【PDF】滑坡體地質(zhì)災(zāi)害自動(dòng)監(jiān)測(cè)方案

1、滑坡體地質(zhì)災(zāi)害自動(dòng)監(jiān)測(cè)方案一、地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀近年來(lái)，我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻繁。在東、中部地區(qū)，由于大量抽取地下水和大規(guī) 模開采礦產(chǎn)資源（包括油氣資源，導(dǎo)致地下水資源平衡條件破壞和巖土構(gòu)造應(yīng)力狀態(tài) 發(fā)生變化，誘發(fā)并加劇了地面沉降，地面塌陷，地裂縫，土地鹽漬、沼澤化、崩、滑、 流、礦山災(zāi)害等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育和危害。在西部地區(qū)，由于超量開發(fā)土地、草原、森林和水資源，加速了水土流失、土地沙化等災(zāi)害的發(fā)展，崩塌、滑坡、泥石流等災(zāi) 害也隨之增多。根據(jù)中國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查監(jiān)測(cè)室的數(shù)據(jù)，2006年發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害102804起，其中滑坡占87%;2007發(fā)生25364其中滑坡占61%;2008年1-3月發(fā)生 3

2、106其中滑坡占67.42%。其造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)十億元，其造成的人員傷亡高達(dá) 數(shù)百人。因此，做好地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)和預(yù)警，特別是滑坡體的監(jiān)測(cè)和預(yù)警，對(duì)于有效減少直接 經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡顯得尤為重要。根據(jù)以往發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害事后的分析來(lái)看，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育分布及其危害程度與 地質(zhì)環(huán)境背景條件（包括地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造格局和新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度與方式，巖土體工程地質(zhì)類型、水文地質(zhì)條件等、氣象水文及植被條件，人類經(jīng)濟(jì)工程活動(dòng)及其強(qiáng)度等有著極為密切關(guān)系。本文通過(guò)對(duì)滑坡體深層位移、滑坡體傾斜、地下水、地表裂縫、環(huán)境量的監(jiān)測(cè) 配合無(wú)線數(shù)據(jù)采集傳輸接收系統(tǒng)，介紹了一套完整的監(jiān)測(cè)預(yù)警方案。、地質(zhì)災(zāi)害自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成如上圖所

3、示，通過(guò)在潛在滑坡體的適當(dāng)位置布置專門的監(jiān)測(cè)儀器，用來(lái)監(jiān)測(cè)滑坡 體的表面裂縫、深層位移、傾斜變形、地下水位以及環(huán)境降雨量，這些監(jiān)測(cè)儀器通過(guò)專門的數(shù)據(jù)采集裝置進(jìn)行自動(dòng)采集并記錄，再通過(guò)GPRS或GSM無(wú)線傳輸方式將 采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程的中心數(shù)據(jù)接收站，遠(yuǎn)程中心數(shù)據(jù)接收站只需要一臺(tái)臺(tái)式機(jī) 或筆記本配合相應(yīng)的通訊模塊，通過(guò)配套的數(shù)據(jù)采集軟件即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)采 集、實(shí)時(shí)監(jiān)控、異常測(cè)值報(bào)警的目的，從而可遠(yuǎn)程監(jiān)控該滑坡體的表面裂縫開合位 移、深層變形和相應(yīng)的變形速率，以及環(huán)境量變化等實(shí)時(shí)狀況，對(duì)動(dòng)態(tài)監(jiān)控滑坡體變 形發(fā)展以及預(yù)測(cè)可能的破壞規(guī)模都具有非常重要的意義。三、地質(zhì)災(zāi)害的安全監(jiān)測(cè)方案對(duì)于潛在的地質(zhì)

4、災(zāi)害點(diǎn)如可能的滑坡體或高邊坡，以其變形監(jiān)測(cè)為重點(diǎn)，即對(duì)監(jiān) 測(cè)對(duì)象在表面布設(shè)2個(gè)表面位移測(cè)點(diǎn)，同時(shí)在兩個(gè)不同高程各布設(shè)一套內(nèi)部變形儀 器，共同監(jiān)測(cè)邊坡或滑坡體的位移變形或傾斜情況，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其穩(wěn)定情況。對(duì)處于高 地下水區(qū)域的邊坡或滑坡體，可以增設(shè)一個(gè)地下水位觀測(cè)點(diǎn)?？紤]到降雨對(duì)地質(zhì)災(zāi) 害的誘發(fā)作用，需要布置一個(gè)雨量觀測(cè)點(diǎn)。(1表面位移監(jiān)測(cè)表面位移監(jiān)測(cè)儀器選擇依據(jù)測(cè)量范圍而定：當(dāng)測(cè)量范圍在200mm以內(nèi)時(shí)，建議 采用普通裂縫計(jì)改制；測(cè)量范圍更大，建議采用大量程水平位移計(jì)改制。(2內(nèi)部變形 監(jiān)測(cè)滑坡體或邊坡的內(nèi)部變形觀測(cè)，依據(jù)其具體情況可采用垂直坡面鉆孔安裝多點(diǎn) 位移計(jì)或鉆孔安裝垂直測(cè)斜管配固定測(cè)斜儀

