【PDF】滑坡體地質災害自動監(jiān)測方案_圖文

1、滑坡體地質災害自動監(jiān)測方案一、地質災害現(xiàn)狀近年來,我國地質災害發(fā)生頻繁。在東、中部地區(qū),由于大量抽取地下水和大規(guī)模開采礦產資源(包括油氣資源,導致地下水資源平衡條件破壞和巖土構造應力狀態(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、礦山災害等地質災害的發(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、土地沙化等災害的發(fā)展,崩塌、滑坡、泥石流等災害也隨之增多。根據(jù)中國地質環(huán)境監(jiān)測院地質災害調查監(jiān)測室的數(shù)據(jù),2006年發(fā)生地質災害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3106,

2、其中滑坡占67.42%。其造成的經濟損失高達數(shù)十億元,其造成的人員傷亡高達數(shù)百人。因此,做好地質災害監(jiān)測和預警,特別是滑坡體的監(jiān)測和預警,對于有效減少直接經濟損失和人員傷亡顯得尤為重要。根據(jù)以往發(fā)生地質災害事后的分析來看,地質災害的發(fā)育分布及其危害程度與地質環(huán)境背景條件(包括地形地貌、地質構造格局和新構造運動的強度與方式,巖土體工程地質類型、水文地質條件等、氣象水文及植被條件,人類經濟工程活動及其強度等有著極為密切關系。本文通過對滑坡體深層位移、滑坡體傾斜、地下水、地表裂縫、環(huán)境量的監(jiān)測,配合無線數(shù)據(jù)采集傳輸接收系統(tǒng),介紹了一套完整的監(jiān)測預警方案。二、地質災害自動監(jiān)測系統(tǒng)構成 如上圖所示,通過

3、在潛在滑坡體的適當位置布置專門的監(jiān)測儀器,用來監(jiān)測滑坡體的表面裂縫、深層位移、傾斜變形、地下水位以及環(huán)境降雨量,這些監(jiān)測儀器通過專門的數(shù)據(jù)采集裝置進行自動采集并記錄,再通過GPRS或GSM無線傳輸方式將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠程的中心數(shù)據(jù)接收站,遠程中心數(shù)據(jù)接收站只需要一臺臺式機或筆記本配合相應的通訊模塊,通過配套的數(shù)據(jù)采集軟件即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的現(xiàn)場采集、實時監(jiān)控、異常測值報警的目的,從而可遠程監(jiān)控該滑坡體的表面裂縫開合位移、深層變形和相應的變形速率,以及環(huán)境量變化等實時狀況,對動態(tài)監(jiān)控滑坡體變形發(fā)展以及預測可能的破壞規(guī)模都具有非常重要的意義。三、地質災害的安全監(jiān)測方案對于潛在的地質災害點如可能的滑坡體

4、或高邊坡,以其變形監(jiān)測為重點,即對監(jiān)測對象在表面布設2個表面位移測點,同時在兩個不同高程各布設一套內部變形儀器,共同監(jiān)測邊坡或滑坡體的位移變形或傾斜情況,實時監(jiān)測其穩(wěn)定情況。對處于高地下水區(qū)域的邊坡或滑坡體,可以增設一個地下水位觀測點?？紤]到降雨對地質災害的誘發(fā)作用,需要布置一個雨量觀測點。(1表面位移監(jiān)測表面位移監(jiān)測儀器選擇依據(jù)測量范圍而定:當測量范圍在200mm以內時,建議采用普通裂縫計改制;測量范圍更大,建議采用大量程水平位移計改制。(2內部變形監(jiān)測滑坡體或邊坡的內部變形觀測,依據(jù)其具體情況可采用垂直坡面鉆孔安裝多點位移計或鉆孔安裝垂直測斜管配固定測斜儀。(3地下水監(jiān)測(如果需要的話邊坡

5、或滑坡體處于高地下水區(qū)域,地下水的變化往往對災害點加速惡化起很大作用,因此建議在這樣的地方增設地下水觀測項目,布設一個測點,采用鉆孔安裝一支滲壓計來實現(xiàn)地下水監(jiān)測。(4降雨量監(jiān)測(如果需要的話滑坡體或邊坡的環(huán)境量監(jiān)測一般多采用降雨量作為環(huán)境的主要技術要求,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雨量監(jiān)測測點。四、觀測儀器選擇為保證工程埋設的觀測儀器、設備能夠穩(wěn)定可靠運行,使其真正起到工程的耳目作用,所選儀器設備不僅要有多個類似工程成功運行的實踐經驗,而且必須是公認的成熟、可靠的品牌產品。目前監(jiān)測設備的類型很多,如振弦式、差動電阻式、電容式、壓阻式等。相比這些儀器,或存在長期穩(wěn)定性差,

