地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測技術(shù)

地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測技術(shù)方法晏鄂川教授博導(dǎo)教育部新世紀(jì)優(yōu)異人材支持方案獲取者中國地質(zhì)大學(xué)〔武漢〕序言滑坡慣例監(jiān)測技術(shù)泥石流監(jiān)測技術(shù)方法地面沉降監(jiān)測技術(shù)方法地質(zhì)災(zāi)禍監(jiān)測新技術(shù)新方法監(jiān)測數(shù)據(jù)的收集與傳輸刖言地質(zhì)災(zāi)禍的定義地質(zhì)災(zāi)禍?zhǔn)侵父鳂拥刭|(zhì)作用對人民生命財富和國家建設(shè)事業(yè)造成的危害。簡言之，就是地質(zhì)作用造成的災(zāi)禍。地質(zhì)災(zāi)禍的分類按發(fā)生過程的急緩程度，地質(zhì)災(zāi)禍分為突發(fā)性和漸變性災(zāi)禍兩類。中國大陸常有的地質(zhì)災(zāi)禍：倒塌、滑坡、泥石流、地裂痕、地面沉降、地面塌陷、荒漠化、水土流失、土地鹽漬化、沼澤化、地震、火山噴發(fā)、瓦斯爆炸、礦坑突水、巖〔煤〕爆、頂板冒落、地下熱害、煤田焚燒、引發(fā)地〔礦〕震、邊岸再造、泥沙淤積、庫區(qū)淹沒、洪澇、海岸侵害、黃土濕陷、膨脹土脹縮、凍土凍融等等。刖言地質(zhì)災(zāi)禍的危害造成人員傷亡，破壞根基設(shè)備，惡化環(huán)境；引起次生災(zāi)禍，造成更大的經(jīng)濟(jì)損失，增添公眾心理負(fù)擔(dān)。地質(zhì)災(zāi)禍防治門路對于地質(zhì)災(zāi)禍防治，劉廣潤院士有一段精粹的闡述：“地質(zhì)災(zāi)禍〔特別是突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害〕的發(fā)生常由致災(zāi)地質(zhì)作用的發(fā)生和其與受災(zāi)對象〔人、物、設(shè)備〕的遭受兩個環(huán)節(jié)形成。一是防備致災(zāi)地質(zhì)作用的發(fā)生，包含作用發(fā)生前的預(yù)防和發(fā)生中的遏止；二是防備受災(zāi)對象與之遭受，即挪動受災(zāi)對象地點、改變致災(zāi)作用方向和隔斷二者遭受通道。刖言地質(zhì)災(zāi)禍防治舉措行政舉措和工程舉措。行政舉措主假如采納行政法律和技術(shù)法例等手段，標(biāo)準(zhǔn)人民民眾的生活、生產(chǎn)活動，防備引發(fā)致災(zāi)地質(zhì)作用的發(fā)生，監(jiān)測預(yù)告致災(zāi)作用的變化動向，使擬建工程設(shè)備或流動性人、物避開地質(zhì)災(zāi)禍危險區(qū)〔主動躲讓〕或?qū)⑻幱跒?zāi)禍危險區(qū)中的已有居民設(shè)備遷出危險區(qū)〔被動撤退〕等。工程舉措那么是采納建〔構(gòu)〕筑物或巖土體改造工程、疏排水工程及生物植被工程等，以加固、穩(wěn)固變形地質(zhì)體，調(diào)整、控制致災(zāi)地質(zhì)作用，進(jìn)而遏止致災(zāi)地質(zhì)作用的發(fā)生、展開及其與受災(zāi)對象的遭受〃〔劉廣潤?論地質(zhì)災(zāi)禍防治工程？〕。刖言地質(zhì)災(zāi)禍監(jiān)測的目的1、實時掌握災(zāi)禍體變形動向，剖析其穩(wěn)固性，超前做出展望預(yù)告，防備災(zāi)害發(fā)生。2、為災(zāi)禍治理工程等供給靠譜資料和科學(xué)依照。3、為政府部門對在地質(zhì)災(zāi)禍易發(fā)區(qū)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)、環(huán)境治理等方面的規(guī)劃和決議供給根基依據(jù)。