获得含有三维空间坐标信息的点云数据,精度较高。应用于地质灾害监测,可以进行灾害体测图工作,其点云数据可以作为地质灾害建模、地质灾害监测的基础数据。

3.3.4核磁共振技术(NUMIS)

核磁共振技术是国际上较为先进的一种用来直接找水的地球物理新方法。它应用核磁感应系统,通过从小到大地改变激发电流脉冲的幅值和持续时间,探测由浅到深的含水层的赋存状态。我国于近期开始引进和研究,目前已经在三峡库区的部分滑坡体进行了应用试验,效果较好。

应用于地质灾害监测,可以确定地下是否存在地下水、含水层位置以及每一含水层的含水量和平均孔隙度,进而可以获知如滑坡面的位置、深度、分布范围等信息,从而对滑坡体进行稳定性评价,并对滑坡体的治理提出科学依据。

3.3.5合成孔径干涉雷达技术(InSAR)

运用合成孔径雷达干涉及其差分技术(InSAR及D-InSAR)进行地面微位移监测,是20世纪90年代逐渐发展起来的新方法。该技术主要用于地形测量(建立数字化高程)、地面形变监测(如地震形变、地面沉降、活动构造、滑坡和冰川运动监测)及火山活动等方面。

同传统地质灾害监测方法相比,具有如下特点:

(1)覆盖范围大;

(2)不需要建立监测网;

(3)空间分辨率高,可以获得某一地区连续的地表形变信息;

(4)可以监测或识别出潜在或未知的地面形变信息;

(5)全天候,不受云层及昼夜影响。

但由于系统本身因素以及地面植被、湿度及大气条件变化的影响,精度及其适用性还不能满足高精度地质灾害监测。

为了克服该技术在地面形变监测方面的不足,并提高其精度,国内外技术人员先后引入了永久散射点(PS)的技术和GPS定位技术,使InSAR技术在城市及岩石出露较好地区地面形变监测精度大大提高,在一定的条件下精度可达到毫米级。永久散射(PS)技术通过选取一定时期内表现出稳定干涉行为的孤立点,克服了许多妨碍传统雷达干涉技术的分辨率、空间及时间上基线限制等问题。

随着卫星雷达系统资源的改进和发展,以及相应数据处理软件的提高,该技术在地质灾害监测领域的应用将趋于成熟。

3.4地质灾害监测技术的优化集成

3.4.1问题的提出

(1)监测方法的适应性。对于各种监测方法所使用的监测仪器设施,均有各自的应用方向和使用技术要求;针对不同地质灾害灾种、类型,其使用技术要求(包括测点布设模式、安装使用技术要求等)不同。

(2)地质灾害不同的发展阶段。对于崩塌、滑坡等突发性地质灾害,不同发展阶段所适用的监测方法和仪器设施各异,监测数据采集周期频度不同。

(3)监测参数与监测部位。实践证明,一方面,不同的监测参数(地表位移、深部位移、应力、地下水动态、地声等)在不同类型的灾害体监测中具有不同程度的表现优势;另一方面,同一灾害体不同部位的监测参数随时间变化趋势特点并不相同,即存在反映灾害体关键部位特征的监测点,又存在仅反映局部单元(不具有明显的代表性,甚至是孤立的)特征的监测点。因此,监测要素(监测参数、监测部位)的优化选择,是整个监测设计工作的基础。

(4)自动化程度。决定于设备的集成度、控制模式、数据标准化程度和信息发布方式。

(5)经济效益。决定于地质灾害的规模、危害程度、监测技术组合、设备选型等因素。

3.4.2设计原则

地质灾害监测技术优化集成方案遵循以下原则:

(1)监测技术优化原则:针对某一类型地质灾害,确定优势监测要素,进行监测内容、监测方法优化组合,使监测工作高效、实用。

(2)经济最优原则:首先,不过于追求高、精、尖的监测技术,而应选择发展最为成熟、应用程度较高的监测技术;其次,对于危害程度较大的大型地质灾害体,可选择专业化程度较高的监测技术方法,由专业人员进行操作、维护,对于危害程度低,规模小的灾害体,可选择操作简单、结果直观的宏观监测技术,由群测群防级人员进行操作。

3.4.3最终目标

根据不同种类地质灾害和不同类型地质灾害的物质组成、动力成因类型、变形破坏特征、外形特征、发育阶段等因素,研究适用于不同类型地质灾害的监测要素(监测参数、监测点位的集合)、监测方法、监测点网的时空布置模式、监测技术要求,建立典型地质灾害监测的优化集成方案。

