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0引言
地質災害是影響人類生存活動的最嚴重的自然災害之一,在自然的地質作用與人類活動的共同影響下產生了地質災害,地質災害有突發性的災害,如崩塌、滑坡、泥石流、巖溶塌陷等,也包括漸進性的,如水土流失、地面沉降和土地荒漠化等。為了更好地獲得地質災害信息,預防災害的發生,技術人員采取遙感技術進行災害監測、預防等工作,通過遙感技術,我們能獲得更豐富、更準確的信息,遙感技術不需要實地采樣,也不需要人工留守觀測,只需要計算機控制技術變能完成工作,而今,這已經成為監測地質災害,對滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降和土地荒漠化等地質災害防治方面實現災前預警、災情監控、災后評估的重要手段,它還為我國的經濟建設提供了參考依據,減少因地質災害而造成的損失。
1遙感測繪技術在地質災害監測中的應用
遙感技術在地質災害總的運用要最早追溯到上世紀70年代,最開始使用這一技術的國家有日本、美國、歐共體等。日本利用遙感圖編制了1∶500000的地質災害分布圖;歐共體國家則在大量滑坡、泥石流遙感應用基礎上對遙感技術進行了總結分析,指出了識別不同規模、不同亮度或對比度的滑坡和泥石流所需的遙感圖像的空間分辨率,遙感技術結合地面調查的分類方法,可以用GPS測量及雷達數據,監測到地質災害可以達到的程度。
遙感技術在滑坡災害的監測中已經得到廣泛應用,對滑坡區域的調查和監測都起到了很明顯的作用。遙感技術應用于滑坡調查研究,多使用航拍照片和陸地監測數據,以目視解譯為主,如日本利用黑白航片編制了1∶50000全國滑坡分布圖,我國的研究人員利用ETM影像對青藏公路和鐵路沿線1∶100000的滑坡以及其滑坡情況進行了調查。
地質災害是一種自然現象,一旦發生將給會人民的生命、財產帶來極大的損失,對環境、資源也有很大的破壞性。我國是受自然災害影響最嚴重的國家之一,自然災害的類型多、發生頻率高、分布地域廣、災害損失大,而如何預防和治理自然災害問題就成為我國地質工作者要面臨的重要工作,實踐證明,最有效的方法就是開展地質災害預測預報和風險區劃,為國土規劃、減災救災、災害管理與決策提供可靠依據,對危害性嚴重的地域要加強調查監督,以便避免重大地質災害事件的發生,遙感技術將在這一領域中發揮重要作用。
泥石流是一種廣泛分布于世界各國一些具有特殊地形、地貌狀況地區的自然災害。導致泥石流發生的原因很復雜,且各有特點。但導致泥石流發生的原因有兩類,即物源因素和動力因素。直接利用衛星遙感(TM)圖像解譯可獲取植被蓋度、坡面裸露松散物量、巖石類別、構造發育程度、人為活動、匯水區大小、流域平面形態、山體坡度、溝道形態等9種影響泥石流發育的基本因素。降水強度、過程和形式則不能由遙感圖像解譯,溝床坡降可采用地形圖與遙感圖像解譯相結合的方式獲取。利用衛星遙感圖像(TM)判斷泥石流隱患區,是以隱患區與已發生區存在的共通性特征為基礎,結合地理分析法,運用形象思維,建立起泥石流隱患區遙感圖像特征,然后綜合考慮這些特征,對一個小流域是否是泥石流隱患區作出判斷。
2地質災害的治理
地質災害是一種不良的自然現象,常伴有滑坡、崩塌、泥石流等災害個體,有時這些災害個體是組合發生,在遙感圖像上呈現的形態、色調、影紋結構等均與周圍背景存在一定的區別。對于崩塌、泥石流、滑坡等都能在遙感圖像上現象出來,技術人員也能直接從遙感影像上直接判讀圈定。我們通過對遙感圖像的解釋,可以對目標區域內已經發生的地質災害以及存在的地質災害隱患進行分析,查明其分布、規模、形成原因、發育特點、發展趨勢以及危害性和影響因素。然后劃分出地質災害容易發生的曲藝,評價易發程度,為防治地質災害,建立監測指南提供依據。
2.1災害的營救
雖然地質災害不是突發災害,但一旦有地質災害發生,營救工作則成為必須及時開展的重要工作,加上營救工作需要詳細充足的資料作為依據,遙感監測數據對災害營救來說也非常重要。由于營救人員很難進入災害現場再勘查,同時要抓緊時間進行救援,此時,我們就可以通過遙感技術對受災地區進行勘測,及時有效的了解災害的情況,為救援工作的展開提供參考依據。發生災害后,時間就是生命,失去一秒鐘可能就會失去一個生命,遙感技術周期短、精確度高的特點,能為營救工作提供快速有效幫助。遙感技術通常會為我們提供,災害區域、災害范圍、建筑的破壞情況、道路的毀壞情況、氣候變化情況等。目前,主要是利用災害發生前的高精度的遙感影像信息與災害發生后的高精度影像信息進行比較,通過影像特征提供參考依據。
2.2災后重建
一些受災嚴重的地區,很大一部分是因為布局規劃不合理造成的,地質災害發生后,最重要的就是科學的治理規劃。如果沒有詳細的了解清楚地質災害發生的具體情況,就無法開展下一步工作。地質災害發生后,災區的很多原始情況都會改變,若是采用傳統的人工勘測方式,就會花費更長的時間去對這些地質的變化情況進行徹底摸底調查,將會給搶險救災工作帶來很大的阻力,加強利用遙感技術,工作人員能迅速有效的掌握災區的情況,或者糾正以前的規劃中存在的失誤。根據遙感數據的監測評估結果,同時結合國家政策的總體規劃與地方的具體實施方案,為災后治理提供更科學的依據,提高治理質量。
3展望
利用遙感技術進行地質災害預測、監測和調查研究是一項規模宏大、內容豐富的系統工程,它包括監測、預報、防災、抗災、救災和援建等方面。遙感技術在減輕自然災害損害,提高治理效率方面有著十分積極的作用,遙感技術進行信息獲取、信息處理與分析、決策與應用等環節是一項宏偉而專業的工程,需要更多的技術予以支持,今后,利用遙感技術研究地質災害將更趨向于使用陸地衛星、測地衛星、定位衛星、氣象和通信衛星等多種衛星系統,并輔以航空、地面等多層次的監測,采用可見光、紅外、微波、激光等多遙感波段,進行全天候、多時相的連續觀測。只有這樣,才能讓遙感技術在未來的應用中發揮出更大的優勢,取得更明顯的經濟與社會效益。
4結束語
遙感技術是一門新興技術,在地質災害方面的預測和治理方面是有效的,而且是可行的。遙感技術可以貫穿于地質災害調查、監測、預警、評估的全過程。而今,隨著遙感技術理論的逐步完善,以及遙感圖像空間分辨率、時間分辨率與波譜分辨率的不斷提高,遙感技術必將成為地質災害及其孕災環境宏觀調查以及災體動態監測和災情損失評估中不可缺少的手段之一。但是要全面推廣遙感技術在地質災害中的應用,目前尚存在一定的困難和技術缺陷,有待于廣大遙感工作者和地質災害工作者不斷完善。
參考文獻:
[1]劉珺,賈明.淺談遙感技術在地質災害調查中的應用[J].科技情報開發與經濟,2005,(05).
