地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與預(yù)警方法

1、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警2提 綱 主要監(jiān)測(cè)技術(shù)與內(nèi)容 1 2 3 4 5 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)的目的與原則 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警的概念 地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域預(yù)警 單體地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警 地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警是一種包括預(yù)測(cè)與警報(bào)的廣義“預(yù)警”，在時(shí)間精度上包括了預(yù)測(cè)或預(yù)估（估測(cè)）、預(yù)警、預(yù)報(bào)和警報(bào)（數(shù)小時(shí)）等多個(gè)層次，每個(gè)層次都是一個(gè)政府機(jī)構(gòu)、工程技術(shù)與公眾社會(huì)共同參與的綜合體系。按預(yù)警對(duì)象的物理參量劃分，滑坡泥石流災(zāi)害預(yù)警可劃分為空間預(yù)警、時(shí)間預(yù)警和強(qiáng)度預(yù)警三類(lèi)，一次圓滿(mǎn)的預(yù)警應(yīng)包括這三個(gè)物理參量，且應(yīng)該計(jì)算做出每個(gè)物理參量發(fā)生的概率大?。赡苄源笮。瑥亩_定向社會(huì)發(fā)布的方式、范圍和應(yīng)急反應(yīng)對(duì)策。表1 預(yù)警工程的階段

2、劃分階段時(shí)間尺度空間尺度方法數(shù)據(jù)指標(biāo)措 施預(yù)測(cè)110a大區(qū)域區(qū)域評(píng)價(jià)區(qū)劃地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)育度風(fēng)險(xiǎn)度危害度建設(shè)規(guī)劃預(yù)防預(yù)警1月1a小區(qū)域一次過(guò)程觀(guān)測(cè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)臨界區(qū)間值局部轉(zhuǎn)移或全部準(zhǔn)備避難預(yù)報(bào)數(shù)日局部精密儀器監(jiān)測(cè)分析模型庫(kù)警戒值搬遷警報(bào)數(shù)小時(shí)局部精密儀器監(jiān)測(cè)靈敏度分析警戒值緊急搬遷表2 預(yù)警產(chǎn)品等級(jí)及色標(biāo)級(jí) 別含 義色 標(biāo)說(shuō) 明警報(bào)級(jí)，可能危害特別嚴(yán)重紅組織公眾應(yīng)急響應(yīng)預(yù)報(bào)級(jí)，可能危害嚴(yán)重橙建議公眾采取預(yù)防措施預(yù)警級(jí)，可能危害較重黃發(fā)布公眾知曉預(yù)測(cè)級(jí)，可能危害一般藍(lán)科技與管理人員掌握常規(guī)級(jí)，一般無(wú)危害綠科技人員掌握7地質(zhì)體內(nèi)部信息源： 位移場(chǎng)（深部斷層位移、地面沉降位移、斜坡位移） 地應(yīng)力場(chǎng)（

3、構(gòu)造應(yīng)力、自重應(yīng)力） 孔隙水壓力場(chǎng) 水化學(xué)場(chǎng) 聲波場(chǎng) 電磁場(chǎng)地質(zhì)體外部信息源： 大氣要素（降雨、凍融、) 河岸侵蝕 人類(lèi)活動(dòng)其它信息源： 動(dòng)物異常行為 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)的目的1、及時(shí)掌握災(zāi)害體變形動(dòng)態(tài)，分析其穩(wěn)定性，超前做出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，防止災(zāi)難發(fā)生。 2、為災(zāi)害治理工程等提供可靠資料和科學(xué)依據(jù)。 3、為政府部門(mén)對(duì)在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)、環(huán)境治理等方面的規(guī)劃和決策提供基礎(chǔ)依據(jù)。 4、向全社會(huì)提供崩塌、滑坡監(jiān)測(cè)信息服務(wù)。 8監(jiān)測(cè)預(yù)警工程 人們將地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)和預(yù)警工作的運(yùn)作體系稱(chēng)為監(jiān)測(cè)預(yù)警工程，它包括地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)信息系統(tǒng)的建立和運(yùn)行，崗位責(zé)任人員組織系統(tǒng)的建立和實(shí)施，臨災(zāi)緊急搶險(xiǎn)避難行動(dòng)方

4、案的制訂 （及后續(xù)執(zhí)行）。 監(jiān)測(cè)預(yù)警工程的實(shí)施中應(yīng)貫徹以下基本原則，即： （1）監(jiān)測(cè)、預(yù)警方法要土洋結(jié)合，以有效為準(zhǔn)； （2）工作隊(duì)伍要群專(zhuān)結(jié)合，以專(zhuān)帶群，重大問(wèn)題靠專(zhuān)，面上的問(wèn)題靠群； （3）管理決策要技政結(jié)合，技術(shù)上負(fù)責(zé)搞好災(zāi)情、險(xiǎn)情判斷，行政上負(fù)責(zé)工程系統(tǒng)運(yùn)行的組織實(shí)施。 9滑坡常規(guī)監(jiān)測(cè)技術(shù)不同類(lèi)型的滑坡，所采用的監(jiān)測(cè)技術(shù)方法各不相同 就監(jiān)測(cè)內(nèi)容來(lái)說(shuō)，常分為： （1）位移監(jiān)測(cè) （2）應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè) （3）地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè) （4）地表水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè) （5）地聲監(jiān)測(cè) （6）放射元素監(jiān)測(cè) （7）環(huán)境因素監(jiān)測(cè) （8）宏觀(guān)現(xiàn)象監(jiān)測(cè)1011位移監(jiān)測(cè)主要有簡(jiǎn)易監(jiān)測(cè) （皮尺、鋼尺等）、儀器儀表監(jiān)測(cè) （絕對(duì)位移監(jiān)