㈣ 地质灾害论文

范文一:甘肃省城市建设地质灾害防治研究
甘肃省境内泥石流、滑坡发育的基础主要是其特殊的自然条件。陡峭的地形、充足的松散土石和突发性水源是泥石流、滑坡形成的三大条件,另外地震作用也是造成滑坡的因素。甘肃地处黄土高原区,境内主要以黄土为主,而黄土由于结构疏松,孔隙大,渗透性强,具强压缩性和自重湿陷性,垂直节理发育,特别是极为发育的顺坡向卸荷节理,使边坡稳定性降低,易发生滑坡和造成严重的水土流失,大量滑坡、崩塌等重力堆积物受暴雨形成的坡面流及洪水的冲刷,源源不断地为泥石流提供固体物质。 通过计算泥石流、滑坡作用强度和危险度,将城市分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级和Ⅳ级四个危险等级。经过对甘肃省灾害防治历史和治理现状的研究,提出存在问题,得到泥石流、滑坡灾害的发展趋势,强调防治的可能性和必要性。 根据对城市的分级,危险度高的Ⅰ级和Ⅱ级的城市应采取治理体系为主,预防体系和管理体系为辅的综合控制对策;危险度不高或较低的Ⅲ级和Ⅳ级的城市应采取预防体系与管理体系为主,治理体系为辅的控制对策;对于威胁城市安全的巨型滑坡和规模巨大的泥石流沟则采用躲避对策。 城市泥石流、滑坡防治规划的最基本原则是预防为主,重点治理。对于不同类型的泥石流、滑坡建立不同的治理模...

范文二:分析地理信息系统的开发工具及其在地质灾难探究中的应用进展

地理信息系统在地质灾难探究中的应用进展

目前,国内外利用地理信息系统,主要用于探究国土和城市规划、地籍测量、农作物估产、森林动态监测、水土流失、地下水资源管理〔4〕和矿产资源勘查〔10〕、潜力评价及开发〔11〕等众多领域。GIS在地质灾难探究中的应用大致有以下几个方面摘要:

(1) 地质灾难评价和管理

利用地理信息系统的各种功能,建立地质灾难空间信息管理系统[12,13,14,管理地质灾难调查资料,显示并查询地质灾难的空间分布特征信息,评价地质灾难的危害程度,分析地质灾难和影响因素之间的关系,提出减轻和防治地质灾难的办法,对将来可能发生的地质灾难进行猜测〔15,16〕。戴福初等利用GIS对香港地区的滑坡灾难进行历史滑坡编录,分析滑坡的时空分布特征和动态和静态环境因素之间的相关关系,对滑坡灾难风险进行评价和危险区域划分〔17〕。

(2) 地质灾难的危险度区划评价

由于各种地质因素本身的不确定性,以及地质因素之间相互功能的复杂性,在收集大量的基础地质环境资料前提下,利用GIS对这些基础资料进行有效地处理来提高数据的可靠性,通过选取合适的评价猜测指标〔18〕,运用恰当的数学分析模型〔19,20,21〕,对探究区进行地质灾难危险性等级的划分,从而为地质灾难的管理及防治和预警决策提供依据。

(3) GIS和专家系统的集成应用

GIS和专家系统的集成应用中,GIS所起的功能主要是管理时空数据,进行空间分析;专家系统所起的主要功能是利用专家知识和空间目标的事实推理判定灾难的危险度〔22〕。二者的结合将使专家经验得到推广,减少野外和室内手工作业工作量,使区域地质灾难的动态管理成为可能。

4 结语

(1)地理信息系统技术已经广泛渗透到了多种学科领域,从比较简单的、单一功能的、分散的系统发展到多功能的、共享的综合性信息系统,并向多媒体GIS、智能化、三维、虚拟现实及网络方向发展,新兴的地理信息系统将运用专家系统知识,进行分析、预告和辅助决策。

(2)地理信息系统的开发工具,从专业开发工具的组成结构上,可以归纳为集成式GIS、模块化GIS、组件式GIS和网络GIS等几个主要类别。其中组件式GIS在系统的无缝集成和灵活方面具有优势,代表了GIS系统的发展方向。

(3)地理信息系统在地质灾难探究中的应用方兴未艾,尤其在地质灾难评价和管理、地质灾难的危险度区划评价和GIS和专家系统的集成应用方面进展很快。

以上希望对您有帮助!另外这有个地质灾害论文的网址,可参阅:http://cache..com/c?m=ef&p=9a70d215d9c541fd0be29e2c4a7a&user=

㈤ 滑坡风险分析实例研究

本文译自Geotechnical and Geological Engineering,2003(21):113~127。

G.L.Sivakumar Babu1M.D.Mukesh1

赵玉军2译 朱汝烈2

1Department of Civil Engineering,Indian Intitute of Science,Bangalore,India;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,)

【摘要】在喜马拉雅地区,通过运用随机现场模型,结合斜坡稳定性分析,对由于土体参数易变性引起的滑坡风险不确定性进行研究。在滑坡地区一个典型斜坡的水平方向和垂直方向上,就试验样品数量、承压水位的变化和地震效应等的准确程度的空间差异性影响进行了研究。结果表明土体参数的偏差程度、土体参数的空间分异、试验样品的数量和承压水位的变化对滑坡地区斜坡稳定性的影响尤为显著。结果同时表明,用均匀变化的假说来判断斜坡稳定性是保守的。研究成果是一个有益的成功的范例;同时应指出,地下排水形式的缓解措施能改善滑坡地区斜坡稳定性。