[2]黃小雪,羅麟,程香菊.遙感技術在災害監測中的應用[J].四川環境,2004,(06).
[4]李志勇,陳虹,盧漢民.遙感技術在地質災害調查中的應用[J].測繪技術裝備, 2010, 12(1).
關鍵詞:遙感技術;地質災害;監測
0引言
地質災害是影響人類生存活動的最嚴重的自然災害之一,在自然的地質作用與人類活動的共同影響下產生了地質災害,地質災害有突發性的災害,如崩塌、滑坡、泥石流、巖溶塌陷等,也包括漸進性的,如水土流失、地面沉降和土地荒漠化等。為了更好地獲得地質災害信息,預防災害的發生,技術人員采取遙感技術進行災害監測、預防等工作,通過遙感技術,我們能獲得更豐富、更準確的信息,遙感技術不需要實地采樣,也不需要人工留守觀測,只需要計算機控制技術變能完成工作,而今,這已經成為監測地質災害,對滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降和土地荒漠化等地質災害防治方面實現災前預警、災情監控、災后評估的重要手段,它還為我國的經濟建設提供了參考依據,減少因地質災害而造成的損失。
1遙感測繪技術在地質災害監測中的應用
遙感技術在地質災害總的運用要最早追溯到上世紀70年代,最開始使用這一技術的國家有日本、美國、歐共體等。日本利用遙感圖編制了1∶500000的地質災害分布圖;歐共體國家則在大量滑坡、泥石流遙感應用基礎上對遙感技術進行了總結分析,指出了識別不同規模、不同亮度或對比度的滑坡和泥石流所需的遙感圖像的空間分辨率,遙感技術結合地面調查的分類方法,可以用GPS測量及雷達數據,監測到地質災害可以達到的程度。
遙感技術在滑坡災害的監測中已經得到廣泛應用,對滑坡區域的調查和監測都起到了很明顯的作用。遙感技術應用于滑坡調查研究,多使用航拍照片和陸地監測數據,以目視解譯為主,如日本利用黑白航片編制了1∶50000全國滑坡分布圖,我國的研究人員利用ETM影像對青藏公路和鐵路沿線1∶100000的滑坡以及其滑坡情況進行了調查。
地質災害是一種自然現象,一旦發生將給會人民的生命、財產帶來極大的損失,對環境、資源也有很大的破壞性。我國是受自然災害影響最嚴重的國家之一,自然災害的類型多、發生頻率高、分布地域廣、災害損失大,而如何預防和治理自然災害問題就成為我國地質工作者要面臨的重要工作,實踐證明,最有效的方法就是開展地質災害預測預報和風險區劃,為國土規劃、減災救災、災害管理與決策提供可靠依據,對危害性嚴重的地域要加強調查監督,以便避免重大地質災害事件的發生,遙感技術將在這一領域中發揮重要作用。
泥石流是一種廣泛分布于世界各國一些具有特殊地形、地貌狀況地區的自然災害。導致泥石流發生的原因很復雜,且各有特點。但導致泥石流發生的原因有兩類,即物源因素和動力因素。直接利用衛星遙感(TM)圖像解譯可獲取植被蓋度、坡面松散物量、巖石類別、構造發育程度、人為活動、匯水區大小、流域平面形態、山體坡度、溝道形態等9種影響泥石流發育的基本因素。降水強度、過程和形式則不能由遙感圖像解譯,溝床坡降可采用地形圖與遙感圖像解譯相結合的方式獲取。利用衛星遙感圖像(TM)判斷泥石流隱患區,是以隱患區與已發生區存在的共通性特征為基礎,結合地理分析法,運用形象思維,建立起泥石流隱患區遙感圖像特征,然后綜合考慮這些特征,對一個小流域是否是泥石流隱患區作出判斷。
2地質災害的治理
地質災害是一種不良的自然現象,常伴有滑坡、崩塌、泥石流等災害個體,有時這些災害個體是組合發生,在遙感圖像上呈現的形態、色調、影紋結構等均與周圍背景存在一定的區別。對于崩塌、泥石流、滑坡等都能在遙感圖像上現象出來,技術人員也能直接從遙感影像上直接判讀圈定。我們通過對遙感圖像的解釋,可以對目標區域內已經發生的地質災害以及存在的地質災害隱患進行分析,查明其分布、規模、形成原因、發育特點、發展趨勢以及危害性和影響因素。然后劃分出地質災害容易發生的曲藝,評價易發程度,為防治地質災害,建立監測指南提供依據。
2.1災害的營救
雖然地質災害不是突發災害,但一旦有地質災害發生,營救工作則成為必須及時開展的重要工作,加上營救工作需要詳細充足的資料作為依據,遙感監測數據對災害營救來說也非常重要。由于營救人員很難進入災害現場再勘查,同時要抓緊時間進行救援,此時,我們就可以通過遙感技術對受災地區進行勘測,及時有效的了解災害的情況,為救援工作的展開提供參考依據。發生災害后,時間就是生命,失去一秒鐘可能就會失去一個生命,遙感技術周期短、精確度高的特點,能為營救工作提供快速有效幫助。遙感技術通常會為我們提供,災害區域、災害范圍、建筑的破壞情況、道路的毀壞情況、氣候變化情況等。目前,主要是利用災害發生前的高精度的遙感影像信息與災害發生后的高精度影像信息進行比較,通過影像特征提供參考依據。
2.2災后重建
一些受災嚴重的地區,很大一部分是因為布局規劃不合理造成的,地質災害發生后,最重要的就是科學的治理規劃。如果沒有詳細的了解清楚地質災害發生的具體情況,就無法開展下一步工作。地質災害發生后,災區的很多原始情況都會改變,若是采用傳統的人工勘測方式,就會花費更長的時間去對這些地質的變化情況進行徹底摸底調查,將會給搶險救災工作帶來很大的阻力,加強利用遙感技術,工作人員能迅速有效的掌握災區的情況,或者糾正以前的規劃中存在的失誤。根據遙感數據的監測評估結果,同時結合國家政策的總體規劃與地方的具體實施方案,為災后治理提供更科學的依據,提高治理質量。
3展望
利用遙感技術進行地質災害預測、監測和調查研究是一項規模宏大、內容豐富的系統工程,它包括監測、預報、防災、抗災、救災和援建等方面。遙感技術在減輕自然災害損害,提高治理效率方面有著十分積極的作用,遙感技術進行信息獲取、信息處理與分析、決策與應用等環節是一項宏偉而專業的工程,需要更多的技術予以支持,今后,利用遙感技術研究地質災害將更趨向于使用陸地衛星、測地衛星、定位衛星、氣象和通信衛星等多種衛星系統,并輔以航空、地面等多層次的監測,采用可見光、紅外、微波、激光等多遙感波段,進行全天候、多時相的連續觀測。只有這樣,才能讓遙感技術在未來的應用中發揮出更大的優勢,取得更明顯的經濟與社會效益。
4結束語
遙感技術是一門新興技術,在地質災害方面的預測和治理方面是有效的,而且是可行的。遙感技術可以貫穿于地質災害調查、監測、預警、評估的全過程。而今,隨著遙感技術理論的逐步完善,以及遙感圖像空間分辨率、時間分辨率與波譜分辨率的不斷提高,遙感技術必將成為地質災害及其孕災環境宏觀調查以及災體動態監測和災情損失評估中不可缺少的手段之一。但是要全面推廣遙感技術在地質災害中的應用,目前尚存在一定的困難和技術缺陷,有待于廣大遙感工作者和地質災害工作者不斷完善。
參考文獻:
[1]劉珺,賈明.淺談遙感技術在地質災害調查中的應用[J].科技情報開發與經濟,2005,(05).