6、或對儀器電纜要求苛刻,或傳感器本身信號弱、受外界干擾大的缺點,而基康振弦式儀器測量的是頻率信號,具有信號傳輸距離遠(可以達到2千米,長期穩(wěn)定性好,反應快,測量靈敏,對電纜的絕緣度要求低,便于實現(xiàn)自動化等特點,并且每支儀器都可以自帶溫度傳感器,可以同時測量溫度。同時,基康產品曾在國內眾多大壩安全監(jiān)測和地質災害監(jiān)測中發(fā)揮了非常重大的作用。(1表面位移傳感器1、表面裂縫計采用基康儀器(北京有限公司生產的BGK4420型表面測縫計(下圖左改裝而成,該儀器常用于監(jiān)測建筑物的表面變形,延長的傳遞桿采用不銹鋼測桿。在要求量程特別大的情況下可采用該公司生產的BGK-4427型大量程位移計(下圖右。 BGK44

7、20裂縫計 BGK4427大量程位移計(2內部變形監(jiān)測儀器1、多點位移計用于邊坡或滑坡體深層變形觀測的多點位移計,采用基康儀器(北京有限公司生產的BGK-A3型多點位移計,采用與坡面垂直的角度鉆孔安裝,孔深依據(jù)各部位地質情況現(xiàn)場確定。多點位移計采用三點式或四點式。 2測斜系統(tǒng)(備選 若邊坡或滑坡體布設垂直鉆孔安裝測斜系統(tǒng),可采用基康儀器(北京有限公司生產的BGK-6150單軸固定式測斜儀,是目前具有領先水平的微電子機械測斜系統(tǒng),包括單軸MEMS型測斜儀探頭、導輪、不銹鋼連接桿以及底部支撐裝置和頂部懸掛裝置、測量電纜以及讀數(shù)儀。(3地下水監(jiān)測 1、滲壓計地下水的監(jiān)測采用基康儀器(北京有限公司生產

8、的BGK4500S型滲壓計(右圖,基康的滲壓計是目前世界上精度最高、穩(wěn)定性最好的滲壓計,其卓越的性能已經得到行業(yè)內專家的一致肯定。采用鉆孔安裝,安裝方便簡單。 (4振弦測讀儀及儀器電纜在實際工程中需要配置一臺讀數(shù)儀,振弦式儀器的人工測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、自動化采集系統(tǒng)方案在野外高邊坡或滑坡體安裝監(jiān)測儀器后,由于地勢險要,場地有限,現(xiàn)場大多無法提供便利、安全的人行通道及配套供電設施,特別是在汛期或梅雨季節(jié)需要加密監(jiān)測時,現(xiàn)場塌方、落石及滑坡還將會威脅到監(jiān)測人員的生命安全。但要

9、獲取第一手的監(jiān)測數(shù)據(jù),沿線散布的監(jiān)測儀器,采用人工觀測方式不僅勞動強度大、效率低,受道路條件或天氣的影響,往往還不能及時獲取現(xiàn)場觀測數(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)場無電源供應的環(huán)境下也難以實現(xiàn)長期自動監(jiān)測,因此非常有必要需要選擇低功耗的數(shù)據(jù)采集設備。本文推薦采用北京基康生產的BGK-8001型智能數(shù)據(jù)記錄儀。BGK-8001型智能記錄儀為1臺微功耗設計的振弦式數(shù)據(jù)采集儀,采用全內置全密封結構設計。只需使用4節(jié)1號(D型堿性干電池供電,正常采集數(shù)時在不更換電池的情況下可連續(xù)工作時間可達1年以上,也可選用外接直流電源、交流適配器或太陽能電池供電。 BGK-80

10、01數(shù)據(jù)采集儀適合任何無電源及人工觀測難以接近的環(huán)境下的數(shù)據(jù)采集,每臺BGK-8001最多可提供6支傳感器接入通道,必要時還可接入一支氣溫計與一臺翻斗式雨量計以監(jiān)測環(huán)境量。BGK-8001數(shù)據(jù)采集儀內置的256K容量存儲器,可儲存3000組/通道觀測數(shù)據(jù),保證即便通訊故障情況下數(shù)據(jù)仍可持續(xù)采集而不會丟失。此外,每臺BGK-8001數(shù)據(jù)采集儀均可作為一個獨立的節(jié)點進行組網,以形成一個完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。BGK-8001數(shù)據(jù)采集儀具有多種通訊方式,可內置一臺GSM調制解調器(手機通訊模塊或GPRS模塊,在有移動通訊網絡覆蓋的環(huán)境下均可實現(xiàn)遠程通訊?；蛘咧苯舆x用超短波數(shù)傳電臺實現(xiàn)遠程無線通訊,還可提供現(xiàn)場的有線通訊。利用GSM移動通訊網絡或SMS短信通訊時,直接使用BGK-8001內部的干電池供電即可。對于現(xiàn)場不具備GSM移動通訊網絡覆蓋而選用超短波無線通訊模塊(即數(shù)傳電臺時,則需選用太陽能電池組與蓄電池組合供電的方式。 GPRS組網示意圖六、總結本文提供的地質災害監(jiān)測預警系統(tǒng)具有安裝簡單、成本低廉、簡單易懂等特點,具有非常良好的實施性和操作性?？偠灾?由于自然地理、地質環(huán)境和人類活動的差異,不同地區(qū)地質災害的類型、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)境的變化和我國經