【关键词】滑坡孔隙压力变化安全性斜坡稳定性空间变化

符号目录

F(v)——累积概率分布

E(v)——分布预期平均值

σ(v)——分布标准偏移

m,δ——分布系数

ρ——自相关函数

α——离散系数

δx,δv,δz——距离偏置

Dh,Dv——水平和垂直相关性距离

P(f)——事故概率

1前言

在喜马拉雅地区,滑坡已成为导致人们生活和财产大量损失的主要灾害问题。滑坡通常是因存在诸多触发机制而产生的,例如下雨引起斜坡内承压水位的升高,地震、植被类型改变及人类建造活动等。通常情况下,对山区地带的公路沿线和住宅区的斜坡都按传统的安全因素边界条件进行了稳定性评价。同时,考虑到滑坡地区的土体参数的变化无常,所以为了更优良的工程施工,着力进行有关土体参数变化影响的研究,与研究承压水位变化和地震强度同属必需。就斜坡安全性方面而论,这比用传统的安全因素边界条件方式来阐述,显得更较为全面。

本文主要介绍对一个典型滑坡进行的研究。通过使用类似于Vanmarcke(1977)和Calle(1985)公式的一个随机抽样现场模型,对土体参数变化的影响进行研究,并计算事故发生的概率。在喜马拉雅地区国道公路的一个路段斜坡安全性评价中,探讨了水平方向和垂直方向上的空间差异性。研究成果在确定水平方向和垂直方向上土样的最佳采样间距,以及为稳定斜坡目的而设计地下排水缓解措施等方面,都很适用,从而提了高斜坡稳定性。

2背景资料

对斜坡稳定性的不确定性已做了长期的研究。一些研究者对斜坡稳定性问题提出了各自具有影响的见解。Chowdhury(1984)提出的斜坡概率分析,对评价多种斜坡稳定措施的设计方案很有帮助。Christian等(1992)认为,概率原理应用得是否恰当,取决于对事故相对概率或对设计不确定性影响的鉴别。Mostyn和Li(1993)指出,概率分析为指导斜坡设计者制订方案提供了信息指南。根据 Morgenstern(1997),滑坡问题受不确定性困扰,出现在包括从位置判定、物质参数评价到分析与设计等环节,贯穿于用概率法进行评价的各个阶段。这些研究对解决不确定性影响问题提供了有益见解。

3可忍受风险标准

在多数情况下,基于f-N比率〔灾害频度(f)和灾害总数(N)〕的年事故概率观点,是按安全性和稳定性极限标准,对斜坡现有的稳定状况进行判定的有用基准。单纯的滑坡定量风险分析包括判断导致不良后果的潜在事故的风险。滑坡事故描述(尤其为了分区目的)应该包括滑坡特征和发生滑坡的概率。一旦了解了具体事故的发生概率,就可对风险进行评估。很多研究者和工程师已拟定了一些有关可忍受风险标准的准则。他们指出,滑坡事故增添的风险与其他各种风险相比起来,并不显著突出,其他那些风险是应当减小至“既低而又合理适用”

原文为As Low As Reasonably Practicable(ALARP)。程度的。

建立可接受标准的一条途径,是考察相关地区诸如工业事故和大坝等所采取的标准。在英国,土地使用计划的风险标准,是基于附近工业区的相关事故年基准f-N比率加以制定的,并建议其年下限和上限分别为每年10-4和10-6。大坝风险评估已有长足发展,并在如美国和加拿大等很多国家使用,中国香港将其引用于评价斜坡。经常推荐那些风险要求尽可能低,但又可行的地区类似的可接受极限,同时可举出财政费用损失的极限。Cruden和Fell在这方面提出了杰出见解。最近,美国陆军工程兵军团(US Army Corps of Engineers)特别推荐了针对事故和水资源的相关安全指数和基础设施项目概率目标(表1)。

表1堤坝安全性标准指标(美国陆军工程兵军团,1999)

通常,安全性评价是参数和模型不确定性的一个函数。根据事故概率参数的不确定性影响得出易变性影响的概念。由于不能准确地了解事故过程,模型不确定性的影响非常复杂。在本文实例中,对滑坡地区滑动斜坡的背景分析表明,可把其滑动面视为弧形滑动或大直径滑动,因而使用必肖普(Bishop's)法进行分析。

4地貌学

由于构造运动、褶皱、断层和褶皱基岩地层的原因,沿喜马拉雅地区Sutlej峡谷内、22号国道公路(National Highway NH-22)两旁的斜坡是破碎脆弱的。沿Sutlej河岸上的国道公路受破碎斜坡影响的不稳定路段长约500m,滑坡顶部高出河岸约200m。斜坡表面坡度在35°到50°范围内变化。该地区经常发生滑坡事故,Jagannatha Rao等人详细描述过滑坡地区的地质详图和地质岩土特性(1998)。作为地质岩土野外勘察项目的一部分,提前钻了4个深度6~23m的钻孔。图1所示为该地区斜坡的土体层次。在斜坡的坡顶和坡脚分别钻了一个钻孔。在滑坡地区的中间位置进一步钻进了两个钻孔。然而,笨重的钻机需占用较大的空间,且在易碎斜坡上安装钻机非常困难。崎岖斜坡陡峭的地形也阻碍了在这类地区钻孔的可能。滑坡区的土体由挟有破碎岩块的粉砂质砂组成。直剪试验得到的剪切系数显示,其内内摩擦角范围为300~470,粘聚力为0~100kPa。鉴于滑坡频繁发生和维持滑坡稳定的重要性,必须在滑坡区使用安全性和风险观念进行评价,进而建立准则。以下内容主要介绍滑坡区现场模型的应用,并对所获成果进行了讨论。