4、向全社會供給倒塌、滑坡監(jiān)測信息效力。刖言監(jiān)測預(yù)警工程人們將地質(zhì)災(zāi)禍的監(jiān)測、預(yù)告和預(yù)警工作的運作系統(tǒng)稱為監(jiān)測預(yù)警工程，它包含地質(zhì)災(zāi)禍監(jiān)測預(yù)告信息系統(tǒng)的成立和運轉(zhuǎn)，崗位責(zé)任人員組織系統(tǒng)的成立和實行，臨災(zāi)緊迫搶險逃難行動方案的制定〔及后續(xù)履行〕。監(jiān)測預(yù)警工程的實行中應(yīng)貫徹以下根來源那么，即：〔1〕監(jiān)測、預(yù)警方法要土洋聯(lián)合，以有效為準(zhǔn)；〔2〕工作隊伍要群專聯(lián)合，以專帶群，重要問題靠專，面上的問題靠群；〔3〕管理決議要技政聯(lián)合，技術(shù)上負(fù)責(zé)搞好災(zāi)情、險情判斷，行政上負(fù)責(zé)工程系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的組織實行。序言滑坡慣例監(jiān)測技術(shù)泥石流監(jiān)測技術(shù)方法地面沉降監(jiān)測技術(shù)方法5地質(zhì)災(zāi)禍監(jiān)測新技術(shù)新方法6監(jiān)測數(shù)據(jù)的收集與傳輸滑坡慣例監(jiān)測技術(shù)不一樣種類的滑坡，所采納的監(jiān)測技術(shù)方法各不同樣。就監(jiān)測內(nèi)容來說，常分為：(1〕位移監(jiān)測(2〕應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(3〕地下水動向監(jiān)測(4〕地表水動向監(jiān)測(5〕地聲監(jiān)測(6〕放射元素監(jiān)測(7〕環(huán)境要素監(jiān)測(8〕宏觀現(xiàn)象監(jiān)測等。地面變形監(jiān)測主要有簡略監(jiān)測〔皮尺、鋼尺等〕、儀器儀表監(jiān)測〔絕對位移監(jiān)測、一、簡略監(jiān)測〔手動測試〕1、主要方法(1〕在裂痕或滑面雙側(cè)〔或上、下〕設(shè)標(biāo)記或埋樁，按期用鋼尺等直接量測裂痕張開、閉合、位錯或下沉等變形；(2〕在裂痕、滑帶以及建筑物上設(shè)置騎縫式標(biāo)記，如貼水泥沙漿片、〔3〕在平斜硐及采空區(qū)頂板設(shè)置重錘，量測硐頂?shù)南鄬ξ灰坪统两怠?、特色(1〕簡易易行，投入快，本錢低，便于群測群防；(2〕操作簡單，直觀性強；(3〕精度稍差，觀察時勞動強度大。二、絕對位移監(jiān)測有大地丈量法、GPS丈量法、近景拍照丈量法等?！惨弧炒蟮匦巫儽O(jiān)測1、主要監(jiān)測方法有：視準(zhǔn)線法、小角法、測距法等。2、特色(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〕易受通視條件隨和象條件〔風(fēng)、雨、雪、霧〕影響；(4〕外業(yè)工作量大、周期長。3、常用監(jiān)測儀器一般采納高精度測角、測距的光學(xué)儀器和光電丈量儀器。4、觀察點的布設(shè)墩標(biāo)。固定觀察點(控制點)，埋設(shè)在滑坡體以外穩(wěn)固區(qū)(基巖)；觀察點分為固定觀察點(控制點)和變形觀察點，標(biāo)型均為變形)觀和測監(jiān)點測主網(wǎng)要通布過置的在滑滑坡坡體主地軸面觀拉測伸斷、面壓線(或利用主勘探線的過渡地段。GPS丈量法1、特色(1〕觀察點之間無需通視，選點方便；(2〕觀察不受天氣條件限制，可進(jìn)行全天侯監(jiān)測；(3〕可同時進(jìn)行平面位移與垂直位移監(jiān)測；(4〕可長久連續(xù)監(jiān)測，不會遺漏重要的變形信息；(5〕自從動數(shù)化據(jù)。