5、測(cè)、裂縫相對(duì)位移監(jiān)測(cè)、地面傾斜監(jiān)測(cè)等）幾種形式。 一、相對(duì)位移監(jiān)測(cè) 相對(duì)位移監(jiān)測(cè)是設(shè)點(diǎn)量測(cè)地質(zhì)體重點(diǎn)變形部位點(diǎn)與點(diǎn)之間的相對(duì)位移變化 （張開(kāi)、閉合、下沉、抬升、錯(cuò)動(dòng)等），從而定量表示變形的一種監(jiān)測(cè)方法。主要用于對(duì)裂縫、崩滑帶、采空區(qū)頂?shù)装遘浫鯅A層、危巖體邊界等部位的監(jiān)測(cè)。 按所采用的儀表可分為機(jī)械式傳動(dòng)儀表觀(guān)測(cè)法(簡(jiǎn)稱(chēng)機(jī)測(cè)法)和電子儀表觀(guān)測(cè)法(簡(jiǎn)稱(chēng)電測(cè)法)兩類(lèi)。 12（一）機(jī)測(cè)法 1、主要方法 （1）在裂縫或滑面兩側(cè) （或上、下）設(shè)標(biāo)記或埋樁，定期用鋼尺等直接量測(cè)裂縫張開(kāi)、閉合、位錯(cuò)或下沉等變形； （2）在裂縫、滑帶以及建筑物上設(shè)置騎縫式標(biāo)志，如貼水泥砂漿片、玻璃片等，直接量測(cè)； （3）在平斜

6、硐及采空區(qū)頂板設(shè)置重錘，量測(cè)硐頂?shù)南鄬?duì)位移和沉降。 2、特點(diǎn) （1）簡(jiǎn)便易行，投入快，成本低，便于群測(cè)群防； （2）操作簡(jiǎn)單，直觀(guān)性強(qiáng)； （3）精度稍差，觀(guān)測(cè)時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度大。 13（二）電測(cè)法 電測(cè)法往往采用二次儀表觀(guān)測(cè)，即將傳感器(探頭)埋設(shè)于崩滑災(zāi)害體變形部位，使用能將傳感器電信號(hào)轉(zhuǎn)換成人們所感知(或熟識(shí))信息的電子儀表(如頻率計(jì)之類(lèi))觀(guān)測(cè)。 特點(diǎn)： （1）儀表靈敏度高、精度高； （2）監(jiān)測(cè)采樣速度快，可自動(dòng)巡回檢測(cè)，遠(yuǎn)距離傳輸； （3）觀(guān)測(cè)的成果資料不及機(jī)測(cè)可靠度高。 電測(cè)位移計(jì)一定要具備防風(fēng)、防雨、防腐蝕、防潮、 防震、防雷電干擾等性能，以保障儀器儀表的長(zhǎng)期穩(wěn)定性 及監(jiān)測(cè)成果資料的可靠度

7、。 14二、絕對(duì)位移監(jiān)測(cè) 有大地測(cè)量法、GPS測(cè)量法、近景攝影測(cè)量法等。 （一）大地形變監(jiān)測(cè) 1、主要監(jiān)測(cè)方法有：視準(zhǔn)線(xiàn)法、小角法、測(cè)距法等。 2、特點(diǎn) （1）量程不受限制，能大范圍全面控制崩滑體； （2）技術(shù)成熟、精度高； （3）易受通視條件和氣象條件 （風(fēng)、雨、雪、霧）影響； （4）外業(yè)工作量大、周期長(zhǎng)。 15 3、常用監(jiān)測(cè)儀器 一般采用高精度測(cè)角、測(cè)距的光學(xué)儀器和光電測(cè)量?jī)x器。 4、觀(guān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè) 觀(guān)測(cè)點(diǎn)分為固定觀(guān)測(cè)點(diǎn)(控制點(diǎn))和變形觀(guān)測(cè)點(diǎn)，標(biāo)型均為 墩標(biāo)。固定觀(guān)測(cè)點(diǎn)(控制點(diǎn))，埋設(shè)在滑坡體之外穩(wěn)定區(qū)(基巖)； 變形觀(guān)測(cè)點(diǎn)主要布置在滑坡主軸觀(guān)測(cè)斷面線(xiàn)(或利用主勘探線(xiàn) 剖面)和監(jiān)測(cè)網(wǎng)通過(guò)的滑

8、坡體地面拉伸、壓縮變形和上述變形的過(guò)渡地段。 16 (二)GPS測(cè)量法 1、特點(diǎn) （1）觀(guān)測(cè)點(diǎn)之間無(wú)需通視，選點(diǎn)方便； （2）觀(guān)測(cè)不受氣候條件限制，可進(jìn)行全天侯監(jiān)測(cè)； （3）可同時(shí)進(jìn)行平面位移與垂直位移監(jiān)測(cè)； （4）可長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)，不會(huì)漏掉重大的變形信息； （5）從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理到分析、管理的全過(guò)程易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 （6）如果監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量多、且要全部進(jìn)行長(zhǎng)期自動(dòng)化監(jiān)測(cè)時(shí)，需要大量的GPS接收機(jī)、太陽(yáng)能供電裝置及通訊設(shè)備、微機(jī)等安裝在野外無(wú)人值守的監(jiān)測(cè)房?jī)?nèi)，安全難以得到保證等問(wèn)題。 2、適用范圍 適用于各種滑坡不同變形階段的三維位移監(jiān)測(cè)。 179/2002 系統(tǒng)配置移動(dòng)電話(huà)- 無(wú)線(xiàn)收發(fā)機(jī)-電纜