[2]黃小雪,羅麟,程香菊.遙感技術在災害監測中的應用[J].四川環境,2004,(06).
[4]李志勇,陳虹,盧漢民.遙感技術在地質災害調查中的應用[J].測繪技術裝備, 2010, 12(1).
【關鍵詞】邊坡監測;監測系統
Application of Slope Displacement Monitoring System in Geological Hazards
Chen Hao
(Xi'an Xinghang Municipal Design and Research Institute Co., LtdXi'anShanxi710000)
【Abstract】This paper introduces a slope displacement monitoring system, which can monitor the dynamic movement of rock and soil mass of slope. And ultimately the realization of digital, automated, high reliability, and can implement long-term monitoring, with early warning function of the monitoring system.
【Key words】Slope monitoring;Monitoring system
1. 引言:
隨著現代化電子信息技術的普及應用,將自動化監測系統應用于山體邊坡失穩滑坡已經屢見不鮮。位于我國云南省紅河州地質災害監測預警示范區建設項目于2014年開始實施,并在2015年度完成。
2. 紅河州地質災害監測預警示范區建設項目所應用的自動化監測系統
2.1紅河地質災害信息平臺是專門針對地質災害監測預警應用開發的專業軟件,是2013年云南省地質災害監測預警示范區建設項目第三標段監測預警系統平臺軟件的重要組成,該平臺軟件主要用于對系統的整體管理和信息智能評判。平臺通過通訊系統獲取相關的監測站數據,并進行存儲、圖形化處理和輸入輸出(無線LED顯示、無線廣播等) ,并且通過預警信息平臺對指定區域和人員相關信息。該平臺軟件為運行人員提供了保存和處理滑坡點安全信息的現代化手段,以便利用滑坡點安全監測數據和各種安全信息對滑坡點性態作出分析判斷,生成有關報表和圖形,作好滑坡點居民安全和管理工作。
2.2對紅河州區域布設滑坡專業監測預警設備進行實時監測,主要工作內容包括:
(1)對擬選定的地質災害隱患點進行現場調查或勘查;
(2)對監測預警設備安裝點位進行選擇,并對監測預警設備進行安裝、調試及防護;
(3)建立統一的地質災害監測預警信息平臺,保證監測數據及時有效傳輸到云南省地質環境監測院和州級、縣級監測預警信息平臺。
3. 技術方案
3.1根據邊坡情況及監測需求,本次監測擬設以下監測項目(見圖1):
(1)表面位移監測,即邊坡的表面三維位移量(X,Y,Z);
(2)深部位移監測,主要為了觀察邊坡體內部位移變化情況;
(3)相對位移監測,主要為地表裂縫的監測;
(4)地下水監測,主要監測地下水位、水溫等的變化情況;
(5)降雨量監測,降水對邊坡體有沖蝕作用,是引起滑坡的主要原因。
3.2表面位移監測。
(1)表面位移監測,首先在變形區外尋一穩定的地點,建立觀測墩,此點即是基準站。在變形區的關鍵點(如坡頂)建立觀測墩,即是監測站。在觀測墩上安放GNSS儀器設備,儀器設備24小時不間斷監測位置信息,并將其上傳至服務器,通過監測軟件地對基準站與監測站的數據進行解算,從而實現對整個高危坡體的高精度位移監測。
(2)表面位移監測是基于GNSS技術,其GNSS設備能夠全天候作業,幾乎不受氣候影響,各個設備間也不需通視,這就克服了傳統監測方法對地理環境依賴很大的缺點(表面位移監測設備示意圖見圖2)。
3.3深部位移監測。
(1)深部位移監測是對監測結構體內部結構的擾度變形的直接反應,是影響變形結構體穩定的重要因素。結合表面位移監測,可以立體反應結構體的變形情況。
(2)內部位移監測是通過在變形區打孔,埋設專門的內部位移監測設備,實時的采集內部位移數據發到服務器上,從而完成內部位移監測;內部位移監測主要的監測設備為固定式測斜儀,通過鉆孔方式,將測斜探頭通過連桿方式埋入地下,當壩體內部有位移變化時,測斜探頭隨之傾斜,信號電纜引入地面接收設備,從而可精確測出水平位移量ΔX,ΔY或傾角(內部位移示意圖見圖3)。
(3)每個內部位移監測點采用一組內部測斜儀,對結構體內部結構的擾度變形進行實時、連續的監測,所用設備為GN系列固定式測斜儀。監測點位的選取需要結合地質勘查報告和現場地形情況確定。在每個孔位不同深度安裝一組(N支)固定式測斜儀,儀器沿著鉛垂線的方向在變形面的指定勘測位置進行安裝。
(4)固定式測斜儀由固定式測斜儀、測桿、導向輪、連接軟纜、傳輸電纜等組成。測斜儀采用的是耐沖擊型傾斜傳感器,可靠性好穩定時間快,安裝附件少組裝方便,配合測斜管使用,可方便實現測量的自動化,廣泛適用于測量土石壩、面板壩、邊坡、路基、基坑、巖體滑坡等結構物的水平或垂直位移、垂直沉降及滑坡的監測。
3.4相對位移監測-地表裂縫監測。
(1)監測滑坡、崩塌重點變形部位裂縫、崩滑面/帶等兩側點與點之間的相對位移量,包括張開、閉合、錯動等。
(2)VW系列位移計主要以可伸縮測桿為主。安裝簡便,使用方便,待機狀態過程不消耗電能,需要監測時,通過系統軟件控制開啟即可,不需要人工進行干預。監測點數據經前端集成軟件處理。
(3)當被測結構物發生變形時將會引起位移計的位移,經萬向連軸節傳遞給二級機械負放大機構,經負放大后的位移傳遞給振弦轉變成振弦應力的變化,從而改變振弦的振動頻率。電磁線圈激振振弦并測量其振動頻率,頻率信號經電纜傳輸至讀數裝置,即可測出被測結構物的位移量。
3.5地下水監測。
(1)地下水的變化往往對災害點的加速惡化起到很大作用。因此地下水監測項目,是一項重要的監測項目。
(2)在關鍵點鉆孔,在孔內安放水壓力傳感器,當地下水位有變化時,水壓力使設備頻率發生改變,信號通過光纜傳輸至信號解調器,即可得出監測孔內的水位、水溫等參數。監測站采用VWP系列滲壓計進行測量。
3.6降雨量監測。
