滑坡監(jiān)測預警PPT精選文檔

1、1中國地質(zhì)大學中國地質(zhì)大學( (武漢武漢) )20132013年年7 7月月2222日日滑坡監(jiān)測預警滑坡監(jiān)測預警蘇愛軍2監(jiān)測預警 滑坡監(jiān)測分為專業(yè)監(jiān)測和群測群防。 專業(yè)監(jiān)測：由專業(yè)監(jiān)測單位采用儀器設備進行與滑坡穩(wěn)定性相關參數(shù)的定量監(jiān)測； 群測群防：組織非專業(yè)技術人員，對滑坡區(qū)及其影響區(qū)進行巡查、了解地表變形破壞情況，地表水、泉水流量變化，配合簡易變形監(jiān)測等。31、滑坡主要專業(yè)監(jiān)測內(nèi)容 滑坡監(jiān)測內(nèi)容一般包括：地表大地變形監(jiān)測、地表裂縫位錯監(jiān)測、地面傾斜監(jiān)測、建筑物變形監(jiān)測、滑坡裂縫多點位移監(jiān)測、滑坡深部位移監(jiān)測、地下水監(jiān)測、孔隙水壓力監(jiān)測、滑坡地應力監(jiān)測等。 對于級滑坡防治工程，應建立地表與深部

2、相結合的綜合立體監(jiān)測網(wǎng)。4 2、常用的方法與精度要求 （1） 地表大地變形監(jiān)測： 采用經(jīng)緯儀、全站儀、GPS等測量儀器了解滑坡體水平位移、垂直位移以及變化速率。 為達到精度要求，上述方法均要配合進行二等以上高精度的水準測量。 上述點位誤差要求不超過2.65.4MM，水準測量每公里中誤差小于1.01.5MM。對于土質(zhì)滑坡，精度可適當降低，但要求水準測量每公里中誤差不超過3.0MM。5馬家溝馬家溝1#滑坡滑坡防治工程布置防治工程布置678910 （2） 地表裂縫位錯監(jiān)測 采用伸縮儀、位錯計或千分卡直接量測，了解地裂縫伸縮變化和位錯情況。 測量精度0.11.0MM。 （3）地下水動態(tài)監(jiān)測 采用自動水

3、壓計監(jiān)測地下水動水壓力、流量與流速。 定期進行地下水水質(zhì)監(jiān)測。11 （4）滑坡深部位移監(jiān)測 采用鉆孔傾斜儀、光纖監(jiān)測滑坡深部，特別是滑帶的位移情況。 目前有人工監(jiān)測和自動監(jiān)測兩種鉆孔傾斜儀設備。 系統(tǒng)總精度不超過5MM/15M。12 （5）錨索預應力監(jiān)測 采用錨索測力計監(jiān)測錨索預應力動態(tài)變化和錨索的長期工作性能，為工程實施提供依據(jù)。 主要設備有輪幅式壓力傳感器、鋼弦式壓力盒、應變式壓力盒、液壓式壓力盒進行監(jiān)測。 長期監(jiān)測的錨桿數(shù)不少于總數(shù)的5。13 （6）抗滑樁受力和滑帶承重阻滑受力監(jiān)測 采用壓力盒監(jiān)測滑坡體傳遞給支擋工程的壓力。 壓力傳感器依據(jù)結構和測量原理區(qū)分，類型繁多，使用中應考慮傳感器

4、的量程與精度、穩(wěn)定性、抗震及抗沖擊性能、密封性等因素。14 目前 監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集與傳輸均已基本實現(xiàn)了自動化。 數(shù)據(jù)處理在計算機上進行，包括建立監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)和圖形處理系統(tǒng)、趨勢預報模型、險情預警系統(tǒng)等。15 鑒于上述地表位移監(jiān)測方法觀測周期長，費用高如全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、常規(guī)大地測量等，一旦滑坡，人員及設備安全難以保障的不利因素，2003年由水利部長江勘測技術研究所承擔，在引進瑞士徠卡公司的TCA2003型自動測量型儀器（測量機器人）的基礎上，開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權的大壩及滑坡變形監(jiān)測自動化系統(tǒng)。3、測量機器人變形監(jiān)測自動化系統(tǒng)16 測量機器人（測量機器人（Measuring Mea

5、suring RobotRobot測量機器人變形監(jiān)測自動化系統(tǒng)）是是能進行自動搜索、跟蹤、能進行自動搜索、跟蹤、識別和精確照準目標并獲識別和精確照準目標并獲取角度、距離等信息的智取角度、距離等信息的智能型電子全站儀。能型電子全站儀。TCA2003型測量機器人17技術參數(shù) 角度測量：0.5 距離測量：1mm+1ppm 測程：圓棱鏡 2500m 360棱鏡 1300m 微型棱鏡 900m 反射片 200m18 由三個邏輯層組成： 硬件 核心軟件 應用程序結 構19自動目標識別和照準系統(tǒng)（稱為ATR系統(tǒng)，英文Automatic Target Recognition的縮寫）是TCA2003的最主要的特