9、9/2002 系統(tǒng)配置 (續(xù))控制器基準(zhǔn)參考測(cè)量站rover Measurement Stationlandsliderover Measurement Station辦公室基準(zhǔn)參考測(cè)量站移動(dòng)電話(huà)- 無(wú)線(xiàn)收發(fā)機(jī)-電纜GPS 天線(xiàn)太陽(yáng)能電池板需要有較好的視天移動(dòng)電話(huà)或無(wú)線(xiàn)電收發(fā)機(jī)天線(xiàn) 系統(tǒng)管理 GPS 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)管理 數(shù)據(jù)可視化 與各測(cè)量站通訊(三)近景攝影測(cè)量法 1、工作原理 通常把近景攝影儀安置在兩個(gè)不同位置的固定測(cè)點(diǎn)，同時(shí)對(duì)滑坡區(qū)觀(guān)測(cè)點(diǎn)攝影構(gòu)成立體象對(duì)，利用立體坐標(biāo)儀量測(cè)象片上各觀(guān)測(cè)點(diǎn)三維坐標(biāo)的一種方法。在相對(duì)精度方面，可以滿(mǎn)足崩滑體處于速變、劇變階段的監(jiān)測(cè)要求。即適合于危巖體臨空陡壁

10、裂縫變化或滑坡地表位移量變化速率較大時(shí)的監(jiān)測(cè)。 2、特點(diǎn) （1）周期性重復(fù)攝影，外業(yè)工作簡(jiǎn)便，可同時(shí)測(cè)定多個(gè)測(cè)點(diǎn)的空間座標(biāo)； （2）獲得的像片是崩滑體變形的實(shí)況記錄，可以隨時(shí)比較分析； （3）設(shè)站受地形條件限制，內(nèi)業(yè)工作量大。 3、常用儀器： 量測(cè)攝影機(jī)、半量測(cè)攝影機(jī)、非量測(cè)攝影機(jī)。 20地面傾斜監(jiān)測(cè)法 1、工作原理 主要用于監(jiān)測(cè)崩滑體地面傾斜方向和傾角變化。將移動(dòng)式傾斜儀定期巡回放置于固定專(zhuān)用測(cè)點(diǎn)的盤(pán)座上，按預(yù)定的幾個(gè)方向各自180往復(fù)測(cè)量，為判斷測(cè)點(diǎn)三維合成位移變形方向及趨勢(shì)提供直接信息。 2、適用范圍 主要用于傾倒式崩塌、拉裂式崩塌、切層滑坡等； 對(duì)于順層滑動(dòng)不宜采用。 21深部位移監(jiān)測(cè)

11、 一、鉆孔測(cè)斜法 鉆孔測(cè)斜法是用于觀(guān)測(cè)鉆孔內(nèi)目標(biāo)深度巖 （土）體橫向位移矢量的一種原位測(cè)試監(jiān)測(cè)手段。 測(cè)斜儀類(lèi)型包括：滑動(dòng)電阻式、滑動(dòng)電阻片式、鋼弦式、伺服加速度計(jì)式和電解式。 目前以伺服加速度計(jì)式應(yīng)用較廣。 2223圖2-9鉆孔傾斜儀24 管式應(yīng)變測(cè)量計(jì)安裝圖 測(cè)斜孔結(jié)構(gòu)圖深部位移監(jiān)測(cè) 二、 鉆孔多點(diǎn)位移監(jiān)測(cè)法 鉆孔多點(diǎn)位移監(jiān)測(cè)法是用于觀(guān)測(cè)鉆孔巖土體單向或三向位移變化的一種原位測(cè)試手段，利用鉆孔位移計(jì)定期逐段測(cè)量鉆孔的三向位移信息，從而獲得巖體內(nèi)部位移隨時(shí)間的變化。 以水平孔多點(diǎn)位移計(jì)最為常用。 25 應(yīng)力監(jiān)測(cè) 一、巖土體壓力計(jì) （壓力盒） 主要有振弦式、液壓式和電阻應(yīng)變計(jì)式，以振弦式最為常

12、見(jiàn)。 應(yīng)用技術(shù)要求 （1）壓力盒的量程：壓力盒的量程有限，選擇量程時(shí)，應(yīng)充分估算預(yù)承壓大小，同時(shí)應(yīng)考慮滑坡體整體應(yīng)力結(jié)構(gòu)調(diào)整過(guò)程中對(duì)埋設(shè)部位的應(yīng)力狀態(tài)影響；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，量程應(yīng)選為估算預(yù)承壓的兩倍或更高。 （2）壓力盒的安裝：壓力盒的安裝屬一次性隱蔽工程，安裝質(zhì)量的好壞同其運(yùn)行壽命和測(cè)量精度密切相關(guān)。首先確認(rèn)壓力盒的承壓面，其次要保證安裝部位平整并與應(yīng)力方向垂直；特殊環(huán)境下，須考慮壓力盒具有耐腐蝕能力。 26應(yīng)力監(jiān)測(cè) 二、錨索 （桿）測(cè)力計(jì) 主要有振弦式、電阻應(yīng)變式等類(lèi)型，以振弦式應(yīng)用較廣。 應(yīng)用技術(shù)要求 （1）測(cè)力計(jì)的安裝：嚴(yán)格保證錨墊板的厚度 （剛度）和尺寸 （保證測(cè)力部分完全承壓于錨墊板上）