(1)滑坡、崩塌的發生與降雨量、降雨持續時間、降雨雨型有著密切的關系,不同雨型的降雨誘發地質災害的機制具有明顯的差異。臺風降雨型、持續強降雨型、局部暴雨型誘發地質災害的規模、時間等有著各自的特點。在變形監測點設置1個降雨量監測站,加強對變形點降雨量的實時監控,有利于分析變形體的安全情況,為災害預警提供可靠的參數。
(2)系統采用的雨量監測站由雨量計及PVC立柱墩(或鍍鋅鋼支架,視具體情況而定)等組成,雨量計采用JD系列雨量計。具有雨量數據智能采集,長期存儲和遠距離傳輸功能。
4. 結論
邊坡位移監測裝置與傳統的邊坡監測大地測量方法相比,具有以下顯著優點:
(1)邊坡內部監測可以很好的反映出邊坡內部土體地運移情況;
(2)誤差率小,避免以往測量法人為因素造成的誤差;
(3)自動化程度高,無需人為過多地操作,測量結果直接由普通顯示器顯示出來;
(4)具有預警功能。此系統可以根據現場實際情況設定初始參數定義預警界限,當信號發射裝置到達并超過預警界限時進行報警提示。
參考文獻
關鍵詞:地質監測方法、措施
一、監測技術地質災害監測技術發展及應用
狀況自20世紀50年代末期以來,現代科技成就,特別是電子技術和計算技術的成就被引用到地質工程及巖土工程中來,極大地推動了勘察測試技術的進展(魏道垛,1998)。作為工程建設重要內容的監測技術的發展與進步,加速了信息化施工的推行,反過來又迅速提高了人們對地質災害深層次的認識。
地質災害監測系統的總體結構隨著高新技術的發展,地質災害監測系統具有了一定的數字化、自動化和網絡功能。即將災害發生前的特征信息通過傳感器轉化為數字化信息,自動采集或匯集,數字化傳輸,數據庫存儲并提供使用,在全國范圍內通過互聯網實現前兆數據的分布式共享;建立多維地質災害監測系統,即三維空間和不同的時間尺度,可分為大時間尺度的面上掃描和小時間尺度的單體突發性地質災害的實時監測。大時間尺度的監測主要是以遙感(RS)為主,配合中長距離的GPS監測,主要了解大范圍地質環境演變過程,為災害危險性區劃服務。通常數月或幾年復測一次,以便掌握在不同階段地質環境的演變過程。小時間尺度的監測主要監測單體突發性地質災害,以實時自動監測手段為主,輔以個別間斷監測手段(如三角測量、水準測量、鉆孔傾斜儀測量)。
根據災害體的具體情況,選定監測內容。主要手段有位移、地電、地應力、微震、地下水位、地下水溫、水化學、地球物理探測(磁法、電法、地質雷達)等,但各單體地質災害所選用的手段不一定相同,要根據實際情況有效地組合達到最佳效果。
二、地質災害監測技術方法
1地面沉降監測技術方法
地面沉降主要誘發因素是地下水過量超采。地面沉降具有區域性,不可逆轉性,危害是長期的、永久的。我國已有50 多座大中城市出現了地面沉降,約占全國城市的30%,其中80%分布在沿海,較嚴重的是上海、天津、蘇州、寧波,內陸盆地型如內蒙呼和浩特、山西大同,沖積洪積平原如河南鄭州、安徽阜陽。對地面沉降的監測技術方法主要有地下水水位動態監測、土體應力應變分析系統、大地測量法、GPS 全球定位系統、遙感圖片解譯、標志物的絕對測量等,這些方法綜合應用,確定沉降速率,通過監測,及時采取防治措施,減少災害的進一步發生。
2地裂縫監測技術方法
地裂縫的主要監測技術方法有,大地測量法,GPS全球定位系統法,簡易人工觀測、應力計等技術方法,用于監測裂縫變化情況和地質條件的變化。根據監測數據,分析地裂縫的發育程度和發展變化趨勢,進行預測預報,采取處理措施,防止地裂縫開裂速率增大和開裂面積擴大。為城市規劃和建設提供基礎資料。
3地面塌陷監測技術方法
地面塌陷根據成因不同分兩大類,即巖溶塌陷和非巖溶塌陷(包括礦區塌陷,黃土濕陷及人防工程塌陷等)。巖溶塌陷主要發育在廣西桂林、貴州六盤水等巖溶發育地區,產生塌陷的主要原因是過量汲取巖溶水。主要監測技術方法以地下水動態監測網監測為主,以人工定期測量和水位自動記錄測量為主要方法,并觀測開采井的水的混濁度。非巖溶塌陷主要發生在老礦區和黃土地區,老礦區由于疏干開采長期地表負荷增大等原因造成突然塌陷,在老礦區和廢棄礦區上進行開發建設前,進行勘察,確定采空區范圍,利用經緯儀等進行地表變形監測;在黃土地區由于黃土的濕陷性在灌區易形成塌陷,主要靠監測黃土的含水量和飽水性來控制其塌陷。
4海水入侵監測技術方法
海水入侵主要發生在沿海城市地區,形成的主要原因是地下淡水過量開采,其次是沉積環境和人類工程建設及風暴潮等。主要監測方法為人工定期測量和取樣化驗水樣,或自動水位水質記錄儀自動監測,人工定期采集數據。主要以監測地下水水位和礦化度為主。根據水質中氯離子含量的變化,判別咸淡水的過渡帶及海水入侵的特征。氯離子濃度變化快說明海水入侵強烈,氯離子濃度變化慢說明海水入侵相對緩慢。根據監測結果采取相應的防范措施。
5 土地沙漠化監測技術方法
土地沙漠化在西北干旱地區普遍存在,監測方法主要采用地下水水位動態監測和地面GPS 監測以及遙感衛星圖片監測等。由于不利的自然條件、干旱少雨和人類不合理的開發利用土地、亂砍濫伐等造成生態環境破壞,水土流失,土地沙漠化越來越嚴重。水系的變遷和灌溉水源的減少是土地沙漠化的主要原因,所以地下水水位監測尤為重要。
三、質災害的防治對策
人類工程活動對地質災害的影響不是單向的,而是具有雙向性。關鍵在于人類對自然規律的認識、利用程度和開展工程活動行為方式的規范化、科學化程度。因此,其對策有以下幾個方面:
(1)科學論證,合理規劃要開展全面的科學論證工作,評價地質環境容量,論證工程活動對地質環境的影響程度及其相互作用,按照區域合理布局,科學規劃。
(2)加大立法、執法力度,規范工程活動行為各級政府要加強對國家已經制定的《環境保護法》、《礦產資源法》、《水法》和《城市規劃法》的執法力度。同時,也應盡快完善相關法律法規,規范工程活動行為方式,克服任意性和盲目性。
(3)認真貫徹“以預防為主,防治結合”的方針 防,不能再停留在消極被動的地位,而應當變消極為積極,變被動為主動。在人類工程活動特別是對地質災害可能有影響的活動進行之前,就要納入議事日程。對地質災害的處理也要來一個認識上的飛躍和行動上的飛躍。通常認為地質災害是“天要下雨,娘要嫁人”的事,采取的是災后救災的辦法。在科學技術相對發達和人類對地質災害規律也有相當認識的今天,要加強對地質災害的預先治理工作。把治理與開發利用有機地結合起來。
(4)開展地質災害普查工作確定災害區劃,建立數據庫和信息網絡,制定防治規劃,加強綜合治理。
(5)增加對地質災害防治工作的投入地質災害一旦發生,其社會危害和經濟損失巨大,國家與各級政府部門應站在防患于未然的高度,加大對這項工作的經費投入,以解決目前開展此項工作經費嚴重不足的狀況。