5、。(3地下水監(jiān)測(cè)(如果需要的話邊坡或滑坡體處于高地下水區(qū)域，地下水的變化往往對(duì)災(zāi)害點(diǎn)加速惡化起很大 作用，因此建議在這樣的地方增設(shè)地下水觀測(cè)項(xiàng)目，布設(shè)一個(gè)測(cè)點(diǎn)，采用鉆孔安裝一支 滲壓計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)地下水監(jiān)測(cè)。(4降雨量監(jiān)測(cè)(如果需要的話滑坡體或邊坡的環(huán)境量監(jiān)測(cè)一般多采用降雨量作為環(huán)境的主要技術(shù)要求，可根據(jù)地形條件和周圍環(huán)境的情況在合適的地方布置一個(gè)雨量監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)。四、觀測(cè)儀器選擇為保證工程埋設(shè)的觀測(cè)儀器、設(shè)備能夠穩(wěn)定可靠運(yùn)行，使其真正起到工程的耳 目作用，所選儀器設(shè)備不僅要有多個(gè)類似工程成功運(yùn)行的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而且必須是公認(rèn) 的成熟、可靠的品牌產(chǎn)品。目前監(jiān)測(cè)設(shè)備的類型很多 ，如振弦式、差動(dòng)電阻式、電 容式

6、、壓阻式等。相比這些儀器，或存在長(zhǎng)期穩(wěn)定性差，或?qū)x器電纜要求苛刻，或傳 感器本身信號(hào)弱、受外界干擾大的缺點(diǎn)，而基康振弦式儀器測(cè)量的是頻率信號(hào)，具有 信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)(可以達(dá)到2千米,長(zhǎng)期穩(wěn)定性好，反應(yīng)快，測(cè)量靈敏，對(duì)電纜的絕緣度 要求低，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等特點(diǎn)，并且每支儀器都可以自帶溫度傳感器，可以同時(shí)測(cè)量 溫度。同時(shí)，基康產(chǎn)品曾在國(guó)內(nèi)眾多大壩安全監(jiān)測(cè)和地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中發(fā)揮了非常重 大的作用。(1表面位移傳感器1、表面裂縫計(jì)采用基康儀器（北京有限公司生產(chǎn)的BGK4420型表面測(cè)縫計(jì)（下圖左改裝而成, 該儀器常用于監(jiān)測(cè)建筑物的表面變形，延長(zhǎng)的傳遞桿采用不銹鋼測(cè)桿。在要求量程 特別大的情況下可采用該公

7、司生產(chǎn)的 BGK-4427型大量程位移計(jì)（下圖右。BGK4420裂縫計(jì)BGK4427大量程位移計(jì)(2內(nèi)部變形監(jiān)測(cè)儀器1、多點(diǎn)位移計(jì)用于邊坡或滑坡體深層變形觀測(cè)的多點(diǎn)位移計(jì)，采用基康儀器（北京有限公司生 產(chǎn)的BGK-A3型多點(diǎn)位移計(jì)，采用與坡面垂直的角度鉆孔安裝，孔深依據(jù)各部位地質(zhì) 情況現(xiàn)場(chǎng)確定。多點(diǎn)位移計(jì)采用三點(diǎn)式或四點(diǎn)式。W二2測(cè)斜系統(tǒng)（備選若邊坡或滑坡體布設(shè)垂直鉆孔安裝測(cè)斜系統(tǒng)，可采用基康儀器(北京有限公司生產(chǎn)的BGK-6150單軸固定式測(cè)斜儀，是目前具 有領(lǐng)先水平的微電子機(jī)械測(cè)斜系統(tǒng)，包括單 軸MEMS型測(cè)斜儀探頭、導(dǎo)輪、不銹鋼連接桿 以及底部支撐裝置和頂部懸掛裝置、測(cè)量電 纜以及讀數(shù)儀