13、，錨索測(cè)力計(jì) 承壓面與孔軸線(xiàn)垂直，誤差應(yīng)5，并嚴(yán)格對(duì)中；小量 程測(cè)力計(jì)本身和其附件應(yīng)具有一定的偏載適應(yīng)能力。 （2）量程的選擇：錨固工程施工時(shí)，錨索 （桿）的鎖定 預(yù)應(yīng)力值一般均小于預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)值，故測(cè)力計(jì)的量程與錨 索 （桿）的應(yīng)力設(shè)計(jì)值保持一致即可。 （3）溫度干擾：影響測(cè)量精度的主要因素是監(jiān)測(cè)運(yùn)行期 環(huán)境溫度變化，應(yīng)進(jìn)行定量的溫度校正予以消除。 2728伸長(zhǎng)儀（Extensometer）29條帶式伸長(zhǎng)儀應(yīng)變監(jiān)測(cè) 1、工作原理 在滑坡體治理過(guò)程中，埋入式應(yīng)變計(jì)主要用于測(cè)試混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)變信息。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)由于受力產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)，應(yīng)變計(jì)會(huì)隨之產(chǎn)生應(yīng)變變形，從而可測(cè)得混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)變信息。 2、儀器

14、設(shè)備 主要有振弦式、電阻式和光纖式傳感器。 3、應(yīng)用技術(shù)要求 （1）應(yīng)變計(jì)的尺寸：應(yīng)變計(jì)的長(zhǎng)度和直徑之比要滿(mǎn)足一定條件，通常L R采用1525范圍。 （2）應(yīng)變計(jì)的安裝：應(yīng)變計(jì)的軸向要對(duì)準(zhǔn)擬測(cè)變形方向。 30地下水 （動(dòng)態(tài)）監(jiān)測(cè) 1、工作原理 通過(guò)壓力傳感器直接或間接測(cè)量滑坡體 （主要是滑帶）含水率、孔隙水壓力、地下水位、流量、流速和水溫等參數(shù)隨時(shí) 間的變化。 2、應(yīng)用技術(shù)要求 （1）設(shè)備的安裝：分為測(cè)壓管 （有壓管和無(wú)壓管）安裝和鉆孔中直接安裝。在鉆孔中直接安裝時(shí)，傳感器周?chē)褂眉?xì)砂或其它透水材料充填；對(duì)于多深度監(jiān)測(cè)，各深度部位之間使用隔水材料隔離止水。 （2）由于其傳感器安裝為隱蔽工程，除

15、要求監(jiān)測(cè)設(shè)備具有較高的精度、較大的量程外，還應(yīng)具備較強(qiáng)的抗干擾及耐腐蝕性。 （3）地下水動(dòng)態(tài)觀(guān)測(cè)的持續(xù)時(shí)間一般不少于1個(gè)水文年。 31聲發(fā)射監(jiān)測(cè) 1、工作原理 材料或巖體結(jié)構(gòu)受力作用時(shí)發(fā)生變形或斷裂，以彈性波形式釋放出應(yīng)變能的現(xiàn)象稱(chēng)為聲發(fā)射(Acoustic Emission簡(jiǎn) 稱(chēng)AE)，而用儀器檢測(cè)分析聲發(fā)射信號(hào)和利用聲發(fā)射信號(hào)推斷聲發(fā)射源的技術(shù)稱(chēng)為聲發(fā)射技術(shù)。 2、適用范圍 （1）巖石破裂產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)比觀(guān)測(cè)到位移信息超前， 因此，聲發(fā)射監(jiān)測(cè)適用于巖質(zhì)斜坡處于劇滑臨崩階段的短臨前兆性監(jiān)測(cè)。 （2）在勘查階段，一般可不采用。 （3）對(duì)于噪聲環(huán)境比較惡劣 (如交通繁華地帶、施工區(qū)) 的滑坡意

16、義不大。 3、常用儀器 美制AE50008型聲發(fā)射儀、國(guó)產(chǎn)YSS-1型巖體聲發(fā)射儀、YSZ-2型智能化l6通道巖體聲發(fā)射儀、SJ-1型6通道聲發(fā)射 監(jiān)測(cè)儀、DY-2型地音儀、WD-1型無(wú)線(xiàn)電地音儀、YSS巖石聲發(fā)射參數(shù)測(cè)定儀等 。 32其它監(jiān)測(cè)方法 一、放射性監(jiān)測(cè) （氡氣測(cè)量法） 放射性元素在衰變過(guò)程中產(chǎn)生的氡等射氣，其穿透能力比較弱，但是當(dāng)它們遇到斷層及構(gòu)造裂隙帶時(shí)，氡射氣就會(huì)沿裂隙上升到地表并在土壤中富集，氡射氣的富集不受地表覆蓋層厚度的影響。 當(dāng)滑坡體處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，氡(Rn)的濃度維持一穩(wěn)定的低水平；當(dāng)巖土體滑動(dòng)時(shí)，巖(土)中的氡迅速釋放，其濃度急劇增大，且隨滑坡體的規(guī)模大小和變形速度

17、而異。利用測(cè)氡技術(shù)方法，測(cè)量氡異常變化，就能發(fā)現(xiàn)和查明這些地質(zhì)災(zāi)害，達(dá)到預(yù)報(bào)的目的。 33 二、 環(huán)境因素監(jiān)測(cè) 主要是滑坡所處環(huán)境的氣溫及降水量的監(jiān)測(cè)。特別是受水動(dòng)力誘發(fā)的滑坡，降雨量是監(jiān)測(cè)工作的重要參數(shù)。 1、降雨量監(jiān)測(cè) 設(shè)備有機(jī)械式和電動(dòng)自記式兩大類(lèi)。 監(jiān)測(cè)內(nèi)容有：年均、月均、日均降水量，最大日降水量、最大小時(shí)降水量等。 2、巖土體溫度監(jiān)測(cè) 常用埋入式溫度計(jì)，測(cè)定巖土體溫度。 三、 地震監(jiān)測(cè)、人類(lèi)工程活動(dòng)監(jiān)測(cè) 用于監(jiān)測(cè)人工開(kāi)挖、爆破及誘發(fā)地震、天然地震(包括 治理施工)等破壞性因素的監(jiān)測(cè)。 3435宏觀(guān)地質(zhì)觀(guān)測(cè)法 所謂宏觀(guān)地質(zhì)觀(guān)測(cè)法，是用常規(guī)地質(zhì)調(diào)查方法，對(duì)崩塌、滑坡的宏觀(guān)變形跡象和與其有