(6)加強宣傳教育,實行責任制管理要喚起人們的災患意識,提高人們對人類工程活動誘發地質災害帶來的嚴重危害的認識,切實規范人類工程活動。必須加強宣傳教育力度,形成良好的社會減災防災環境,讓全民都關心和重視這項工作,自覺遵循自然規律。同時,要實行減災防災的分級負責制,開展群防群治,實現減災防災社會化。
四、地質災害防治措施
針對轄區基本情況,要認真貫徹執行“以防為主,防治結合,群策群防”的防御工作方針,并嚴格按照以下措施做好今年的地質災害防御工作:
(一)加強領導、落實責任。地質災害防治工作是事關人民群眾生命財產安全的大事,是構建和諧社會的重要組成部分。成立了街道防汛抗旱、預防地質災害工作領導小組,建立健全地質災害防治管理體系和監測預報網絡,落實地質災害群策群防責任制,及時安排街道防汛抗旱、預防地質災害值班表,做到任務到人,責任到人。街道主任為第一責任人,負責組織落實地質災害防治措施和地質災害(隱患)點監測工作及發生地質災害后及時組織轉移群眾撤離工作。
(二)廣泛宣傳,提高全民防災意識。充分利用公開欄、宣傳欄、科普畫廊等社區文化宣傳陣地,廣泛深入地宣傳《地質災害防治條例》及地質災害防治科普知識,以此提高廣大群眾的防災救災意識和自救、互救能力。
(三)加強動態監測和險情巡查,做好預警預報。汛前,對轄區內的地質災害(隱患)點進行一次檢查,并落實好以下工作:
1、成立了街道防汛抗旱、預防地質災害工作領導小組,并充分發揮社區平安中心戶長和樓幢長的作用,切實做好地質災害的預防、信息反饋、宣傳等工作。
2、落實社區地質災害(隱患)點監測人員,并制定和完善社區地質災害(隱患)點的防治工作預案,使受地質災害威脅范圍內的每個居民了解災害隱患、撤離路線、防災避災措施等事項。
3、各社區要督促居民、基層單位加強對地質災害(隱患)點的監測,尤其是汛期加強監測頻率,密切觀察地質災害的發展趨勢,并做好記錄。發現異常情況立即向上級部門及領導報告,如情況緊急要立即報告,并迅速組織人員撤離。
4、加強對地質災害(隱患)點的險情巡查,做好防范突發性地質災害工作,并做好值班記錄。對重點的地質災害隱患點,要及時協調有關單位,落實群測群防責任制,并采取有效的減災措施。
5、要建立地質災害氣象預警預報機制。當天氣情況發生變化時,立即將相關信息通知到轄區各有關單位、企業、地災監測人和受威脅的群眾,并做好有關防災減災工作。
(四)嚴格汛期值班和災情速報制度。地質災害具有突發性的特點,要做好應急搶險救災工作。轄區企、事業單位要嚴格實行值班報告制度,及時上報值班電話和值班人員表,以便在災害發生后能在第一時間知悉災害情況,確保上報下達、傳遞到位。一旦發現地質災害險情,要按照分工要求,立即協調有關單位,做好應急和搶險救災工作,采取有效措施,防止災情進一步擴大,力爭最大限度減少損失。
關鍵詞:滑坡 地質災害 監測 安全
中圖分類號:P642.22 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2013)05(c)-0000-00
1 監測工作的任務和目的
大化瑤族自治縣都陽鎮武城村孟兀屯滑坡目前雖然整體處于暫時穩定性狀態,但在不利工況下處于臨界穩定狀態,一旦失穩,其危害性極大。因此,系統監測的意義十分重要。監測工作的主要任務是對滑坡體進行變形監測、施工安全監測、防治效果監測。在施工期間,監測成果作為判斷滑坡穩定狀態、指導施工、反饋設計和防治效果檢驗的重要依據。在充分利用現有監測設施的基礎上,突出重點,建立較完整的監測剖面和監測網,使之系統化、立體化。監測應達到以下目的:(1)形成立體監測網。(2)在綜合防治之前,通過系統監測,可對滑坡的穩定狀況及時綜合分析,對其險情及時進行預測預報,為制定防災、減災對策,為優化綜合綜合防治工程設計提供可靠的依據。(3)在綜合防治期間,進行跟蹤監測,及時反饋綜合防治的效果及存在的問題,超前預報,確保施工安全。(4)反饋設計、指導施工,以利于優化設計方案、節省工程投資,為綜合防治的有效實施提供資料。(5)綜合防治后,對監測資料及時進行分析評估??偨Y規律,提出協調人類工程活動與地質環境的措施。
2 監測設計方案主要技術原則
2.1 監測原則
充分利用現有監測設施及監測資料,建立系統化、立體化監測系統,在防治工程施工全過程及時量測和預報滑坡的變形及地下水等變化情況,確保施工安全,并為長期穩定性預測研究提供資料。全過程監測包括滑坡變形監測、地下水動態監測、施工安全監測、防治效果監測,以監測效果作為指導施工、反饋設計和防治效果檢驗的重要依據。變形監測、地下水動態監測、施工安全監測、防治效果監測的設施應盡可能統一考慮和利用。方法選定和儀器選擇要考慮其能準確反映滑坡的變形動態,并節省投資。
監測儀器的選擇應遵循以下原則:(1)儀器設備性能應符合各監測方法的要求,具有可靠性和長期穩定性;(2)儀器有能與滑坡變形相適應的足夠精度、靈敏度及相應量程;(3)現場使用比較方便、簡單;(4)儀器不易損壞,在長期監測中具有防風、防塵、防雨、防潮、防震、防雷、防腐等與環境相適應的性能。
2.2 監測工作現狀
根據現場調查,目前滑坡尚未建立地面變形監測網點、地表裂縫動態監測點和地下水位變化觀測點。
2.3 滑坡監測工作設計
2.3.1 監測工程布置
主要設置項目為坡面位移觀測、支擋結構應力觀測。坡面位移觀測沿坡面水平方向每隔50m設置一個觀測斷面,每個觀測斷面沿高程每隔10m設置一個觀測點(滑坡處與滑坡位移觀測結合,相應觀測點加密)。大化瑤族自治縣都陽鎮武城村孟兀屯滑坡治理工程共計位移觀測點13個,地表變形監測點8個,見表2-1。
監測網點工程量表 表2-1
監測項目
監測儀器
監測點數
監測目的
地表監測控制點
全站儀
1臺
3
用于地表位移監測
抗滑樁位移變形監測點
全站儀
1臺
2
用于抗滑樁位移監測
擋土墻變形監測點
全站儀
1臺
2
用于擋土墻位移監測
地表變形監測點
全站儀
1臺
3
監測地表位移
2.3.2 施工期間監測
由單位施工單位實施,地質巡查每天進行,隨時掌握坡體變形動態特征,用以知道施工,防止因施工造成災害。重點對截排水溝、坡上樓房墻柱和地面進行巡視檢查,檢查是否有墻體裂縫、墻體和柱體是否出現傾斜變形,滑坡坡面是否出現地裂縫、變形、下錯等異常現象,以及抗滑樁是否出現變形等。雨季期間加強巡查。
