滑坡自動監測及穩定性分析

曾先貴,王澤昌

(長沙市地質災害監測評價中心, 湖南 長沙 410016)

在地質災害防治中，對于排查出來的地質災害隱患點，一般處理的措施主要有對受威脅群眾進行搬遷避讓、工程治理和群測群防。對于中型及以上危險性較大的地質災害隱患點，因搬遷避讓安置有困難，工程治理費用很高或者治理資金暫時沒有解決等原因，現階段只采取群測群防的方式進行監測預警。雖然群測群防是一種有效避災的主動減災措施，在地質災害防治方面發揮了有效的作用，但是也存在專業性不強、技術手段不先進、自動化程度不高等缺陷，此外，因群測群防員存在個體差異，不能對災害做到及時發現、快速預警。而地質災害的自動化監測可以彌補群測群防員監測的不足，做到群專結合，并可通過對地質災害隱患點監測數據的分析，判斷地質災害隱患點穩定性狀態。

1 滑坡自動監測

根據近年來長沙市地質災害發生的統計情況來看，地質災害類型主要有滑坡、崩塌、地面塌陷、泥石流，其中以滑坡為主。本文監測對象為岳麓區某滑坡。

1.1 滑坡簡述[2]

該滑坡區地貌類型屬構造侵蝕丘陵-溝谷地貌，丘陵山體呈渾圓形，覆蓋層厚度小，植被發育，山坡上局部可見基巖出露。滑坡體位于山谷的東側，該滑坡前緣高程43.00～46.00 m，后緣高程75.40～80.30 m，地形呈上緩下陡，一般坡度為20°～28°。滑坡左側以山脊為界，右側以天然沖溝為界，后緣以垮塌為界，前緣由于修建房屋切坡，形成高3～4 m的陡坎，陡坎坡度約80°，剪出口位于房屋后方陡坎底部。滑坡主滑方向310°，縱長約120 m，橫向寬約190 m，土體厚4～6 m，平均厚5 m，方量約11萬m3，屬中型淺層牽引式土質滑坡。

滑坡及邊坡土體為第四系殘坡積層組成，廣泛分布于山坡及坡頂，巖性為含碎石粉質粘土，呈灰褐色-褐黃色，土體稍濕，松散狀土質不均勻。碎石呈松散-稍密狀，直徑一般為10～50 mm，含量8%～15%，呈可塑-硬塑，厚3～8 m不等。滑帶土(粉質粘土)主要由粘粒和粉粒組成，紫紅色，可塑-軟塑，為泥質粉砂巖風化坡積形成，稍有光澤，無搖震反應，干強度及韌性中等，滑面無明顯擦痕，推測滑帶土厚度約0.2 m，力學性質較差。滑坡區地層為前震旦系冷家溪群，分布于滑坡體以外及滑坡體下伏巖層，巖性為泥質板巖、表層風化強烈，節理裂隙發育，巖石完整性差，巖石破碎，隨著埋深加大，巖石逐漸完整，巖層產狀30°∠70°。地下水在巖(滑坡體下伏巖層)土(滑坡面土體)接觸帶由高處向低處的強滲流是形成滑坡的主因，坡體上切坡建房等人類活動是滑坡產生的外因，降雨對滑坡變形起到促進作用。

該滑坡變形最早出現于2004年，之后一直處蠕滑狀態并伴有小規模的垮塌。由于近年來滑坡變形速度加劇，前緣房屋的圍墻及擋土墻在2009年后開始逐漸開裂，目前裂縫寬度為5～15 mm。

針對該滑坡隱患的實際情況，一方面該滑坡處于活動期，特別是汛期強降雨期間，發生滑動的可能性很大，且受威脅的人員較多、潛在經濟損失較大，另一方面搬遷避讓群眾安置有困難，工程治理費用很高且治理費用暫時沒有解決，因此，考慮先采取安裝自動監測設備，群專結合進行監測以及災害預防。

1.2 滑坡自動監測

通過考察比較，自動監測設備采用了中國地質調查局水文地質環境地質調查中心研制的多路位移綜合監測儀。該位移綜合監測儀是一款基于GPRS/北斗數據通訊技術的一體化位移綜合監測，主要用于滑坡、崩塌等地質災害中位移量數據變化，可以方便實現無人值守，遠程無線網絡化的通信與控制，具備遠程數據自動存儲、歷史數據查詢、采集參數設置、無線預警等功能。

多路位移綜合監測儀采用低功耗芯片設計，可以對崩滑體位移數據變化進行實時在線監測，拉繩位移傳感器可以根據地裂縫的不同情況選擇具體相應的傳感器數量，供電方式采用太陽能浮充蓄電池供電。