18、關(guān)的各種異常現(xiàn)象進(jìn)行定期的觀(guān)測(cè)、 記錄，以便隨時(shí)掌握崩塌、滑坡的變形動(dòng)態(tài)及發(fā)展趨勢(shì)，達(dá)到科學(xué)預(yù)報(bào)的目的。 1、宏觀(guān)變形形跡 崩滑體后緣產(chǎn)生弧形拉張裂縫、后緣崩塌掉塊并突然出現(xiàn)陷落帶、陷落坑；房屋變形，樹(shù)木歪斜呈馬刀樹(shù)醉漢林；前緣斜坡隆起且開(kāi)始出現(xiàn)巖 （土）體擠 （剪）出，同時(shí)測(cè)量其前緣變形 量呈直線(xiàn)急劇上升時(shí)，往往是大崩滑啟動(dòng)破壞的前兆。 2、地聲異常 3、動(dòng)物行為異常 4、地下水宏觀(guān)異變 出現(xiàn)新泉或泉流量劇增，水變渾，或水溫上升，或噴射出地表。 36分布式光纖應(yīng)變測(cè)量法（BOTDRBOTDR）布里淵光時(shí)域反射傳感技術(shù) （(Brillouin optic time-domain reflect

19、ometer，BOTDR) 應(yīng)用現(xiàn)狀 BOTDR技術(shù)起初應(yīng)用于航天領(lǐng)域，在發(fā)達(dá)國(guó)家相繼應(yīng)用于電力、通 訊、工程等領(lǐng)域的應(yīng)變檢測(cè)和監(jiān) 控。工程領(lǐng)域主要應(yīng)用于橋梁、 大壩、隧道等大型基礎(chǔ)工程的安全監(jiān)測(cè)和健康診斷，并取得了很 多成功應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)。近年來(lái)，日韓等國(guó)開(kāi)始將BOTDR技術(shù)應(yīng)用于邊坡工程的變形監(jiān)測(cè)中。我國(guó)在工程領(lǐng)域引入BOTDR技術(shù)相對(duì)較晚， 目前主要應(yīng)用于橋梁、隧道等構(gòu)筑工程的變形監(jiān)測(cè)中，并取得了一定成果，開(kāi)始應(yīng)用于滑坡、邊坡變形監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。 37 時(shí)域反射技術(shù)（TDR） 時(shí)間域反射測(cè)試技術(shù)(Time Domain Renectometry)簡(jiǎn)稱(chēng)TDR，是一種電子測(cè)量技術(shù)。許多年來(lái)，一直被用于

20、各種物體形態(tài)特征的測(cè)量和空間定 位。 1、工作原理 TDR技術(shù)用于滑坡監(jiān)測(cè)時(shí)，首先將同軸測(cè)試電纜垂直埋設(shè)在滑坡體內(nèi)， 然后從地表電纜端向同軸電纜內(nèi)發(fā)射高頻脈沖測(cè)試信號(hào)，如果埋設(shè)的同軸電纜某段受到滑坡蠕動(dòng)的巖石或土體的擠壓，那么同軸電纜就會(huì)發(fā)生變形，變形處同軸電纜的特征阻抗會(huì)發(fā)生變化，測(cè)試脈沖信號(hào)在同軸電纜中傳播，會(huì)反應(yīng)電纜的阻抗特性，在電纜的阻抗特性發(fā)生變化的地方， 測(cè)試信號(hào)會(huì)發(fā)生反射。在地表用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)接收此反射信號(hào)，通過(guò)對(duì)反射信號(hào)的到達(dá)時(shí)間與振幅幅度的分析，即可推測(cè)滑坡體的蠕動(dòng)變形位置和程度，從而達(dá)到對(duì)滑坡體監(jiān)測(cè)的目的。 38時(shí)域反射技術(shù)（TDRTDR） 2、技術(shù)特點(diǎn) 簡(jiǎn)便快捷 電纜安裝簡(jiǎn)單

21、，測(cè)試過(guò)程用時(shí)短，數(shù)秒內(nèi)即可完成數(shù)據(jù)采集。 成本低廉 可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè) 支持大變形測(cè)量 TDR監(jiān)測(cè)技術(shù)在位移監(jiān)測(cè)中雖然精度低于鉆孔測(cè)斜儀監(jiān)測(cè)法，但 它支持較大的變形監(jiān)測(cè)，在一定條件下，可以作為鉆孔測(cè)斜管的 替代品。 技術(shù)局限 TDR監(jiān)測(cè)技術(shù)的有效性是以其測(cè)試電纜的變形為前提，若電纜未 產(chǎn)生變形，就很難監(jiān)測(cè)滑坡的位移。另外，單一的TDR監(jiān)測(cè)技術(shù) 很難確定滑坡滑動(dòng)的方向。因此，在應(yīng)用過(guò)程中一般同鉆孔測(cè)斜 儀配合使用，在滑坡變形方向已知的情況下可以單獨(dú)使用。 39三維激光掃描測(cè)量法 根據(jù)工作平臺(tái)的不同，該技術(shù)可分為陸基系統(tǒng)和空載系統(tǒng)兩種。 1、工作原理 三維激光掃描系統(tǒng)主要由快速精確的激光測(cè)距儀和