收集、數(shù)據(jù)辦理到剖析、管理的全過程易(6〕需如要果大監(jiān)量測的點G數(shù)PS量多、且要所有進(jìn)行長久自動化監(jiān)備、微機等安裝在野外無人值守的監(jiān)測房內(nèi)，安全難以得2、合用范圍合用于各樣滑坡不一樣變形階段的三維位移監(jiān)測。近景拍照丈量法1、工作原理同時對滑坡區(qū)觀察點拍照構(gòu)成立體象對，利用立體坐標(biāo)往常把近景拍照儀布置在兩個不同地點的固定測點，儀量測象片上各觀察點三維坐標(biāo)的一種方法。在相對精求。即合適于危巖體臨空陡壁裂痕變化或滑坡地表位移2、特色多個測點的空間座標(biāo)；（1〕周期性重復(fù)拍照，外業(yè)工作簡易，可同時測準(zhǔn)時比較剖析；（2〕獲取的像片是崩滑體變形的實況記錄，能夠隨（3〕設(shè)站受地形條件限制，內(nèi)業(yè)工作量大。3、常用儀器：量測攝像機、半量測攝像機、非量測攝像機。三、相對位移監(jiān)測之間的相對位移變化〔張開、閉合、下沉、抬升、錯動相對位移監(jiān)測是設(shè)點量測地質(zhì)體要點變形部位點與點等〕，進(jìn)而定量表示變形的一種監(jiān)測方法。主要用于對裂的監(jiān)測。按所采納的儀表可分為機械式傳動儀表觀察法（簡稱機測法）和電子儀表觀察法（簡稱電測法）兩類?！惨弧硻C測法游標(biāo)卡尺〔包含數(shù)顯卡尺〕、收斂計等儀表人工到實地直是在斜坡變形部位埋設(shè)測座，采納百分表、千分表、接觀察的一種方法。特色：（1〕原理、構(gòu)造簡單，安裝測試簡易，投入快；（2〕本錢相對較低；（3〕觀察成就資料直觀、靠譜度高?！捕畴姕y法電測法常常采納二次儀表觀察，馬上傳感器（探頭）埋設(shè)于崩滑災(zāi)禍體變形部位，使用能將傳感器電信號變換成人們所感知（或熟悉）信息的電子儀表（如頻次計之類）觀察。特色：（1〕儀表敏捷度高、精度高；（2〕監(jiān)測采樣速度快，可自動巡回檢測，遠(yuǎn)距離傳輸；（3〕觀察的成就資料不及機測靠譜度高。電測位移計必定要具備防風(fēng)、防雨、防腐化、防潮、防震、防雷電擾亂等性能，以保障儀器儀表的長久穩(wěn)固性及監(jiān)測成就資料的靠譜度。四、地面傾斜監(jiān)測法1、工作原理主要用于監(jiān)測崩滑體地面傾斜方向和傾角變化。將挪動式傾斜儀按期巡回擱置于固定專用測點的盤座上，按預(yù)約的幾個方向各自180。來去丈量，為判斷測點三維合成位移變形方向及趨向供給直接信息。2、合用范圍主要用于傾倒式倒塌、拉裂式倒塌、切層滑坡等；對于順層滑動不宜采納。深部位移監(jiān)測一、鉆孔測斜法鉆孔測斜法是用于觀察鉆孔內(nèi)目標(biāo)深度巖〔土〕體橫向位移矢量的一種原位測試監(jiān)測手段。測斜儀種類包含：滑動電阻式、滑動電阻片式、鋼弦式、伺服加快度計式和電解式。當(dāng)前以伺服加快度計式應(yīng)用較廣。垂向滑動式鉆孔測斜儀工作原理表示圖深部位移監(jiān)測儀器設(shè)備依據(jù)安裝方式和使用特色，分為挪動式和固定式。依據(jù)構(gòu)成探頭傳感器的個數(shù)，可分為單軸式和雙軸式。假定按儀器丈量方向不一樣，那么可分為垂向測斜儀（丈量水平位移）、水平測斜儀（丈量垂向位移）和斜向測斜儀（丈量斜面的法向位移）。當(dāng)前，在巖土工程原位監(jiān)測中，使用最寬泛的是垂向測斜儀。合用條件因為鉆孔傾斜儀安裝施工本錢大，為一次性隱蔽工程，且量程有限，合用于崩滑體蠕滑和勻速變形階段，加快變形階段一般不用該方法。深部位移監(jiān)測應(yīng)用技術(shù)要求（；）頭測分斜為管較和定接式頭和：伸測縮斜式?，材固料定有式鋁接合頭金適PVC（2〕滑測坡斜等管位與移孔變壁形間相填對料較：大注者漿，和可填用沙砂。充任填土處質(zhì)理〔〔或一堆邊積填砂，一邊灌水，以保證填砂密實〕。（3〕測扭。