茂縣黑虎四村滑坡監測預警分析

摘要：近幾年來，在極端天氣增多與地質構造運動活躍等因素的影響下，我國的地質災害呈現逐年增多的趨勢。文章以茂縣黑虎四村滑坡為主要研究對象，布設了滑坡的監測系統，并對監測成果進行分析，建立了滑坡的預警模型與位移時間預報模型，獲得的主要研究成果：（1）通過茂縣黑虎四村滑坡監測數據，可以將滑坡分為強變形區與弱變形區，運用改進切線角理論判別了滑坡強變形區的變形階段。（2）基于滑坡速率與滑坡變形之間的關系，建立了變形速率的臨界速率預警模型。

[作者簡介]張埕豪（1993—），男，碩士，助理工程師，主要從事巖土工程技術工作。

茂縣黑虎四村滑坡于2011年、2017年進行了2次治理，但是依然沒有達到應有的效果。因此，對該滑坡體進行實時監測，通過監測數據，得出滑坡體的運動趨勢與各外界因素對滑坡的影響程度并及時對該滑坡的危險狀態進行預警，減少該滑坡造成的損失尤為重要。

滑坡監測按照監測對象主要包含地表監測方法、巖土工程監測方法以及與滑坡形成和活動相關因素的監測等等。滑坡的動態情況通過監測內容得以反映，為滑坡預警預報提供依據。亓星[1]提出過大量的監測手段，傳統監測方法主要以大地測量方法為主，Longworth[2]、Ding X et al[3]、張華偉等[4]學者將自動伸縮計與自動裂縫計也投入到滑坡變形監測中，通過測量地表相對位移的變化獲取監測數據。

滑坡的預警預報工作主要是在滑坡監測的前提下發展起來的，其是通過監測數據獲得滑坡的發育情況、變形階段，然后對數據進行分析，得出滑坡的預警體系。通過國內外學者對預警方法的研究，曾裕平[5]針對滑坡預警提出了多種方法。本文針對黑虎四村滑坡，研究該滑坡的監測預警體系。

1 茂縣黑虎四村滑坡監測成果分析

黑虎四村地表位移計主要包括9個人工地表位移計，5個自動化地表位移計和10個樁頂位移監測計。自監測數據獲得以來，在統計了每1個點的位移方向之后，可以總結出滑坡的滑動方向，然后結合滑坡地形地貌與變形特征的描述以及監測點位置與位移量的大小，可以將滑坡區域進行細致的劃分，分別為前緣強變形區，中部強變形區，后緣弱變形區，其前緣強變形區與中部強變形區以2017年新建抗滑樁為界（圖1）。

1.1 后緣弱變形區

弱變形區范圍主要包括滑坡體中后緣部分。在滑坡中后緣的點有ZJC01，ZJC02，JC01，JC02，JC03 5個監測點，它們的變形情況如圖2所示。

通過各點的累計位移曲線，我們可以看出，各點總的位移量都是呈非線性增長狀態，后緣累計位移量都未超過50 mm，處于相對較穩定的狀態，沒有呈現出突變的現象。通過計算畫出速率圖，發現該5個位置監測點的速率在0附近呈上下波動狀態，變形趨勢也相同，進一步說明該區域比較穩定，沒有進入加速階段。故最終把它劃分進入弱變形區。

1.2 強變形區與弱變形區的分界

通過現場監測點數據與位置情況，發現ZJ03號點與ZJC03號點在現場只相距約9 m左右，但位移情況差別很大（圖3）。

通過累計位移的對比，發現ZJC03號監測點的累計位移明顯比ZJ03號監測點的累計位移大。ZJC03點的累計位移在8月初已經接近700 mm左右，而ZJ03號點的累計位移一直在15 mm處波動，最大在18 mm左右。通過速率的對比也發現，ZJ03的速率一直在0處波動，ZJC03的速率一直大于0，且在7月17日當天的變形速率超過200 mm/d，而后速率又回到之前的狀態，但是速率依然是大于0的狀態，經調查為新增裂縫的影響。在對于該兩點的比較，變形情況有明顯的區別且兩點距離相距非常接近，故以這兩點之間為強變形區與弱變形區的界限。