22、可引導(dǎo)激光以等角 速度掃描的反射棱鏡組成。激光測(cè)距儀發(fā)射激光，并同時(shí)接收來(lái)自斜 坡表面的反射光信號(hào)進(jìn)行距離測(cè)量；針對(duì)每個(gè)地物掃描點(diǎn)的信息，借 助與測(cè)站至掃描點(diǎn)的斜距，配合激光掃描的水平與垂直方向角，可以 計(jì)算出每個(gè)地物掃描點(diǎn)相對(duì)于測(cè)站的三維空間相對(duì)坐標(biāo)；如果測(cè)站的 三維坐標(biāo)已知，或者欲測(cè)量斜坡表面有足夠的控制點(diǎn)坐標(biāo)，即可換算 每一掃描點(diǎn)的三維大地坐標(biāo)。 當(dāng)斜坡 （滑坡）存在變形時(shí)，通過(guò)周期性重復(fù)掃描，計(jì)算不同期次之 間，地表掃描點(diǎn)的坐標(biāo)差，即可以獲得斜坡 （滑坡）表面的變形數(shù)據(jù)。 40三維激光掃描測(cè)量法 2、技術(shù)特點(diǎn) 由于該技術(shù)可以獲得大量的空間信息數(shù)據(jù)，只要掃描點(diǎn)的密度足夠高，可以獲得近于連

23、續(xù)的斜坡表面空間模型數(shù)據(jù)，可用于邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中的建模工作。 當(dāng)用于滑坡監(jiān)測(cè)時(shí)，可以獲得斜坡表面近于連續(xù)的變形區(qū)域，在時(shí)間域，可以充份識(shí)別變形區(qū)域和變形區(qū)域的動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢(shì)。該技術(shù)相對(duì)于地表位移GPS測(cè)量和大地形變?nèi)緶y(cè)量技術(shù)，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。 該技術(shù)為非接觸測(cè)量技術(shù)，在滑坡災(zāi)害應(yīng)急調(diào)查和監(jiān)測(cè)中，可以降低投 入成本和保障人員安全。 該技術(shù)由于數(shù)據(jù)量大，對(duì)于數(shù)據(jù)處理的速度和效率要求很高，因此需要 較好的硬件和高效便捷的軟件支持。陸基掃描系統(tǒng)受目前已有設(shè)備掃描距離的限制 （一般為數(shù)百米，目前最遠(yuǎn)的設(shè)備可以達(dá)到1Km以上），對(duì)于大型滑坡或野外測(cè)試條件較差的滑坡，實(shí)施測(cè)量時(shí)一般采用分片方式，對(duì)于 分

24、片掃描的數(shù)據(jù)，通過(guò)軟件和控制點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)圖像的拼接處理。 41 微震監(jiān)測(cè)法 微震監(jiān)測(cè)技術(shù)在礦山安全監(jiān)測(cè)領(lǐng)域已由數(shù)十年的發(fā) 展歷史，在南非等礦業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，該技術(shù)的應(yīng)用較 為廣泛和成熟。 近兩年來(lái)，隨著數(shù)據(jù)處理技術(shù)的迅速發(fā)展，尤其是波形識(shí)別理論的日益成熟，聲發(fā)射技術(shù)取得了巨大 的發(fā)展，也越來(lái)越受到人們的重視。微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 被認(rèn)為是巖體工程災(zāi)害最有效的監(jiān)測(cè)方法之一。 已有16通道、32通道、48通道和64通道的設(shè)備投入使用。 42微震監(jiān)測(cè)法 1、工作原理 利用聲發(fā)射和微震監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)聲發(fā)射與微震源進(jìn)行精確定位，可以識(shí)別 事件的發(fā)生位置、時(shí)間和不穩(wěn)定程度。聲源定位的基本方法是根據(jù)P波到 達(dá)的時(shí)差或S波和P

25、波到達(dá)的時(shí)差，利用標(biāo)準(zhǔn)距離公式來(lái)求解聲源位置。 2、技術(shù)特點(diǎn) 微震監(jiān)測(cè)技術(shù)可以從巖體變形的最初始階段開(kāi)始，跟蹤監(jiān)測(cè)巖體內(nèi)部從 單元巖塊的斷裂到整個(gè)巖體失穩(wěn)的漸進(jìn)性破壞過(guò)程，從而大大促進(jìn)了監(jiān)測(cè)工作的科學(xué)性，同時(shí)提高了工程與地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性和超前性。 與傳統(tǒng)巖體穩(wěn)定監(jiān)測(cè)技術(shù)相比，微震監(jiān)測(cè)技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是可以準(zhǔn)確給 出巖體失穩(wěn)的空間位置并使災(zāi)害預(yù)報(bào)提前約3045天。 43微震監(jiān)測(cè)法應(yīng)用實(shí)例 （南非某邊坡） 44邊坡拾振器布置圖和微震事件分布圖 合成孔徑干涉雷達(dá)技術(shù)(InSAR) 合成孔徑雷達(dá)(SAR)是一種主動(dòng)式微波傳感器，它與傳統(tǒng)的光學(xué)傳感器不同，具有強(qiáng)大的微波穿透云雨能力，從而不依賴(lài)于太陽(yáng)作

26、為照射源，實(shí)現(xiàn)全天時(shí)、全天候的獲取資料。合成孔徑雷達(dá)干涉測(cè)量（InSAR）是在SAR的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型的空間對(duì)地觀(guān)測(cè)技術(shù)，兼顧SAR技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又解決了SAR圖像的三維成像問(wèn)題存在的缺點(diǎn)，能夠獲取更高精度的地形信息，并且還可以監(jiān)測(cè)地表和冰雪表面的微弱變化（毫米級(jí)），監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔跨度很大（從幾天到幾年），可獲得全球高精度的、高可靠性的地表變化信息。45綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)測(cè)的技術(shù)手段，已經(jīng)由傳統(tǒng)的機(jī)械測(cè)量法，發(fā)展為與激光、GPS、星載雷達(dá)、近景測(cè)量等的多種新興技術(shù)相結(jié)合的綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和方法，例如3S監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。其技術(shù)特點(diǎn)，從原始的手動(dòng)、靜態(tài)、局部，逐漸發(fā)展為自動(dòng)、實(shí)時(shí)、全