6、征之一。分為三個過程：目標搜索過程、目標照準過程和測量過程。 自動識別系統(tǒng)20自動照準自動照準：內(nèi)置ATR系統(tǒng)可以驅(qū)動全站儀轉(zhuǎn)向棱鏡并自動精確照準與跟蹤目標、自動調(diào)焦和識別，迅速快捷在肉眼無法看到目標的天氣不需要用燈光照明和覘板 自動照準精度高于人工觀測精度21 測量機器人變形監(jiān)測自動化系統(tǒng)由： 野外數(shù)據(jù)采集（硬件）野外數(shù)據(jù)采集（硬件） 內(nèi)業(yè)監(jiān)測數(shù)據(jù)處理、分析與管理（軟件內(nèi)業(yè)監(jiān)測數(shù)據(jù)處理、分析與管理（軟件） 兩大部分組成。兩大部分組成。22參考點1參考點2變形體無線通訊通訊電纜無線通訊通訊電纜外業(yè)組成外業(yè)組成23基準點24監(jiān)測點25軟件結構數(shù)據(jù)采集模塊監(jiān)測數(shù)據(jù)庫管理模塊有線通訊無線通訊PCMC

7、IA存儲卡監(jiān)測數(shù)據(jù)處理模塊數(shù)據(jù)分析、預報模塊控制模塊信息傳輸模塊有線通訊無線通訊監(jiān)測點坐標（x,y,h）圖形、報表、分析結果輸出26監(jiān)測方案 針對滑坡的變形監(jiān)測特點，設計了三套測量機器人監(jiān)測方案。 高精度半自動變形監(jiān)測方案高精度半自動變形監(jiān)測方案 高精度全自動有線變形監(jiān)測方案高精度全自動有線變形監(jiān)測方案 高精度全自動無線變形監(jiān)測方案高精度全自動無線變形監(jiān)測方案 27 高精度半自動變形監(jiān)測方案高精度半自動變形監(jiān)測方案組成：一臺測量機器人+機載軟件 =外業(yè)半自動化系統(tǒng)28記錄卡觀測站1觀測站2觀測站3目標1目標2目標3目標4目標5目標6+機載軟件+脫機傳輸PC終端+數(shù)據(jù)后處理軟件 高精度半自動變形

8、監(jiān)測方案29 高精度全自動有線變形監(jiān)測方案高精度全自動有線變形監(jiān)測方案 組成：單臺/多臺測量機器人+有線傳輸系統(tǒng)+中央控制計算機+監(jiān)控及數(shù)據(jù)分析軟件=高精度全自動有線變形監(jiān)測系統(tǒng)30 高精度全自動有線變形監(jiān)測系統(tǒng)光纖傳輸系統(tǒng)PC 終端+監(jiān)控及數(shù)據(jù)后處理軟件E288MX逆變器在線 UPSRS232音頻端口220V+12V+12V19.2Kb專項調(diào)制解調(diào)器E288MX逆變器在線 UPSRS232音頻端口220V+12V+12V19.2Kb專項調(diào)制解調(diào)器永久固定觀測房永久固定觀測房21有線傳輸31 高精度全自動無線變形監(jiān)測系統(tǒng)高精度全自動無線變形監(jiān)測系統(tǒng) 組成：臺/多臺測量機器人+無線傳輸系統(tǒng)+中央

9、控制計算機+監(jiān)控及數(shù)據(jù)分析軟件=高精度全自動無線變形監(jiān)測系統(tǒng)32 高精度全自動無線變形監(jiān)測系統(tǒng) 33該系統(tǒng)具有以下特點：1在消化吸收引進的設備及軟件的基礎上，結合我國實際情況，就引進設備開發(fā)出了集野外數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)庫管理與變形監(jiān)測資料分析與預報于一體的變形監(jiān)測自動化系統(tǒng)，該監(jiān)測系統(tǒng)在變形監(jiān)測中可以實現(xiàn)無人值守及自動進行監(jiān)測預報的功能，與常規(guī)的監(jiān)測方法比較，這是一套相對投資省、自動化程度高、可靠性強的監(jiān)測系統(tǒng)。2針對滑坡和水利工程的變形監(jiān)測特點，設計并完成了兩套測量機器人監(jiān)測方案：高精度半自動變形監(jiān)測系統(tǒng)和高精度全自動有線變形監(jiān)測系統(tǒng)?？筛鶕?jù)不同地域條件、不同需要選擇切合實際的測量機器