图1Powori滑坡地带横断面图

5随机现场模型

早期背景资料表明,对包括随机无序样品的不确定性,通常使用随机现场模型进行评价。在稳定性分析时所输入参数的不确定性,对事故发生概率分析的影响很大。安全系数低于1.00的斜坡,发生滑坡的概率属潜在事故概率。结合必肖普法,使用“先正常状态、然后瞬间”

原文:First Order Second Moment(FOSM)。的法则对事故概率进行评估。粘聚力和内内摩擦角的概率分布采用对数形式表示。

地质灾害调查与监测技术方法论文集

地质灾害调查与监测技术方法论文集

式中:m和δ为分布系数;F(v)是作为随机变化v预期平均值和标准偏差E(v)和σ(v)的累积概率分布。已有文献证实了剪切强度参数使用对数分布的有效性。早期的概率分析表明,单位重量的变化不太重要,故无需考虑单位重量的变化。自相关函数ρ(δx,δy,δz)系作为距离偏置函数的任意两点间的相互关系,可写为:

地质灾害调查与监测技术方法论文集

式中:Dh和D为自相关系数,它们与高差起伏比例有关。δx、δy、δz分别为在x、y、z方向任意两点间的空间距离。参数a是垂直变量(相对于沿铅垂线的平均值的波动变化)与整体变量(相对于整个覆盖堆积物的平均值的变量)之比值。令a=1,自相关函数呈现出文献中经常推荐的传统高斯(Gaussian)形态。概率分布和自相关函数确定了随机模型的彻底完善。参数分析旨在研究垂直和水平相关距离、粘聚力和内摩擦角系数变化、承压水位的变化和地震活跃系数变化等对相关事故概率的影响。对参数进行分析可以导出在倾角为47°的斜坡上临界剖面的标准计算值(F=1.06)。表2所示为研究中使用的变量和相关值的变化范围。从直接剪切试验得出强度参数值,用于分析的材料的平均参数:粘聚力为50kPa,内摩擦角为35°,单位重量为18kN/m3。(Calle,1985)在文献中曾提到,在其他地区使用这一模型也很适宜。

表2参数研究中使用的变量及其数值变动范围

6结果和讨论

本项研究的主要目的是滑坡地区土体斜坡有关特性的影响,并指出其定量化的重要性。只有对滑坡地区进行详细的勘察,才能获得准确的易变性评估。在现有分析中使用了粘聚力和内摩擦角变化率(C.O.V)、空间相关距离和承压水位变化,主要是为了在滑坡区尽可能地控制破坏范围。

6.1试验样品数量(N)的影响

所有试验样品都影响概率分析的结果。大量的试验可增强分析中所使用的强度参数输入值的置信度水平。然而,大量试验也将导致土样的过量采集。所以,在对场地进行勘察之前,预先确定试验样品的数量是很重要的。这在对相似项目进行稳定性分析并建立准则方面也很有用。在该滑坡地区共进行了25次试验,主要意图是检查参数对事故概率的影响。图2(a)所示为试验样品的数量对事故概率的影响。从图2(a)可看出,试验样品对事故概率的影响很显著。图2(b)所示为与样品数量相关联的粘聚力和内摩擦角系数变化因素对事故概率的影响。当粘聚力和内内摩擦角变化率范围为0.1到0.3时,影响最显著。

图2

(a)实验样品数量对事故概率的影响

(b)与实验样品数量相联系的粘聚力及内摩擦角系数变量对事故概率的影响

6.2空间非均质性

土体的不同内在性质特性引起土体参数在水平和垂直方向上发生变化。若按传统的稳定性计算,则不可能确定土体参数的空间变异。然而,通过对该场地进行详细的勘察,在概率采样网范围内对斜坡稳定性进行分析,可以更好地记录和融合土体参数变化情况。用空间相关间距和变异函数来表示既定土体剖面的非均质性界限是适宜的。判定空间相关间距,要求对场地进行全面、详细的勘测和试验,这对每个项目而言并不一定适宜。根据以往的研究可确定这些参数的分布,并指导样品的采集。土体特性的相关间距,对土体变化来说是一个有用的描述符值。它表明,如果土体采样的距离低于相关间距,可很好地获得真实的土体特性变化情况。所以,空间相关间距对现场勘察很有帮助。也可以把它作为土体内在变化的一种定量参数,用于土体斜坡风险的分析。所以,为了揭示空间相关间距对稳定性分析的敏感性,应使水平和垂直相关间距都在额定值范围内变动。

6.3 水平相关间距(Dh)的影响

水平相关间距相当于在水平方向上土体性质达到稳定时的最小距离。本研究中,水平相关间距的变化范围为10~200m,同时使其他所有参数保持为恒量。图3(a)所示为水平相关间距在粘聚力和内摩擦角变化率不同时对事故概率的影响。从图3(a)可看出,若增大水平相关间距,可能稍微降低事故概率,尤其在变化率低的时候更为显著。图3(b)更清楚地表明了,在变化率数值微小的变动范围内(0.1~0.3),事故概率增大的情形,直到水平相关间距为50m时,事故概率才会降低,并随后保持恒量。这表明在上述或相似情况下,将采样间距定为50m是最适宜的。