27、局檢測(cè)，取得了全面的質(zhì)的飛躍。4647地質(zhì)災(zāi)害自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域預(yù)警（1）地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域預(yù)警的物理學(xué)基礎(chǔ)是，地質(zhì)環(huán)境是變化的，地質(zhì)環(huán)境變化的動(dòng)力是地外天體引力、地球內(nèi)動(dòng)力、地球表層外動(dòng)力和人類(lèi)社會(huì)工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)等單種因素或多種因素的耦合作用。（2）由于天體引力、地球內(nèi)動(dòng)力、地球表層外動(dòng)力和人類(lèi)工程活動(dòng)具有隨機(jī)性，四者的耦合作用更是隨機(jī)的。因此，地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域預(yù)警的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)主要是概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)。（3）實(shí)際工作中由于研究區(qū)域的尺度、統(tǒng)計(jì)樣本數(shù)量、單體規(guī)模和相關(guān)因素的巨大差異，常常難以區(qū)分是自然滑坡事件還是滑坡災(zāi)害事件。（4）統(tǒng)計(jì)預(yù)警是一種可能性或隨機(jī)概率預(yù)警，它包含了地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的空間范圍、時(shí)間

28、區(qū)間和暴發(fā)強(qiáng)度等參數(shù)的不同等級(jí)的可能性或準(zhǔn)確度，有時(shí)給出的是一個(gè)模糊的綜合量度指標(biāo)，盡管我們可以從理論上劃分為地質(zhì)災(zāi)害空間預(yù)警、時(shí)間預(yù)警和強(qiáng)度預(yù)警。（5）地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域預(yù)警是可以劃分為不同層級(jí)和不同尺度的，它起源于地質(zhì)調(diào)查空間精度、激發(fā)因素（如大氣降雨）的時(shí)空預(yù)警尺度和服務(wù)的國(guó)土范圍等諸多方面限制。（6）地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域預(yù)警的精度評(píng)價(jià)主要考慮空間尺度、時(shí)間尺度和強(qiáng)度等級(jí)，并針對(duì)不同預(yù)警層級(jí)和預(yù)警尺度的確定區(qū)域分別建立時(shí)間預(yù)警的準(zhǔn)確率、空?qǐng)?bào)率、漏報(bào)率、預(yù)警偏差和預(yù)警效率以及空間暴發(fā)區(qū)域或暴發(fā)強(qiáng)度的吻合程度等內(nèi)容的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。（7）地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域預(yù)警產(chǎn)品的應(yīng)用決策主要涉及到發(fā)布的空間尺度、時(shí)間分辨率、社會(huì)對(duì)

29、風(fēng)險(xiǎn)的接受性、響應(yīng)對(duì)策和應(yīng)急機(jī)制等方面的完善程度，更多地表現(xiàn)為風(fēng)險(xiǎn)型決策問(wèn)題。（8）地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警解除涉及到科學(xué)技術(shù)、行政職能、社會(huì)管理、法律依據(jù)和人文環(huán)境等多方面問(wèn)題。52區(qū)域降雨型地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警預(yù)報(bào)的科學(xué)難點(diǎn)均勻場(chǎng)（降雨）非均勻場(chǎng)（地質(zhì)災(zāi)害）531、均勻場(chǎng)（降雨）與非均勻場(chǎng)（災(zāi)害）相互疊加開(kāi)展的區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害氣象預(yù)警預(yù)報(bào)暫時(shí)僅停留在表面上的，統(tǒng)計(jì)意義上的疊加。2、降雨入滲的地質(zhì)災(zāi)害機(jī)理研究目前成為提高區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)精度和科學(xué)性的瓶頸。3、目前的預(yù)報(bào)精度評(píng)估： 例如：降雨預(yù)報(bào)的精度60， 區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報(bào)的精度2050， 疊加后的精度僅為1230。 可見(jiàn)，提高預(yù)報(bào)精度

30、是目前地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)需要攻克的科學(xué)難點(diǎn)?？茖W(xué)難點(diǎn)將地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域預(yù)警理論原理劃分為三大類(lèi)：隱式統(tǒng)計(jì)預(yù)警：僅用臨界雨量判據(jù)。地質(zhì)環(huán)境是隱含的。顯式統(tǒng)計(jì)預(yù)警：目前尚處于研究探索中?？紤]地質(zhì)環(huán)境變化與降雨參數(shù)等多因素耦合建立預(yù)警判據(jù)模型。動(dòng)力預(yù)警：機(jī)理研究作為基礎(chǔ)。實(shí)質(zhì)上是一種解析方法。55滑坡預(yù)報(bào)方法（1）滑坡變形前兆的現(xiàn)象預(yù)報(bào)法（2）位移時(shí)間曲線(xiàn)變化趨勢(shì)判斷法（3）齋滕法和改進(jìn)的齋滕法（4）統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)模型 回歸模型、灰色理論模型、泊松旋回模型、生物生長(zhǎng)模型、梯度正弦模型、災(zāi)變理論模型、灰色災(zāi)變耦合模型56（5）非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)模型預(yù)報(bào)法（6）降雨量參數(shù)預(yù)報(bào)法（7）聲發(fā)射參數(shù)預(yù)報(bào)法（8）多參數(shù)預(yù)報(bào)法滑坡