8、。(3地下水監(jiān)測(cè)粧功If 6售適融州聲篥仗1、滲壓計(jì)地下水的監(jiān)測(cè)采用基康儀器（北京有限公司生產(chǎn)的BGK4500S型滲壓計(jì)（右 圖,基康的滲壓計(jì)是目前世界上精度最 高、穩(wěn)定性最好的滲壓計(jì)，其卓越的性能 已經(jīng)得到行業(yè)內(nèi)專家的一致肯定。采用鉆 孔安裝，安裝方便簡(jiǎn)單。SOK.0OOT 応功M C直NlTNr星It幘（4振弦測(cè)讀儀及儀器電纜在實(shí)際工程中需要配置一臺(tái)讀數(shù)儀，振弦式儀器的人工測(cè)讀儀表采用基康儀器（北京有限公司專門為振弦儀器配備生產(chǎn)的BGK-408型讀數(shù)儀（右圖，儀器電纜使用北京基康專門為振弦傳感器配置的屏蔽電纜。五、自動(dòng)化采集系統(tǒng)方案在野外高邊坡或滑坡體安裝監(jiān)測(cè)儀器后，由于地勢(shì)險(xiǎn)要，場(chǎng)地有限

9、,現(xiàn)場(chǎng)大多無(wú)法 提供便利、安全的人行通道及配套供電設(shè)施，特別是在汛期或梅雨季節(jié)需要加密監(jiān) 測(cè)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)塌方、落石及滑坡還將會(huì)威脅到監(jiān)測(cè)人員的生命安全。但要獲取第一手 的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，沿線散布的監(jiān)測(cè)儀器，采用人工觀測(cè)方式不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低，受道 路條件或天氣的影響，往往還不能及時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)。采用常規(guī)的數(shù)據(jù)采集裝 置由于體積大、功耗高、通訊布線難度大，在現(xiàn)場(chǎng)無(wú)電源供應(yīng)的環(huán)境下也難以實(shí)現(xiàn) 長(zhǎng)期自動(dòng)監(jiān)測(cè)，因此非常有必要需要選擇低功耗的數(shù)據(jù)采集設(shè)備。本文推薦采用北 京基康生產(chǎn)的BGK-8001型智能數(shù)據(jù)記錄儀。BGK-8001型智能記錄儀為1臺(tái)微功耗設(shè)計(jì)的振弦式數(shù)據(jù)采集儀，采用全內(nèi)置全 密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

10、。只需使用4節(jié)1號(hào)（D型堿性干電池供電，正常采集數(shù)時(shí)在不更換電 池的情況下可連續(xù)工作時(shí)間可達(dá)1年以上，也可選用外接直流電源、交流適配器或 太陽(yáng)能電池供電。BGK-8001數(shù)據(jù)采集儀適合任何無(wú)電源及人工觀測(cè)難以接近的環(huán)境下的數(shù)據(jù)米集，每臺(tái)BGK-8001最多可提供6支傳感器接入通道，必要時(shí)還可接入一支氣溫計(jì)與一臺(tái)翻斗式雨量計(jì)以監(jiān)測(cè)環(huán)境量。BGK-8001數(shù)據(jù)采集儀內(nèi)置的256K容量存儲(chǔ)器，可儲(chǔ)存3000組/通道觀測(cè)數(shù)據(jù)，保證即便通訊故障情況下數(shù)據(jù)仍可持續(xù)采集而不會(huì)丟失。此外，每臺(tái)BGK-8001數(shù)據(jù)采集儀均可作為一個(gè)獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行組網(wǎng)，以形成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。BGK-8001數(shù)據(jù)采集儀具有

11、多種通訊方式，可內(nèi)置一臺(tái)GSM調(diào)制解調(diào)器（手機(jī)通 訊模塊或GPRS模塊，在有移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)覆蓋的環(huán)境下均可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊?；蛘咧苯舆x用超短波數(shù)傳電臺(tái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)線通訊，還可提供現(xiàn)場(chǎng)的有線通訊。利 用GSM移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)或SMS短信通訊時(shí)，直接使用BGK-8001內(nèi)部的干電池供電 即可。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)不具備GSM移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)覆蓋而選用超短波無(wú)線通訊模塊（即數(shù)傳 電臺(tái)時(shí)，則需選用太陽(yáng)能電池組與蓄電池組合供電的方式。GPRS組網(wǎng)示意圖六、總結(jié)本文提供的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)具有安裝簡(jiǎn)單、成本低廉、簡(jiǎn)單易懂等特點(diǎn) 具有非常良好的實(shí)施性和操作性?？偠灾?，由于自然地理、地質(zhì)環(huán)境和人類活動(dòng)的差異，不同地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的類 型、組合特征和發(fā)育、危害程度各不相同，具有較明顯的地域特征和區(qū)域變化規(guī) 律。今后隨著全球環(huán)境的變化和我國(guó)