2.3.3 施工完成后的后效監測
應委托有資質監測單位派專門的監測人員進行簡易監測,以地質巡查為主,輔以少量儀器監測。所有監測樁務須采用強制對中螺栓以保證監測精度。
(1)抗滑樁墻頂及坡體變形監測。根據情況可采用橫視準線法和極坐標法觀測。橫向視準線法觀測:是在坡體兩側邊界外的穩定滑坡上,分別設置鏡樁和照準樁,利用經緯儀定期觀測坡體表面上的觀測樁偏離鏡樁與照準樁之間的視準線的距離來確定坡移狀況。橫向視準線布設:由置鏡樁、照準樁、觀測樁、護樁和水準基點組成。置鏡樁:是一條視準線的基樁。樁位根據坡體兩側界外的地形、地質情況而定。一般距潛在或變形中的滑體周界15~30m,大體接近滑坡地面高程,仰、俯角不超過30°,與照準樁距離50m以上。照準樁:樁規格、樁體選擇、布置要求大體與置鏡樁相同。只是樁頂露出地面0.4m,用黑白將樁繪成四份,其中線與樁頂中心的十字線處于同一視線上,并與置鏡樁保持良好的通視,形成觀測其它變形樁的基準線。觀測樁:它是坡體運動的標志,置于坡體表面。觀測樁示意圖如下(圖1.2-1):
圖1.2-1觀測樁示意圖
由經緯儀在置鏡樁處,通過照準樁觀測坡體上各觀測樁的位移情況。
水準基點樁(可由置鏡樁代替):對觀測點的高程變化進行水準測量,了解坡移后的高程變化情況。
橫向視準線法觀測的數據,能夠直觀的顯現出坡體周界及坡體變化的情況。因此野外觀測后及時對原始資料進行整理,將水平位移、垂直位移值填記在“坡體橫向視準線觀測報表”中,并繪制歷時位移曲線圖。若發現坡體運動可能帶來危險時,必須立即報告,防止發生惡性事故。
(2)觀測周期。在施工完成后,連續觀測兩次(5天內),觀測年限不少于一個水文年。觀測周期與降雨期相關,旱季時間隔長,雨季期間隔短;位移觀測旱季為1次/月,雨季1次/15天。
(3)成果整理與預測預報。監測數據要求當天及時整理,內容包括數據檢查、校核、誤差處理、繪制時序曲線,并根據分析結果及時預測預報。
(4)監測設施運行與維護。監測儀器長期不使用時,應按照使用說明書要求定期檢測,其技術指標應符合質量標準的要求;長途搬運時,儀器應裝在有防震措施的儀器箱內;在測量應對監測設施(如應力監測和地面位移觀測點、監測儀器、裝備等)進行檢查、維護和保養,以消除認為因素的影響而使監測結果失真,保證監測設施性能優良、穩定和監測結果的真實、客觀。
(5)監測數據采集。監測數據應及時整理,包括檢查、效核,繪制時值曲線圖,對數據作周期分析與相關分析,并根據分析結果及時預報位移動態。①數據采集時間間隔:施工期安全檢測24小時,防治效果檢測為7~10天,長期監測為半個月,在外界擾動較大時,如暴雨期間,應加密觀測次數;②監測工作須定期進行,數據采集必須做到及時、準確;③采集到的監測數據必須現場作好記錄和整理工作;④采集到的數據必須及時作好分析和備注工作,分析采集到的數據的實際含義,是否具有偶然性,同時作好監測時間、天氣等備注工作。⑤不同的監測對象和設備,監測時間的長短、周期和頻率是不一樣的。因此,監測數據的采集密度應與監測對象的監測周期和頻率相匹配;⑥監測數據的采集應盡可能采用自動化方式。監測單位須定期向建設單位、監理單位、設計單位和施工單位提交監測報告,必要時應提交實測監測數據原始資料。
3 結語
在地質災害治理過程中,會出現各種各樣的安全隱患,所以在治理過程中對安全需要更加加強管理,開展多方面的監測工作,有步驟合理的開展工作,保障各方面人員的生命安全,測算地質災害治理效果。
參考文獻
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關鍵詞:赤城縣,地質災害,發育特征,防治對策
中圖分類號:F407文獻標識碼: A
1調查區概況
赤城縣位于河北省的西北部,東與承德豐寧、北京懷柔接壤,南與懷來、北京延慶毗鄰,西與崇禮、宣化交界,北靠壩上沽源。國土總面積5288.66Km2,其中山間河谷地帶和盆地面積528Km2,中低山地面積4760.66Km2。赤城縣屬燕山西支余脈,由西北向東南傾斜,整個地形中低山起伏較大,平均海拔1000m。境內出露巖性復雜,地質構造復雜,在地層巖性、地質構造、降雨和人類工程活動的影響下,地質災害頻發。本文以赤城縣1:5萬地質災害詳細調查為基礎,采用專業調查與地方政府部門參與相結合的方法,旨在查清工作區所有地質災害類型、分布、危害對象,為監測預警、應急處置、地質災害防治提供依據。
2地質災害現狀
赤城縣地質災害有泥石流、崩塌、滑坡三種類型,共有地質災害點101處,其中泥石流73處、崩塌27處、滑坡1處。規模以中小型為主,其中大型1處,中型22處,小型78處。
赤城縣101處地質災害點危害對象主要為村莊、農田、公路。赤城縣地質災害共威脅776戶、2350人、財產3944萬元。地質災害險情等級多為小型-中型,險情等級大型的8處、中型38處、小型55處。
3地質災害分布規律
3.1 空間分布規律
赤城縣地質災害主要分布于侵蝕構造中山區、低山區:101個地質災害點中82處分布于侵蝕構造中山區 ,19處分布于侵蝕構造中低山區。赤城縣北部中山區地形切割強烈,溝谷發育,巖石風化強烈,節理裂隙發育,褶皺密集,斷裂發育,降水集中,滑坡、崩塌及泥石流地質災害發育。南部低山丘陵區人類工程活動強烈,地質災害較發育。
3.2 時間分布規律
從時間分布來看,區內地質災害的發生主要集中在每年5~9月,尤其是7、8月,并具有與大雨、暴雨同期或略為滯后的特點。降雨、震動、凍融和削坡卸荷是地質災害發生的主要原因,工程建設(如公路、水電施工)爆破震動也是重要的影響因素。
4地質災害發育特征
4.1 滑坡規模小,險情等級為小型,欠穩定。
本次調查發現滑坡1處,為赤城縣茨營子鄉千松臺大柵子滑坡,形態呈凹形,控制結構面為巖土結合面,巖土體有明顯蠕動,規模為小型,威脅2戶7人,險情等級為小型,欠穩定。
該滑坡后部為陡崖,為自然巖質,確定此處為滑坡后緣,陡崖下部為碎石土,構成滑體,坡度30°~60°,堆積體坡腳為前緣,堆積體兩側為基巖出露的斜坡?;抡w上呈長舌狀,縱向長約25m,橫向寬約100m,平均厚度約10m,體積約2.5萬m3。
4.2 崩塌規模小,險情等級中、小型,控制結構面為節理裂隙面,變性破壞跡象為剝、墜落、拉張裂縫為主。