31、預(yù)報(bào)方法臨滑宏觀(guān)前兆（1）滑坡前緣土體突然強(qiáng)烈上降膨脹滑坡向前推擠的明顯跡象，表明即將發(fā)生較為深層的整體滑動(dòng)，滑坡規(guī)模也較大。（2）滑坡前緣突然出現(xiàn)局部滑坍可能是滑坡失去支撐而即將發(fā)生整體滑坡，也可能是局部的失穩(wěn)。（3）滑坡前緣泉水流量突然異常堵塞多年的泉水突然涌出，或者泉水、井突然干枯、井水位突然變化等異?，F(xiàn)象。說(shuō)明滑坡體變形滑動(dòng)強(qiáng)烈，可能發(fā)生整體滑動(dòng)。（4）滑坡地表池塘和水田突然下降或干涸表明滑坡體上出現(xiàn)了深度較大的拉張裂縫，并且水體滲入，加劇了滑坡變形，可能發(fā)生整體滑動(dòng)。（5）滑坡前緣突然出現(xiàn)規(guī)律排列的裂縫滑坡前部甚至中部出現(xiàn)橫向及縱向裂縫，表明滑坡體向前推擠受到阻礙，進(jìn)入臨滑狀態(tài)。（6

32、）滑坡后緣突然出現(xiàn)明顯的弧形裂縫說(shuō)明斜坡已經(jīng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，弧形張開(kāi)裂縫范圍可能就是發(fā)生滑坡的范圍。（7）簡(jiǎn)易觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)突然變化觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)突然增大或減小，說(shuō)明出了滑坡變形加速變化的趨勢(shì)。（8）動(dòng)物出現(xiàn)異?，F(xiàn)象豬、牛、雞、狗等驚恐不寧，不入睡，老鼠亂竄不進(jìn)洞等等，可能是滑坡即將來(lái)臨 觀(guān)測(cè)資料預(yù)報(bào)法：即時(shí)間位移曲線(xiàn)變化趨勢(shì)判斷法井泉水質(zhì)變渾（豐都柏木塘滑坡）拉裂縫（豐都回龍灣東滑坡）房屋拉裂（忠縣挖斷山變形體）井水位下降（忠縣王河變形體）滑坡變形跡象舉例60巖土體蠕變（流變）理論：初始變形AB段：對(duì)應(yīng)滑坡體的初始啟動(dòng)階段。在斜坡的演化過(guò)程中，隨著河谷下切及風(fēng)化卸荷等表生改造作用，坡度不斷變陡，坡體內(nèi)應(yīng)

33、力不斷調(diào)整，并逐漸進(jìn)入下滑力與抗滑力近于相等的階段，此時(shí)，若遇某種相對(duì)較強(qiáng)的外界因素(如降雨、地震等)的突然加載，斜坡可能突然啟動(dòng)，出現(xiàn)明顯的變形跡象。隨著引起滑坡體突然啟動(dòng)的外界因素的減弱和消失，坡體的變形也逐漸減弱，因此初始變形階段位移-時(shí)間曲線(xiàn)總體表現(xiàn)為一下凹曲線(xiàn)。61巖土體蠕變（流變）理論：等速變形BC段：對(duì)應(yīng)滑坡體的等速滑動(dòng)階段?；陆?jīng)過(guò)初始變形階段之后，坡體內(nèi)潛在滑面開(kāi)始形成，此時(shí)土體應(yīng)力調(diào)整主要集中在潛在滑面上。隨著潛在滑面的破裂，下滑力在緩慢增大，但土體應(yīng)力調(diào)整的結(jié)果使得抗剪強(qiáng)度逐漸提高，并趨向峰值增長(zhǎng)，因此抗滑力由初始變形階段小于下滑力的狀態(tài)很快過(guò)度到近似等于下滑力的狀態(tài)。等

34、速變形階段位移-時(shí)間曲線(xiàn)總體表現(xiàn)為一傾斜直線(xiàn)，宏觀(guān)變形速率也基本保持不變，只是變形曲線(xiàn)會(huì)因?yàn)椴粫r(shí)受到外界因素的干擾和影響而可能會(huì)有所波動(dòng)。62巖土體蠕變（流變）理論：加速變形CF段：對(duì)應(yīng)滑坡體的加速滑動(dòng)階段?；陆?jīng)過(guò)等速變形階段之后，潛在滑面上的抗剪強(qiáng)度達(dá)到最大值，此后逐漸降低至殘余值。但下滑力仍在隨著潛在滑面的破裂而增大。因此加速變形階段，滑坡體下滑力要明顯大于抗滑力，其位移-時(shí)間曲線(xiàn)總體表現(xiàn)為一上凹曲線(xiàn)，宏觀(guān)變形速率也逐漸增大。根據(jù)滑坡運(yùn)動(dòng)和曲線(xiàn)特點(diǎn)，在加速變形階段又可以細(xì)分為初加速、中加速和臨滑階段63單體滑坡災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警新灘滑坡黃茨滑坡千將坪滑坡64發(fā)展歷史：1964年，姜家坡前緣出現(xiàn)拉裂縫。潛伏孕育階段1968年，長(zhǎng)辦開(kāi)始勘探并合同湖北省西陵峽巖崩調(diào)查處進(jìn)行了地表位移觀(guān)測(cè)。1985年6月12日凌晨，發(fā)生大型山體滑坡?；w體積約2千萬(wàn)立方米，為一巨型堆積層滑坡，對(duì)岸涌浪跡線(xiàn)高達(dá)54M。預(yù)報(bào)及時(shí)，10下午開(kāi)始緊急搬遷，1371人無(wú)一人傷亡。新灘滑坡發(fā)生于長(zhǎng)江