10、人監(jiān)測方案；3建立了測量機器人變形監(jiān)測數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，對多目標、多周期、復雜背景多元監(jiān)測數(shù)據(jù)實現(xiàn)了系統(tǒng)、科學的管理；4創(chuàng)立了具有原創(chuàng)性的爆發(fā)型滑坡預報方法，并以其為基礎和其它現(xiàn)行滑坡預報方法為基礎，開發(fā)了配套的滑坡預（測）報軟件。利用多個已發(fā)生的滑坡快速滑動前的位移監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用所開發(fā)的滑坡預（測）報軟件進行了檢驗性的預報，各種方法的預報結果與滑坡實際發(fā)生時間相差很小，相比較而言爆發(fā)型滑坡預報方法的準確率更高。軟件包含的預報方法較全面，界面友好，實用性強。5所開發(fā)的方案優(yōu)化設計、自動識別、自動觀測、自動記錄、自動數(shù)據(jù)處理、資料分析與預報的變形（位移）監(jiān)測自動化軟件系統(tǒng)，具有自動化程度高、數(shù)據(jù)采

11、集與處理方便靈活、快捷的特點。34 項目已于2007年6月通過國家引進國際先進農(nóng)業(yè)科學技術項目協(xié)調(diào)領導小組辦公室組織的驗收。 項目在開發(fā)和研究過程中，已產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟效益，如將該設備及開發(fā)的相應系統(tǒng)應用于金沙江溪洛渡水電站施工期安全監(jiān)測項目取得了200多萬元的經(jīng)濟效益，與常規(guī)安全監(jiān)測方法相比，成本減少近50%。35 應用于三峽庫區(qū)湖北省秭歸縣高切坡專業(yè)監(jiān)測工程，合同額達456萬元。 應用于彭水水電站庫區(qū)龔灘滑坡與烏龜堡滑坡安全監(jiān)測，合同額達350萬元。 目前該系統(tǒng)正應用于烏江白馬行電樞紐羊角滑坡群監(jiān)測364、滑坡面破裂追蹤聲發(fā)射實時監(jiān)測預報系統(tǒng)的研制 利用源定位技術，研制一套多通道聲發(fā)射監(jiān)測

12、儀（8通道），開發(fā)相應的聲源定位與破裂面追蹤軟件，根據(jù)源點的時、空展布規(guī)律，可以追蹤滑坡破裂面，實現(xiàn)滑坡穩(wěn)定性的預測預報。37探 頭 1#信 號 處 理 +采 集 單 元 1#無 線 傳 輸 終 端 1#信 號 采 集 器 1#無 線 傳 輸 基 站主 機探 頭 8#信 號 處 理 +采 集 單 元 8#無 線 傳 輸 終 端 8#信 號 采 集 器 8#硬 件 系 統(tǒng) 框 圖硬件包括：主機（PC機）、探頭+信號采集器（8套）、無線傳輸器（一對八）。硬件系統(tǒng)框圖38滑 動 面 追 蹤 與 穩(wěn) 定 性 預 測 預 報 系 統(tǒng) 軟 件 框 圖主 界 面硬 件 控 制參 數(shù) 設 置通 信 控 制數(shù)

13、據(jù) 接 收數(shù) 據(jù) 庫監(jiān) 測 數(shù) 據(jù)地 質(zhì) 模 型穩(wěn) 定 性 預 測 預 報破 裂 面 追 蹤 專 家 系 統(tǒng)系統(tǒng)軟件框圖39滑坡信號采集器1#探頭1#探頭8#監(jiān)測房信號采集器8#主機 傳感器 主機 信號轉(zhuǎn)換 信號采集 無線傳輸 信號處理監(jiān)測孔硬件系統(tǒng)現(xiàn)場布置示意圖405、滑坡預報 滑坡預報是一個世界難題，六十年代日本學者Saito的開創(chuàng)性工作以來，已有不少新的進展，但是其主要的學術思想一直影響至今，并被不斷擴展而應用于火山噴發(fā)、地震等自然地質(zhì)災害的發(fā)生時間的預報。目前僅限于臨滑前的短期預報。41D01t2tft第一階段第二階段第三階段蠕變曲線三階段示意42岸坡的失穩(wěn)類型43 Monkman和G

14、rant（1956）基于大量蠕變實驗數(shù)據(jù)分析，提出了迄今廣為接受的MonkmanGrant模型 ，Cdtdmtmrloglog44)ln(ttBADf齋藤（齋藤（SaitoSaito）將一實例滑坡第三蠕變階段數(shù)據(jù)點入其原始模型圖像中，結果發(fā)現(xiàn)散點分布遵從MonkmanGrant蠕變模型，從而建立了建立了齋藤（齋藤（Saito-1Saito-1）模型）模型（19691969年）年）tf破壞時間；T時間；D位移；A、B常數(shù)。45 由于Saito-1模型對第三蠕變階段擬合得不甚理想，F(xiàn)ukuzono、Voight對蠕變理論作了重要改進。Fukuzono（1985, 1990）在實驗室通過對滑坡施加單調(diào)遞增荷載的模型試驗，得到地表加速度對速度的標度律量化關系，隨后Voight （1988）通過常量加載條件下的一個純剪切系統(tǒng)分析，再次驗證了Fukuzono提出