图3

(a)水平相关间距对事故概率的影响

(b)与水平相关间距相联系的粘聚力及内摩擦角系数变量对事故概率的影响

6.4垂直相关间距(Dv)的影响

垂直相关间距的变化范围是0.1~10m,为研究垂直相关间距对事故概率的影响,设令其余参数均为常量。图4(a)为垂直相关间距在粘聚力和内摩擦角变化率不同时,对事故概率的影响。从图4(a)可明显地看出,在0.1~5m很短的间距范围内,事故概率随垂直相关间距的增加而增大。然而,当垂直相关间距的变化率很大时,对事故概率的影响并不太明显。图4(b)也证实,仅当粘聚力和内摩擦角变化率达到30%时,对事故概率的影响才显著。得出的结论是,垂直相关间距应为5m或低于设计值。同时,在取样困难的岩层内,相邻孔段很难采集样品,且很费钱。本成果建议,相邻孔段的更多信息对垂直剖面是有用的,能更明确地说明事故概率。和水平相关距离不同,垂直相关距离对事故概率的影响非常大。结果表明,该场地采用5m为相

图4

(a)垂直相关间距对事故概率的影响

(b)与垂直相关间距相联系的粘聚力及内摩擦角系数变量对事故概率的影响

关距离最为适宜。然而在另外一些地区,参数的变化通常须视具体场地而定。这一结果进一步证实了在水平和垂直方向上,与土体参数变化相关的资料数据的重要性。

6.5空间非均质性中的各向异性影响

在一些研究中,通过用均质性假说(此处 Dh=Dv)来确定空间非均质性的影响。当 Dh=Dv,并且无限扩大时,可假定强度参数在空间范围完全相关。然而,这种假定与非均质性并不一致。仅仅当水平和垂直方向所有信息对非均质特性都适合时,才能简单地阐述水平和垂直相关距离的相对影响。在表3中总结了此方面的研究。结果表明,空间均质性变化假说过度评估了事故概率,所以是保守的,尤其当变化系数很小时。很明显,可对分析中使用的强度参数在水平和垂直方向的变化情况进行单独研究,通过对土体的非均质性描述来进行稳定性评价。

表3各向同性和空间各向异性变化对事故概率的影响

上述内容清楚表明,在土体斜坡风险分析中,与描述试验数量和钻孔水平和垂直距离一样,研究土体强度特性的空间变化是很重要的。

6.6孔隙压力的影响

通常根据渗透性评估来研究孔隙压力。很多研究者已经认识到了有关孔隙水压力的不确定性以及孔隙水压力与斜坡稳定性关系的重要性。有人通过规定平均孔隙压力和孔隙压力比变化率,来研究孔隙水压力的不确定性影响。在现有研究中,通过测定水压坡降线的标准偏移来研究孔隙压力的影响。假定其孔隙压力一般按照承压水位的预期平均值分布。图5所示为关于水压坡降线标准偏移的事故概率变化。滑坡剖面坡角约近似为47°,因此对坡角为25°、30°和35°的三个水压坡降线,和1~10m的标准偏移进行研究。对25°的水压坡降线进行观察发现,事故概率在标准偏移超过6m时的增加很大。然而,对30°和350的水压坡降线进行监测发现,孔隙压力的影响超过了所有水压坡降线的范围。很明显,水压坡降线中很小的增加值,都将增大事故发生的概率。成果强调了在斜坡研究中对孔隙压力变化进行适当观察的必要性;同时指出,研究水压坡降线的角度和水压坡降线的标准偏移,对斜坡进行安全性评估是有可能的。

6.7地震系数的影响

在该地区经常发生不同等级的地震,造成额外的损失。图6所示为地震系数对事故概率的影响。通过水平地震相关系数的变化(0.05~0.25)来研究地震对滑坡事故概率的影响。例如,在变化系数为10%的情况下,事故概率的增加很大。当地震系数从0.05增加到0.25时,事故概率从8.4×10-23增加到0.3。结果表明当发生了相关系数为0.2的地震时,在滑坡区可能发生斜坡事故。

7结束语

本报告力图对一个典型滑坡区的不稳定性风险进行评估。结果表明,概率分析对判定土体天然变化性、斜坡性质和评价不稳定性是一种有力工具。进一步研究表明,确定所需试验样品数量、水平和垂直采样距离和滑坡触发因素(如孔隙压力变化和地震力),对滑坡稳定性评价也很有帮助。滑坡稳定性评估也可用于帮助设计缓解措施。

图5孔隙压力变量对事故概率的影响

图6水平地震系数对事故概率的影响

对滑坡区稳定性评估的研究提出以下几点建议:

