微芯樁監測在猴子巖水電站開頂滑坡體中的應用

靳 玉 鵬 ， 胡 慶 忠 ， 覃 事 河

(國電大渡河猴子巖水電建設有限公司，四川 康定 626005)

1 概 述

開頂滑坡體位于大渡河猴子巖水電站庫區、甘孜州丹巴縣格宗鄉開繞村大渡河右岸，距離猴子巖大壩約14.5 km。滑坡體地表為斜坡地形，淺表部為崩坡積孤塊石塊碎石土，地表坡度大體為33°～40°，植被發育。高程2 080 m以上為基巖出露，天然坡度約為45°～50°，植被發育稀疏。高程1 860 m附近為省道S211公路以明線形式通過，公路內側大部分為基巖出露，公路外側采用混凝土擋墻護坡，擋墻高3～10 m[1]。

猴子巖水電站于2016年11月中旬開始下閘蓄水，2017年汛前及汛期水庫水位低于1 825 m。2017年汛后水庫水位逐步抬升，11月發現開頂滑坡體斜坡出現明顯變形跡象，并且變形不斷加劇。經測繪分析，滑坡體沿省道S211公路長約490 m，分布高程大致為2 080～1 750 m，總體積約450萬m3。2018年2月中旬滑坡體出現明顯滑移后，變形逐步衰減并趨于穩定[1]。為監測、分析滑坡體的變形狀態與發展趨勢，保證地方交通的通行安全，開頂滑坡體采用了微芯樁監測技術進行實時監測預警。

2 采用微芯樁監測的優勢

由于岸坡巖體受層面及裂隙結構面控制并切割，表部巖體風化、卸荷嚴重，導致部分巖體已松馳脫離母巖，零散分布于滑坡體淺表，大小不等，且穩定性差，其中最大的孤石體積約525 m3。目前，滑坡監測有觀測墩表面位移監測、測斜孔深層位移監測、GNSS監測、三維激光掃描等監測技術方法[2-3]，鑒于傳統監測手段已無法滿足當前的監測需要及安全管理要求，且無法保障監測人員的自身安全，因此，采用微芯樁監測，既避免了人工觀測可能帶來的危險和誤差，提高了信息傳遞效率，又可以對滑坡體淺表孤石的變形情況及整體穩定性進行實時監測并預警，為滑坡區域的管制通行及應急處治提供安全保障及技術支持。

3 監測原理

微芯樁監測系統是基于高精度態勢感知智能傳感物聯網，自動監測工程安全參數的細微變化，自動分析工程的安全狀態及演變趨勢，實時推送安全預警等信息。

該監測系統由微芯樁、一桿式采集測站等硬件部分和iSafety云平臺、手機客戶端等軟件部分構成(圖1)；微芯樁內置低功耗、高靈敏度、耐用性強的無線態勢感知傳感器，可定時或閾值觸發采集空間形變、相對形變、振動等信息，實現24 h實時在線監測滑坡體及淺表孤石的細微變化。微芯樁將采集到的數據通過485通訊信號無線傳輸至一桿式采集測站，一桿式采集測站再將接收到的信號通過GPRS無線傳輸至iSafety云平臺，iSafety云平臺對采集的數據進行分析、處理，最終將有關數據及安全預警等信息傳輸至移動終端，現場管理人員即可通過移動終端實時查看滑坡體及淺表孤石的變形情況[4]。

iSafety云平臺配備高性能處理器，具有強大的數據分析處理能力、專業的數據管理、健康診斷及安全預警系統等，通過對采集的數據進行的分析、處理及存儲，實現對滑坡體的專業健康診斷及安全預警。

4 現場監測點的布置

根據現場實際情況，經設計院專家組研究決定，開頂滑坡體現場共布置14個微芯樁監測點(圖2)和1個微芯樁測站，對滑坡體實現全覆蓋，實時進行監測。當監測值超過預警值后，手機客戶端會立即反映預警提示，放置于現場的便攜式裝置也會立即報警預警。

5 監測成果與預警

5.1 監測內容及成果

開頂滑坡體微芯樁監測以24 h全天候對滑坡體淺表孤石及整體穩定性進行實時監測，監測的主要內容有淺表孤石的振動、傾向、傾角(表1)；

圖2 微芯樁監測點布置圖

同時，為便于整體研究滑坡體的變形趨勢及穩定情況，結合現場實際情況，微芯樁監測以每天上午7∶00為一個時間點，獲取一次監測數據；經過24 h，即第二天上午7∶00再獲取一次監測數據，將兩次獲取的數據對比分析，就可獲得一個時間段(24 h)內各微芯樁的變形情況，即這一個時間段(24 h)內各微芯樁所在部位淺表孤石及滑坡體的變形情況(表2)[5]。

表1 微芯樁實時監測數據查詢表

表2 一個時間段(24 h)內各微芯樁的監測情況表

5.2 安全預警

2018年6月19日，2號微芯樁主動感知危險前兆，實時發送避險預警信息，及時引導滑坡范圍內作業人員迅速撤離到安全區域，在所有人員撤離1分鐘后，頂部危石滾落，避免了坍塌帶來的損失。

開頂滑坡體微芯樁監測于2018年1月底投入使用，截至2019年10月14日，微芯樁實時監測預警系統(圖3)主動發出黃色預警提示

累計1 900余次，紅色預警提示累計650余次，為滑坡區域的管制通行及滑坡體的應急處治提供了強有力技術保障。

圖3 監測預警系統

6 結 語

微芯樁監測系統由微芯樁、一桿式采集測站、iSafety云平臺、手機客戶端等構成，通過將采集到的指標數據依次傳輸至采集測站、iSafety云平臺，最終在手機端查看滑坡體的動態及預警信息。采用微芯樁監測預警系統可以有效解決滑坡體淺表孤石監測難、預警預報不準的問題，極大的提升我國對地質災害的防治水平，減少因地質災害造成人員傷害及財產損失。微芯樁監測能準確地反映滑坡體淺表孤石的變形情況，為滑坡區域的管制通行及應急處治提供了技術保障；開頂滑坡體作為國家能源集團及大渡河公司一級危險源點，因成功預警，避免了人員傷亡及財產損失，取得了巨大的安全效益、經濟效益、社會效益，為企業在類似重大危險源安全管控方面積累了經驗。