赤城縣有崩塌27處,占全縣災害點總數的26.73%。主要分布于背斜、向斜軸部、斷裂帶附近及河流溝谷兩岸陡峻斜坡上,崩塌主要發育在山體斜坡的中部、頂部、河谷兩岸,長期構造、侵蝕作用下形成的一系列的孤立山峰、陡崖上,在降雨、凍融、震動等作用誘發因素下,極易形成崩塌,對分散農戶造成極大隱患。除此而外,各級公路邊坡開挖形成的高陡斜坡,由于差異風化,下部軟弱巖層抗風化能力弱,形成凹巖腔,使上部堅硬巖石突出失去支撐,在重力作用下,被卸荷裂隙及層面,構造裂隙切割貫通形成崩塌。
赤城縣崩塌中自然土質崩塌6處、人工土質4處、自然巖質14處、人工巖質3處。現狀基本穩定或欠穩定,發展趨勢多屬欠穩定~不穩定。調查區崩塌以傾倒式和滑移式為主,崩塌運動形式多為崩落式和滾動式。
赤城縣崩塌主要發育于太古界變質巖基底、早元古界樣墩組、侏羅系、第四系地層中,巖性以變粒巖、變質斜長花崗巖、流紋巖、凝灰巖、白云巖為主,巖體呈碎裂狀,少量塊狀。
4.3 泥石流規模中、小型,險情等級中、小型,易發程度多為易發、低易發。
赤城縣泥石流規模以中、小型為主,中型泥石流17處、小型泥石流56處。險情等級多為中、小型,其中大型8處、中型31處、小型34處。易發程度多為易發、低易發,其中極易發1處、易發20處、低易發52處。
泥石流的形成主要受地形地貌、松散物源及水動力條件控制。赤城縣境內溝谷發育,支溝較多,兩岸地形陡峭,橫剖面多呈“V”、“U”形,縱剖面呈階梯狀,溝床縱坡降較大;構造作用強烈,巖體較破碎,大量松散堆積物堆積于溝谷中,暴雨時容易誘發泥石流。據本次調查,泥石流一般沿區內河谷兩岸分布。
赤城縣泥石流多屬山區暴雨型泥石流;物質組成以泥石流為主,多屬稀性泥石流;從泥石流發展的階段劃分,多處于發展期;根據泥石流易發程度判定標準,易發綜合指數在64~129之間,易發程度多屬易發。
5地質災害防治對策建議
根據地質災害形成的地質環境條件、易發區特征,結合國民經濟與社會發展規劃,對赤城縣進行地質災害防治分區。赤城縣可劃分為地質災害重點防治區、次重點防治區和一般防治區。
針對重點防治區和次重點防治區主要防治措施是:
(1)在潛在危險較大的地質災害點周圍要建立地質災害醒目標志;
(2)對存在潛在危險的地質災害點要統籌規劃,有針對性地分期分批進行工程治理;
(3)加強本區生態環境系統的建設,加強生物工程治理措施,植樹造林,綠化荒山,增加水土保持;
(4)對新建、擴建工程,要加強審批手續,統一規劃,合理開挖坡腳;不在泥石流溝谷流通區及溝口堆積區興建房屋等工程。
一般防治區主要防治措施是加強生態工程建設,減少水土流失,加強對國土資源綜合開發整治。
參考文獻
[1] 張雷,馬曉.滑坡和泥石流災害防治的研究[J].地球.2013(11).
[2] 褚宏亮.我國地質災害防治工作現狀[J].中國城市經濟.2011(27).
作者簡介:
【關鍵詞】地質雷達道路路基裂縫檢測
中圖分類號:TV543文獻標識碼: A
1 前言
地質雷達在工程地質勘察、隧道地質超前預報、管線探測和路基質量檢測中被廣泛應用[1],但在天津及其周邊軟土地區工程中應用地質雷達進行檢測的實例并不多見。本文以具體的工程實例為基礎并結合場地地質條件,詳細闡述了地質雷達探測的整個過程,為該地區地質雷達的應用積累經驗。
2 地質雷達探測原理
探地雷達由地面上的發射天線T將高頻電磁波(主頻為Hz)以寬頻帶短脈沖形式送入地下,經地下目標體或不同電磁性質的介質分界面反射后返回地面,為另一接收天線R所接收,而其余電磁能量則穿過界面繼續向下傳播,在更深的界面上繼續反射和折射,直至電磁能量被地下介質全部吸收。
雷達所記錄的回波走時t是從雷達剖面上讀取的。設發射天線T與接收天線R的中點為記錄點,則測線上各測點的接收天線所接收的反射波均記錄在各自記錄點的下方,從而形成雷達剖面[2]。在雷達剖面上,橫坐標為測點點位,縱坐標為雙程走時,各點的反射均以波的形式被記錄下來。波形的正、負峰分別以黑、白色表示,或以灰色或彩色表示。這樣,同相軸、等灰度或等色線即可直觀地表示地下反射界面的形態及深度變化。
探測的雷達圖形常以脈沖反射波的波形形式記錄,以波形或灰度顯示探測雷達剖面圖。地質雷達探測數據的解釋包括兩部分內容,一為數據處理,包括消除隨機噪聲壓制干擾,改善背景,控制增益以補償介質吸收和抑制雜波,進行濾波處理除去高頻,突出目的體,降低背景噪聲和余振影響[3];二為圖像解釋,通過目標體與其周圍環境的電性差異,只要有電性差異界面,就會形成反射層,由此在雷達波圖像上形成可以區分的異常信息特征[4]。通過對異常特征的解釋和分析,就可以認識地下土層的差異變化。
3 工程實例
3.1 工程概況
廊坊市某產業示范區某道路為新建道路,場地原為林地。地質勘察報告顯示,場地10.0m以上均為粉土層,地下水位位于地面以下6.0m處。道路路基施工完成后又開挖管溝,鋪設管線并回填素土。2個月后在K6+620~K8+620段上行方向機動車道第二與第三車道間產生縱向裂縫,裂縫最大寬度約2cm。裂縫及管線相對位置詳見路基橫斷面示意圖,如圖3.1所示。
圖3.1 路基橫斷面中裂縫位置示意圖
為查明裂縫產生原因,工程項目部委托我院對本段路基工程進行了地質雷達檢測。
3.2 檢測工作方案
本次檢測采用瑞典MALA公司生產的RAMAC探地雷達,并使用CUII型主機搭配100MHZ屏蔽天線進行探測,該天線的有效探測深度可達20.0m。
為探測裂縫兩側路基土的差異,將地質雷達測線布置成與裂縫走向方向正交,雷達測線間距約為200.0m,共設置測線10條。受場地限制,單條測線長度約為11.0~ 21.0m。同時為探測裂縫走向方向路基土差異,并為了與其他測線進行對比驗證,本次檢測在裂縫寬度較大地段增設了兩條長度約為200.0m的縱向測線。測線具置及走向如圖3.2所示。
圖3.2 測線位置及走向示意圖
3.3 現場測試成果分析
從雷達剖面圖中可以清楚的看到路基的土層分布情況和底部界面,經過數據處理,得到12條測線的雷達剖面圖,現取具有代表性的五條測線對雷達剖面圖的典型特征分析如下:
3.3.1 測線1、測線4和測線9地質雷達剖面
圖3.3依次為測線1、測線4和測線9的雷達剖面圖,圖中各測線的標記(符號為:)從左到右分別為裂縫位置、埋管位置及道路外邊緣位置。
圖3.3測線1、測線4和測線9的地質雷達剖面圖
如圖所示,測線1地質雷達剖面圖中裂縫位置兩側雷達信號變化明顯,主要表現為同相軸中斷、分叉[5]。這表明裂縫左右兩側填土密實度存在差異,尤其是在埋管位置下部雷達信號反應較強烈,推斷該處填土的含水率較高。