1.3 強變形區

通過以上對弱變形區以及弱變形區與強變形區交界處的描述，最終得出強變形區的范圍，強變形區中從后部到前部地表監測點分別有ZJC3，JC7，JC8，ZJC4，ZJC5，ZJ7，ZJ8，ZJ9，JC5，ZJ6，JC4這11個點，通過這11個點的變形數據進一步驗證（圖4）。

從11個監測點的累計位移曲線中，可以明顯的看出，各點位移情況隨時間的增長位移不斷增加，其中坡體前緣監測點JC4累計位移最大，其次為坡體前緣樁板墻上監測點ZJ6，在新建抗滑樁上的點累計位移最大的為ZJ9（滑坡體初期最接近前緣陡坎），自動監測點ZJC3處于強變形區最后緣，累計位移最小。在累計位移變形曲線中，也能夠發現除了JC4與ZJ6監測點累計位移變形格外大外其余各監測點的變形趨勢相同，所有監測點的累計位移最小值都已經超過1 000 mm，明顯大于弱變形區中各監測點的累計位移。同理，在變形速率圖中，在7月后出現加速狀態，結合地形圖發現，隨著距離滑坡體最前緣的距離越小，運動狀態越活躍。

2 茂縣黑虎四村滑坡預警模型

目前結合監測成果，茂縣黑虎四村滑坡具有較為明顯的漸變過程，由滑坡監測點中擁有最大變形量的JC04點為例，通過求得在其勻速時期平均速率為9.843 mm/d，說明滑坡速率在9.843 mm/d波動時，滑坡體處于勻速變形階段，滑坡預警等級定為藍色。當滑坡速率不斷增加，超過以位移切線角達到70°時的速率V1時，滑坡體處于初加速狀態，此時滑坡預警等級定為黃色。當速率超過以位移切線角達到80°時的速率V2時，滑坡體處于加速狀態中期，此時滑坡預警等級定為橙色。當滑坡速率進一步增加，滑坡速率達到位移切線角為85°時的速率定為V3時，滑坡體進入加速狀態后期且加速不收斂，此時若受到外界輕微擾動的影響極有可能導致滑坡發生，滑坡預警等級定為紅色。由此，通過變形速率判斷滑坡的變形情況，建立多級變形速率閾值預警指標（表1）。

根據滑坡變形速率預警判別表，通過滑坡的變形速率規律，建立滑坡預警模型。藍色預警所對應的變形速率主要用于識別滑坡出現異常變形，黃色預警主要識別滑坡變形是否加快，橙色預警主要對應滑坡變形速率已經比較快了，需要不斷隨時監測，看是否需要采取相應措施，紅色預警所對應的速率以及非常快了，符合完全進入臨滑階段時的變形情況，需要及時采取措施避免滑坡發生造成的影響（圖5）。

3 結論

本文以茂縣黑虎四村滑坡為研究對象，基于監測成果分析，得到了滑坡的變形范圍、變形狀態，在此基礎上建立了滑

坡的監測預警模型，得到結論：

（1）通過對處理后的滑坡變形數據進行分析，得到滑坡強變形區范圍，為滑坡預警系統建立提供依據。

（2）根據茂縣黑虎四村滑坡變形特點及監測數據曲線特征，通過滑坡的變形速率，確定了滑坡預警指標，建立了基于地表變形速率多級預警模型。

參考文獻

[1] 亓星.突發型黃土滑坡監測預警研究[D].成都：成都理工大學.2017.

[2] Longworth I.1992. Automatic monitoring of ground movements[J].Ground Engineering. 25（11）：36-44.

[3] Ding X，Ren D，Montgomery B，et al.2000.Automatic monitoring of slope deformations using geotechnical instruments[J].Journal of Surveying Engineering，126（2）：57-68.

[4] 張華偉，王世梅，霍志濤，等.2006.自動位移計在樹坪滑坡中的應用[J].工程地質學報. 14（3）：401-404.

[5] 曾裕平.重大突發性滑坡災害預測預報研究[D].成都：成都理工大學.2009.