（4〕過測3斜儀自己固有精度：伺7服.5加mm速/3度0式m。測斜儀，在孔斜〔5〕型測，量以間0.距5m:最目為前常主見要。有、0.5m、1m確立其范三種常有基正確圍，應(yīng)使用較小的間距；對于孔深較大且目量，可加大測試間距為基距。深部位移2倍〔或4倍）監(jiān)測二、鉆孔多點位移監(jiān)測法鉆孔多點位移監(jiān)測法是用于觀察鉆孔巖土體單向或三向位移變化的一種原位測試手段，利用鉆孔位移計按期逐段丈量鉆孔的三向位移信息，進(jìn)而獲取巖體內(nèi)部位移隨時間的變化。以水平孔多點位移計最為常用。應(yīng)力監(jiān)測一、巖土體壓力計〔壓力盒〕主要有振弦式、液壓式和電阻應(yīng)變計式，以振弦式最為常有。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，應(yīng)充足估量預(yù)承壓大小，同時應(yīng)考慮滑坡體整體應(yīng)力構(gòu)造調(diào)整過程中對埋設(shè)部位的應(yīng)力狀態(tài)影響；依據(jù)經(jīng)驗，量程應(yīng)選為估量預(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)量的利害同其運轉(zhuǎn)壽命和丈量精度親密有關(guān)。第一確認(rèn)壓力盒的承壓面，其次要保證安裝部位平坦并與應(yīng)力方向垂直；特別環(huán)境下，須考慮壓力盒擁有耐腐化能力。二、錨索〔桿〕測力計主要有振弦式、電阻應(yīng)變式等種類，以振弦式應(yīng)用較廣。應(yīng)用技術(shù)要求(1〕測力計的安裝：嚴(yán)格保證錨墊板的厚度〔剛度〕和尺寸〔保證測力局部完整承壓于錨墊板上〕，錨索測力計承壓面與孔軸線垂直，偏差應(yīng)＜5°，并嚴(yán)格對中；小量程測力計自己和其附件應(yīng)具有必定的偏載適應(yīng)能力。(2〕量程的選擇：錨固工程施工時，錨索〔桿〕的鎖定預(yù)應(yīng)力值一般均小于預(yù)應(yīng)力設(shè)計值，故測力計的量程與錨索〔桿〕的應(yīng)力設(shè)計值保持一致即可。(3〕溫度擾亂：影響丈量精度的主要要素是監(jiān)測運轉(zhuǎn)期環(huán)境溫度變化，應(yīng)進(jìn)行定量的溫度校訂予以除去。1、工作原理在滑坡體治理過程中，埋入式應(yīng)變計主要用于測試混凝土構(gòu)造內(nèi)部應(yīng)變信息。當(dāng)混凝土構(gòu)造因為受力產(chǎn)生應(yīng)變時，應(yīng)變計會隨之產(chǎn)生應(yīng)變變形，進(jìn)而可測得混凝土構(gòu)造應(yīng)變信息。2、儀器設(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)變計的尺寸：應(yīng)變計的長度和直徑之比要知足必定條件，往常L/R采納15?25范圍?！?〕應(yīng)變計的安裝：應(yīng)變計的軸向要瞄準(zhǔn)擬測變形方向。地下水〔動向〕監(jiān)測1、工作原理經(jīng)過壓力傳感器直接或間接丈量滑坡體〔主假如滑帶〕含水率、孔隙水壓力、地下水位、流量、流速和水溫等參數(shù)隨時間的變化。2、應(yīng)用技術(shù)要求〔1〕設(shè)備的安裝：分為測壓管〔有壓管和無壓管〕安裝和鉆孔中直接安裝。在鉆孔中直接安裝時，傳感器四周使用細(xì)砂或其余透水資料充填；對于多深度監(jiān)測，各深度部位之間使用隔水資料隔絕止水。(2〕因為其傳感器安裝為隱蔽工程，除要求監(jiān)測設(shè)備擁有較高的精度、較大的量程外，還應(yīng)具備較強的抗擾亂及耐腐化性?！?〕地下水動向觀察的連續(xù)時間一般許多于1個水文年。