(1)若有更多的采样点条件及其在水平和垂直方向位置的数据,可为安全性评估提供更适宜的根据。

(2)成果清楚的表明,空间变化对事故概率的影响极为显著,而均质性变化的假设是守旧的。垂直相关距离比水平相关距离的影响更显著。

(3)需要清楚地确定承压水位,分析渗入点和降雨入渗,与相应标准偏移一起恰当地确定水压坡降线。

(4)当地震等级与最大水平相关系数为0.2或更大、且相一致时,容易发生滑坡事故。

㈥ 求一篇有关地震、滑坡、泥石流等灾害的论文

滑坡和泥石流灾害 研究动机、目的 泥石流作为山区城镇常见的 地质灾害,是一种含有大量固体 物质的特殊洪流 (高浓度的液相、 固相混合流),其中的固体物质特 指泥、砂、石。泥石流具有突 发 性、破坏性极大、运动快速、历 时短暂等特点,且具有强大的侵 蚀、搬运能力 等自然属性,其是 以冲撞(击)、淤埋和堵塞等方式对 其流经路途上的各种城镇设 施进 行破坏,危害程度往往比单一的 滑坡、崩塌和洪水的危害更为广 泛和严重, 对人类生产生活场 所、交通运输、水利水电工程、 矿山等造成严重损失。当前, 我 国山区城镇泥石流问题十分突 出,且灾情相当严重。因此,分 析山区城镇泥石 流灾害及其成 因,对于加强城镇泥石流的防治 有着重要意义。 关键词:山区城镇;泥石流;灾 害;成因 研究方法 采用调查研究,通过资料整 理出数据 研究内容 一、泥石流的相关概述 (一)泥石流的概念 泥石流是暴雨、 洪水将含有 沙石且松软的土质山体经饱和稀 释后形成的洪流, 由悬浮着粗大 固体碎屑物并富含粉砂及粘土的 粘稠泥浆组成。 在适当的地形条 件 下,大量的水体浸透山坡或沟 床中的固体堆积物质,使其稳定 性降低,饱含水分 的固体堆积物 质在自身重力作用下发生运动, 就形成了泥石流。 泥石流是一种广泛分布于世 界各国一些具有特殊地形、地貌 状况地区的自然 灾害,是山区沟 谷或山地坡面上由暴雨、冰雪融 化等水源激发的,含有大量泥沙 石块的介于挟沙水流和滑坡之间 的土、水、气混合流。泥石流大 多伴随山区洪水 而发生。 它与一 般洪水的区别是洪流中含有足够 数量的泥沙石等固体碎屑物, 其 体积含量最少为15﹪,最高可过 80﹪左右,因此比洪水更具破坏 力。 (二)泥石流的类型 即:(1)按水源补给分为:冰 川型、降雨型;(2)按沟谷形态分 为:沟谷型、坡 面型;(3)按物质 组成分为:泥石流、泥流、水石 流;(4)按结构流变分为:黏性(容 量为2.0~2.3t/m3)、稀性(容量为 1.5~1.8t/m3)、过渡性(容量为 1.8~2.0t/m3);(5) 按规模大小分 为: 小型(一次泥石流总堆积量 <10万m3)、 中型(10万~50万 m3)、 大型(50万~100万m3)、 特大型(>100万m3)。 二、泥石流对城镇的危害 泥石流是松散固体物质在降 雨、冰雪融水、库坝溃决等水动 力作用下沿较陡 坡度的沟道或斜 坡高速流动的现象,流动过程中 夹带的大量泥沙、 石块等具有强 大的冲击力和破坏力,往往对其 流经路途上的各种城镇设施造成 毁灭性的破坏。

滑坡和泥石流灾害 论文

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(1)由于泥石流具有强烈的破 坏力,其可冲毁城镇“坚固”的设 施,如楼房、工 厂、桥梁、供水 供电设施、公路、铁路、高压线 路、车辆、堤坝、电线杆等与之 遭遇的固定设施和活动目标, 从 而严重危害到人们的生命财产安 全。 如甘肃舟曲 2010-08-07暴发 泥石流,水毁农田1417亩,水毁 房屋307户、5508间,进水房 屋 4189户、20945间,机关单位办 公楼水毁21栋,损坏车辆18辆。 (2)由于泥 石流中挟带着大石块及 树干等杂物, 其会使桥涵堵塞导 致泥石流体超越排洪堤外 溢等引 发次生灾害,致使泥流大范围淤 埋、淹没和推毁城镇设施和居 民,造成重 大的人身伤亡事故。 如2011-05-11,广西全州咸水乡 洛江村广坑槽屯一采石场爆 发泥 石流,工棚的工人来不及躲避, 被泥石流掩埋,致使12人死亡, 10人失踪。 (3)如泥石流规模较大 时,泥石流体可穿越主河形成拦 河坝,受阻河水在坝上游 形成堰 塞湖,导致沿河城镇被淹没;而当 坝体发生溃决时,强大的特殊洪 流,会 对下游城镇及各种设施形 成水毁灾害,如冲毁下游房屋、 道路及农田等。(4)由 于泥石流中 有固体物质, 当泥石流中的固体 物质堵塞了其流通道路,则会造 成漫 流改道,冲毁或淹没下游各 种设施。(5)挤压主河道。泥石流 冲出的大量泥沙使 堆积扇不断扩 大,形成通航河道的险滩,有碍 通航,并将主河逼向对岸,使对 岸 遭受严重冲刷,造成山坡失 稳,危害各种目标。 研究结论 三、山区城镇泥石流灾害形 成的原因 泥石流的形成,必须同时具 备丰富的松散固体物质、短时间 内有大量水的来 源和有一定坡度 的利于集水集物的沟状地形三个 基本条件, 人类工程活动也是诱 发泥石流的因素之一。 (一)泥石流灾害形成的客观条 件 即:(1)地形地貌条件:地形 地貌可为泥石流灾害的发生提供 势能条件,并可 为其提供充足的 固体物质来源条件。(2)松散物质 来源条件,如易于破碎的岩层 表 面、断层皱褶发育、断层密布 等,还有滥伐森林造成水土流 失,开山采矿、采 石弃渣、老泥 石流堆积等,这些则为泥石流的 形成提供了丰富的固体物质来 源。 (3)水源条件,如强度较大的 暴雨、积雪的强烈消融、水库的 突然溃决等,致使 沟床、沟侧的 大量堆积物运动,都有可能导致 泥石流灾害的发生。 (二)城镇发展缺乏合理规划与 防灾意识淡薄 当前,随着城镇人口的不断 增加和城镇规模的不断扩大,特 别是随着山区经 济与建设的蓬勃 发展,人口增长迅速,城区的建 设范围也在日益扩大,但由于部 分山区城镇建设缺乏统一规划指 导,如把房屋等建筑物修建在低 洼处、沟道边、 沟道内等泥石流 严重危险区, 或是把房屋建在泥 石流通道。 再加上部分城镇缺乏 一定的防灾意识,在城镇建设上 缺乏配套的防灾意识,致使泥石 流发生时,给城 镇居民造成了重 大的灾害。 (三)诱发泥石流的人为因素 随着山区城镇人口增长,城 镇经济发展与城镇规模扩大,人 类在泥石流沟下 游与泥石流争地 的同时,也不断向沟上游争地和 破坏。一方面,不适当的削坡、 毁林开荒、 开山采石、 随意排放 采矿弃土和弃渣、 陡坡开荒种 地、 大量砍伐森林、