安裝多路位移綜合監測儀前，要對災害隱患點進行現場調查。要找準滑坡的主要滑動方向，傳感器基本上能夠監測到滑坡的主要滑動體；埋設各路傳感器時，一頭要埋設在穩固的不動體上，另一頭要埋設在主要滑動體上。

本滑坡自動監測線路的布置是在野外地質調查滑坡主滑動方向和滑動體的基礎上進行，沿著滑坡主體方向，在滑坡體和滑坡后緣布置了3路位移傳感器，監測滑坡體的位移變化量。監測數據采集的頻率一般設定為每隔1 h采集一次(監測頻率可以調節)，強降雨期間可以設定為30 min或者15 min采集一次。

每臺監測儀器安裝一張電話卡，預先給每臺儀器設定預警信息發送對象，發送對象包括受到威脅的住戶、災害隱患點群測群防員以及地環工作管理人員。根據滑坡位移情況，當位移變化量達到或者超過預警閥值時就進行報警，預警閥值設置為50 mm，即只要有一路傳感器位移變化量(現值與初始值的差值)達到或者超過50 mm時進行報警。報警時設備自動給相關人員發送預警信息并撥打電話，當接收預警消息后，相關人員立即采取相應措施，便可避免或者減少因地質災害導致的人員傷亡和財產損失。

此外，通過在線監測系統，實現了監測數據的在線實時監測，與此同時，也實現了將在線監測系統功能集成到地質災害預警預報系統和手機地質災害防治APP終端中，以便查看監測數據。通過對歷史數據分析，可以判斷地質災害隱患點的穩定性狀態。

2 穩定性分析

儀器安裝以來，該處地質災害隱患自動監測站點均未發生過報警，根據歷史監測數據，判斷隱患點目前處于穩定狀態。以2015年8月25日～2016年9月25日的監測數據進行分析，時間跨度涵蓋了2015年4月至9月汛期。由于分析的隱患點處于相對穩定性狀態，且隱患點沒有達到短時大變形的預警條件，所以只取每月的5， 15， 25日各路傳感器上監測數據的平均值來對滑坡隱患點的穩定性進行分析，可滿足穩定性狀態分析要求，滑坡隱患點自動監測數據如表1所示。

表1 滑坡自動監測數據

根據表1的監測數據，繪制位移變化如圖1所示。

圖1 岳麓區某滑坡隱患點位移變化監測

根據圖1可知，1，2，3三路傳感器位移均有變化，主要集中在汛期的4月25日～6月25日，正是一年當中降雨集中時段，1路傳感器位移變化量為19.7 mm，2路傳感器位移變化量為18.2 mm，3路傳感器位移變化量為30.0 mm，變化時間段有兩個多月，屬于緩慢變形，沒有達到預警值(2 h內變形達到30 mm)，但是在汛期過后，滑坡變形暫處于相對穩定狀態。在現場踏勘過程中，也發現滑坡后緣的拉張裂縫較發育，垮塌嚴重，中部坡體變形跡象突出，樹木傾斜，前緣墻體開裂嚴重，也表明滑坡處于變形狀態。因此，可以判斷該滑坡已發生了一些蠕變活動，穩定性相對較差，主汛期強降雨對滑坡的穩定性存在較大影響，所以，在汛期應密切關注該滑坡隱患點的監測情況，并應積極采取措施對滑坡隱患進行工程治理加固，消息隱患。

3 結 論

(1) 對于采取搬遷避讓、工程治理均有難度的中型以上危險性較大的地質災害隱患點，安裝自動監測儀器進行監測預警，能彌補群測群防員專業不足的缺陷，做到群專結合，能更好地避免或減少地質災害發生帶來的損失。

(2) 自動監測實現了監測數據的自動采集，實時在線監測，達到預警條件時能發送短信并撥打電話進行及時預警。

(3) 利用歷史監測數據，繪制位移變化趨勢圖，能判斷地質災害隱患點目前的穩定性狀態。

(4) 在線監測中，還需進一步完善自動生成位移變化圖等功能，實現更直觀地查看位移變化，更好地研判滑坡體變化趨勢及判斷滑坡穩定性狀態。

參考文獻：

[1]邱 宇.樂昌市兩江鎮某滑坡自動監測系統實施與變形數據分析[J].采礦技術,2017,17(03):61-62,81.

[2]湖南省國土資源規劃院.岳麓區某重大滑坡地質災害治理工程立項申請書[R].2015.

[3]肖 進.重大滑坡災害遠程自動監測預警系統[J].地質災害與環境保護,2011(22):16-21.

[4]李海鵬,等.滑坡監測技術方法綜述滑坡監測技術方法綜述[J].中國礦業科技文匯,2014:49-51.

[5]張順斌.實時自動監測系統在庫區某滑坡監測中的應用[J].地下空間與工程學報,2010(6):1714-1719.