聲發(fā)射監(jiān)測1、工作原理(1〕，巖聲石發(fā)破射裂監(jiān)產(chǎn)測生適的用聲于發(fā)巖射質(zhì)信斜號坡比處觀于測劇到滑位臨移崩信階息段超的前短，臨先兆性監(jiān)測?！?〕在勘查階段，一般可不米納。一、放射性監(jiān)測〔氡氣丈量法〕1、根來源理放射性元素在衰變過程中產(chǎn)生的氡等射氣，其穿透能力比較弱，可是當(dāng)它們碰到斷層及構(gòu)造裂隙帶時，氡射氣就會沿裂隙上漲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)固狀態(tài)時，氡(Rn)的濃度保持一穩(wěn)固的低水平；當(dāng)巖土體滑動時，巖(土)中的氡快速開釋，其濃度急劇增大，且隨滑坡體的規(guī)模大小和變形速度而異。利用測氡技術(shù)方法，丈量氡異樣變化，就能發(fā)現(xiàn)和查明這些地質(zhì)災(zāi)禍，抵達(dá)預(yù)告的目的。2、合用范圍因為氡主要吸附于含有機質(zhì)的粘土物質(zhì)中，因此氡氣丈量法合用于較為破裂、裂痕或裂隙較發(fā)育的土質(zhì)滑坡和泥質(zhì)頁巖滑坡的監(jiān)測。3、取樣方式一般采納抽氣、取土樣和靜態(tài)埋置取樣等，以靜態(tài)埋置取樣常有，該方式為原位測試，一般取樣時間較長。二、環(huán)境要素監(jiān)測主假如滑坡所處環(huán)境的氣溫及降水量的監(jiān)測。特別是受水動力引發(fā)的滑坡，降雨量是監(jiān)測工作的重要參數(shù)。1、降雨量監(jiān)測設(shè)備有機械式和電動自記式兩大類。監(jiān)測內(nèi)容有：年均、月均、日均降水量，最大日降水量、最大小時降水量等。2、巖土體溫度監(jiān)測常用埋入式溫度計，測定巖土體溫度。三、地震監(jiān)測、人類工程活動監(jiān)測用于監(jiān)測人工開挖、爆破及引發(fā)地震、天然地震(包含治理施工)等損壞性要素的監(jiān)測。宏觀地質(zhì)觀察法所謂宏觀地質(zhì)觀察法，是用慣例地質(zhì)檢查方法，對倒塌、滑坡的宏觀變蹤跡象和與其有關(guān)的各樣異樣現(xiàn)象進(jìn)行按期的觀察、記錄，以便隨時掌握倒塌、滑坡的變形動向及展開趨向，抵達(dá)科學(xué)預(yù)告的目的。1、宏觀變形蹤跡崩滑體后緣產(chǎn)生弧形拉張裂痕、后緣倒塌掉塊并忽然出現(xiàn)塌陷帶、塌陷坑；房子變形，樹木傾斜呈馬刀樹醉漢林；前緣斜坡隆起且開始出現(xiàn)巖〔土〕體擠〔剪〕出，同時丈量其前緣變形量呈直線急劇上漲時，常常是大崩滑啟動損壞的先兆。2、地聲異樣3、動物行為異樣4、地下水宏觀異變出現(xiàn)新泉或泉流量劇增，水變渾，或水溫上漲，或發(fā)射出地表。序言滑坡慣例監(jiān)測技術(shù)泥石流監(jiān)測技術(shù)方法地面沉降監(jiān)測技術(shù)方法地質(zhì)災(zāi)禍監(jiān)測新技術(shù)新方法監(jiān)測數(shù)據(jù)的收集與傳輸泥石流監(jiān)測技術(shù)方法我國泥石流監(jiān)測技術(shù)方法泥石流的發(fā)生幾乎都與降雨親密有關(guān)，其監(jiān)測方法分為直接監(jiān)測和引發(fā)要素監(jiān)測兩類。1、泥位監(jiān)測常用監(jiān)測儀器為超聲泥位計和泥位高度檢知線。2、傾斜監(jiān)測即傾斜儀棒法，傾斜儀棒是一根長2m的鋼棒，懸掛在一條超越泥石流的電纜上，其工作原理為：泥石流運動對鋼棒產(chǎn)生牽引，假如在20秒鐘內(nèi)鋼棒從垂直地點連續(xù)傾斜超出20°水銀開封閉合發(fā)出警報。泥石流監(jiān)測技術(shù)方法3、流速監(jiān)測水面浮標(biāo)測速法。4、地聲監(jiān)測泥石流運動過程中摩擦、撞擊溝床和岸壁而產(chǎn)生振動，并沿溝床方向傳達(dá)，稱之為泥石流地聲。其信號的強度與泥石流規(guī)模成正比。利用泥石流地聲的這些特色，