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开山修路、 过度放牧以及不 合理的城镇建设等活动日益增 多,极大的改变了地表 原有结 构,导致生态环境恶化,水土流 失加剧,促进泥石流活动性增 强,加剧了 滑坡、泥石流灾害的 发生。另一方面,环山而建的引 水渠因渗漏而诱发滑坡,甚 至直 接诱发泥石流。与此同时,随着 城镇人口的不断增长,由于管理 不善和人们 对乱挖乱开和乱砍伐 等造成的危害认识不足, 导致人 为泥石流灾害的发生或加剧 了泥 石流的危害。 研究心得 四、结束语 总之,当前我国山区城镇泥 石流问题十分严重,对城镇设施 的破坏巨大,且 威胁着城镇居民 的生命安全,严重影响了山区城 镇的经济发展,因此,应重视对 泥石流的防治。在本文中,论述 了泥石流的灾害及其成因,希望 能对泥石流的防 灾工程有一定的 启示作用。

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㈦ 山体滑坡监测哪些方面以及各种监测方法,优缺点和难题

1 概述
滑坡是山区基本建设工程中最常遇到的一种灾害。边坡的变形破坏与其所造成的不良地质环境可对人类工程活动带来严重的危害,造成生态环境的失调和破坏,并可能带来更大范围和更深远的负面影响。本文通过对滑坡的机理及监测技术的比较分析,旨在寻找一种有效的滑坡治理方法。
2 山体滑坡机理
滑坡形成机理和诱发机理的研究一直是世界上公认的难题,21世纪初美国地质调查局的滑坡灾害减灾战略规划,将滑坡过程和诱发机理研究列为首要的任务,这不仅因为滑坡、泥石流形成机理和诱发机理研究是至今没有突破的难题,更重要的是它成为制约地质灾害预测预警和防灾、减灾研究的瓶颈问题。因此,长期以来,国内外许多地学专家、学者都将其作为攻克目标,潜心研究,取得了一些探索性的成果。
此外,还有学者提出滑坡产生于特定的工程地质与水文环境,是在以重力为主的自然营力作用下或在人类工程活动影响下发生发展的斜坡变形运动,是依附于其内在软弱结构面(带)的地表斜坡岩土体,在一定的地质力学机制下,失去原有平衡条件而产生以水平位移为主的顺坡移动现象。也有学者认为滑坡形成的原因是多方面的,有其内在因素和外在影响。具体包括以下几方面:1)滑坡区域岩石的岩性、结构及构造(岩石破碎,风化强烈,岩性软弱)是古滑坡复活的内部原因;2)地下水的作用;3)人类工程活动。
纵观各种不同的机理研究,工程滑坡的形成机理可概括为以下几方面:
——滑体的力学性质。岩体力学性质主要取决于岩体的地质特征及其所赋存的地质环境。研究结果表明,岩体力学参数主要与岩体结构特征、尺寸效应、赋存的应力条件、所处的应变状态以及赋存的渗流特征密切相关,岩体的力学性能对山体滑坡有着决定性的影响。
——工程和水文地质条件。如潜在的古滑坡、地下水等也会造成滑坡的发生。
——外界诱发因素。大气降雨、地表水和人类的各种工程活动等称滑坡的外界诱发因素。
3 监测技术
监测滑坡是为了具体了解和掌握滑坡演变过程,为滑坡的正确评价、预测、预报及治理工程提供可靠的资料和科学依据,同时,监测结果也是检验滑坡分析评价及治理工程效果的尺度。通过监测滑坡的变形特征与规律,预测、预报滑坡的边界条件、规模、滑动方向、破坏方式、大体时间及其危害性,并及时采取措施尽量或减轻灾害损失。
自20世纪60年代以来,以美国为代表开展了地质灾害监测预报技术的一系列研究。通过对滑坡、泥石流等10种自然灾害的研究,使减灾工作提高到前所未有的程度。美国、西欧等国采用遥感、GPS卫星定位及气象雷达及微震技术等监测手段对其地质灾害进行监测,以实现地质灾害的长期、中期和短期的预报。通过自动记录、储存、计算机处理和信息远传输,实现滑坡、泥石流等地质灾害的实时监测及预报。
3.1 滑坡监测原理和方法
在理论分析和实验室研究工作中,国内外已应用了多种方法,如三重蠕变曲线地图形分析方法、半对数曲线法和变形速度倒数法进行滑坡时间预测,测量地表破坏声响反射方法检测地表、地下水运动,这些方法都是离线式和非实时性的。在实地检测工作中,国内外滑坡灾害的监测主要采用了5种类型的监测技术与方法,即:宏观地质观测法、简易观测法、设站观测法、仪表观测法及自动遥测法。
3.2 滑坡监测技术的新进展
上述滑坡监测方法和仪器在实际应用中已十分成熟,但普遍存在的问题是数据的采集需要人工定期到现场进行,使得滑坡监测缺乏实时性。随着三维激光扫描技术、GPS一机多天线系统、INSAR(合成孔径雷达干涉测量)以及多传感器的集成等高新技术在滑坡监测与预测、预报领域的应用,将进一步提高滑坡灾害变形监测预报的精度。
滑坡的失稳破坏,都有一个从渐变到突变的发展过程,一般单凭人们的直觉是难以发现的,必须依靠精密的监测仪器和适宜的技术方法进行周密监测。借助监测来了解滑坡的实际状况及其稳定性,既为工程安全提供了科学依据,又对修改设计、指导施工提供了可靠资料,能帮助人类规避风险,将滑坡灾害损失降低到最小程度。滑坡监测技术的迅速发展,必将促进监测范围不断扩大、自动化系统、数据处理和资料分析系统、监测预报系统等技术方法日趋完善。
《矿业工程》2011,9(3)

㈧ 关于地质灾害的论文

、论文题目:要求准确、简练、醒目、新颖。
2、目录:目录是论文中主要段落的简表。(短篇论文不必列目录)
3、提要:是文章主要内容的摘录,要求短、精、完整。字数少可几十字,多不超过三百字为宜。
4、关键词或主题词:关键词是从论文的题名、提要和正文中选取出来的,是对表述论文的中心内容有实质意义的词汇。关键词是用作机系统标引论文内容特征的词语,便于信息系统汇集,以供读者检索。 每篇论文一般选取3-8个词汇作为关键词,另起一行,排在“提要”的左下方。
主题词是经过规范化的词,在确定主题词时,要对论文进行主题,依照标引和组配规则转换成主题词表中的规范词语。
5、论文正文:
(1)引言:引言又称前言、序言和导言,用在论文的开头。 引言一般要概括地写出作者意图,说明选题的目的和意义, 并指出论文写作的范围。引言要短小精悍、紧扣主题。
〈2)论文正文:正文是论文的主体,正文应包括论点、论据、 论证过程和结论。主体部分包括以下内容:
a.提出-论点;
b.分析问题-论据和论证;
c.解决问题-论证与步骤;
d.结论。
6、一篇论文的参考文献是将论文在和写作中可参考或引证的主要文献资料,列于论文的末尾。参考文献应另起一页,标注方式按《GB7714-87文后参考文献著录规则》进行。
中文:标题--作者--出版物信息(版地、版者、版期):作者--标题--出版物信息所列参考文献的要求是:
(1)所列参考文献应是正式出版物,以便读者考证。
(2)所列举的参考文献要标明序号、著作或文章的标题、作者、出版物信息。

㈨ 怎样监测地质灾害中的山体滑坡

山体滑坡是地质灾害中的一种。
滑坡常常给工农业生产以及人民生命财产造成巨大损失、有的甚至是毁灭性的灾难。
滑坡对乡村最主要的危害是摧毁农田、房舍、伤害人畜、毁坏森林、道路以及农业机械设施和水利水电设施等,有时甚至给乡村造成毁灭性灾害。
位于城镇的滑坡常常砸埋房屋,伤亡人畜,毁坏田地,摧毁工厂、学校、机关单位等,并毁坏各种设施,造成停电、停水、停工,有时甚至毁灭整个城镇。
发生在工矿区的滑坡,可摧毁矿山设施,伤亡职工,毁坏厂房,使矿山停工停产,常常造成重大损失。
滑坡是指斜坡上的土体或者岩体,受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响,在重力作用下,沿着一定的软弱面或者软弱带,整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。运动的岩(土)体称为变位体或滑移体,未移动的下伏岩(土)体称为滑床。
滑坡的活动时间主要与诱发滑坡的各种外界因素有关,如地震、降温、冻融、海啸、风暴潮及人类活动等。
滑坡的防治要贯彻“及早发现,预防为主;查明情况,综合治理;力求根治,不留后患”的原则。结合边坡失稳的因素和滑坡形成的内外部条件综合治理。
监测山体滑坡一般采用人工监测与信息化监测相结合的方法。受各种条件的限制,地质灾害监测一般采用遥感技术(威海晶合)。

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