從測線4雷達圖像中可以看出裂縫右側第三車道路基7.0m以上填土雷達信號雜亂,相位變化明顯。推斷該處填土含水率相對裂縫左側第一、第二車道路基土含水率變化較大,并且填土不密實。
測線9在4m及8m處均出現同相軸錯斷,表明填土密實度在兩處位置均發生變化,裂縫位置右側第三車道路基土雷達信號反應較強烈,且頻率較低。推斷該處地層含水量相對變化較大。
3.3.2 測線11與測線12地質雷達剖面
圖3.4依次為測線11和測線12的雷達剖面圖像。其中,測線11位于第三車道平行于裂縫走向;測線12位于第二車道平行于裂縫走向。
對比圖中兩組雷達圖像可以看出,測線11埋深7.5m以上及測線12埋深4.5m以上地層土質與其下段地層土質差異明顯。主要表現在上部土層雷達信號反射強烈,反射波頻率較低,而下部土層雷達信號穩定,無明顯變化,這說明上部土層密實度相對較低。這與甲方提供的測線11處填土厚度約7.0m,測線12處填土厚度約4.0m,其下為原狀土層的地層信息相符。
圖3.4 測線11和測線12的地質雷達剖面圖
4 結論
4.1 地質雷達檢測表明,產生裂縫的原因是由于裂縫兩側路基土的含水率和密實程度不同,從而引起路基土的不均勻沉降,并最終導致路面產生縱向裂縫。
4.2 路面裂縫左右兩側雷達信號存在明顯差異,特別是在裂縫寬度較大位置的測線,主要表現在同相軸相位錯動和雷達反射信號強弱的變化。這些變化說明,裂縫兩側路基土密實度不同,并且從雷達圖像中推斷,裂縫左側第一、第二車道路基土的密實度要高于右側第三車道路基土的密實度。
4.3 路面裂縫右側第三車道路基土雷達信號反應較強烈,且反射波頻率較低,推斷此處2.5m~7.0m處路基填土層含水率相對較高。
4.4 通過分析在裂縫左右兩側設置的測線11與測線12,得出在4.5m以上兩條測線雷達圖像的變化基本一致,雷達圖像的差異主要表現在地面以下4.5m~7.5m處的土層,這與甲方提供的地層情況相符并且進一步驗證了裂縫兩側路基土的密實度和含水率的差異。
4.5 本次檢測結果表明,在天津及周邊軟土地區應用地質雷達進行檢測是適宜的,并且檢測的準確性較高。
參考文獻
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近年來,地質災害預警將地質災害防治工作從被動防御轉變為主動預測,省內已建立多個地質災害預警系統,這些系統多利用地質災害氣象預警方法進行區域或片區地質災害預警,客觀上提高了地質災害防治水平。但需要看到,地質災害預警在取得重要成果的同時也存在諸多問題:重視區域地質災害預警,單體地質災害預警缺乏;重視地質環境研究,地質災害誘發機理研究缺乏;重視地質災害監測,監測數據系統性科學分析缺乏。本文針對以上幾個問題重點對佛山地區的崩塌、滑坡和地面塌陷地質災害的預警方法開展探索,以期達到提高地質災害預警準確性的目標。
關鍵詞:
地質災害;預警;準確性;佛山
1關于地質災害精確預警的幾個關鍵問題
地質災害的精細化預警已成為熱點,地質災害預警定時、定點、定量是技術人員的最高目標,也是地質災害防治工作的迫切需求。作為一名地質災害監測預警地質人員,常有以下三點思考。(1)單體地質災害預警的可行性:地質災害具有突發性,這種突發性常常被形容為不可預測性。眾所周知,控制地質災害的因素較為復雜,地質災害的形成受地質環境和動力因素控制。地質環境包括地形地貌、地層巖性、地質構造等,是地質災害孕育、形成、發生的物質基礎,是內在條件。動力因素又分自然、人為兩種,自然因素如活動斷裂、地震、大氣降水、地表水、地下水等動力因素,人為因素如水利、礦山、交通、城建等人類工程經濟活動,常常作為地質災害的誘發因素。不同的地質環境和誘發因素,導致不同類型的地質災害,其發育分布特征也不同?;仡櫧甑刭|災害防治工作,我們已經較好掌握區域地質災害發生、發展規律,并較為成功地做出區域地質災害預警,取得顯著效果;再者,在地質災害防治工作中,已經積累大量案例和數據,諸如地質災害的發生與降雨量關系密切,巖溶地面塌陷與地下水位劇烈波動關系密切等規律,只是目前對這些規律的內在機理尚有模糊之處,只要進一步掌握這些規律,單體地質災害的發生絕不再作為隨機事件看待,而是有其必然性,單體地質災害預測是可行的。(2)地質災害誘發因素在地災預警中的重要性:地質災害精確預警之所以難度如此之大,很大原因是因為控制因素極多,但將這些因素分類視之,無外乎包括兩大類,即地質環境條件及誘發因素,其中地質環境條件中絕大部分條件在短期內是相對穩定的,如地質構造、地層巖性等,那么問題可以簡化為,在怎樣的誘發因素下,該處地質災害監測點會發生地質災害。在佛山地區,前輩多年的工作經驗表明,絕大多數崩塌、滑坡等地質災害與降雨量密切相關;絕大多數地面沉降、地面塌陷由地下水位波動誘發;只要抓住誘發因素這一變量同地質災害發災的關系,地質災害精確預警將成為可能,地質災害預警應用價值將得到巨大提高。(3)地質災害監測數據的積累和應用:毫無疑問,探索誘發因素與地質災害的內在機理是困難的,需要大量的統計數據支撐,而這些數據主要來源于地質災害監測。地質災害的監測手段是多樣的,監測內容包括降雨量、地下水位、應力變化等,以佛山市地質災害監測預警系統為例,降雨量監測已形成精度較高的監測網,數據密度、數據傳輸都已較為先進。地下水監測也已在全市范圍內開展,部分實現自動監測,監測精度和密度均較高。除此之外,重點監測點還安裝滑坡探測儀、實時視頻監測等設備,取得較好監測效果。與此同時,我們也注意到,監測工作還需解決兩個方面的問題,一是數據的系統性不足,若開展誘發機理研究,數據需要配套成系統才有研究價值,如研究土質邊坡崩塌、滑坡與降雨量的關系,對土壤含水率等土體力學性質的監測和土體應力的監測顯得較為重要,這樣才能形成數據鏈,便于用于數據分析;二是現有的監測數據分析利用程度不夠,多注重于數據本身,而缺乏挖掘數據信息,如某監測點發災前降雨模式的數據分析,由地下水水位變化體現的水力特征參數變化等。
2崩塌、滑坡地質災害預警
地質災害特征:佛山地區崩塌、滑坡地質災害與降雨量高度相關,降雨成為主要誘發因素。多年監測資料表明,區內崩塌、滑坡地質災害絕大部分為降雨型地質災害。以南海區崩塌地質災害為例,崩塌地質災害發生時間主要集中在降雨量較多的5~10月(圖1),占災害總數的90.6%。地質災害精確預警探討:①預警方法的選?。横槍Ψ鹕降貐^崩塌、滑坡地質災害多為降雨誘發型這一顯著特征,可采用聯合概率法,探索對區內地質災害監測點進行單點精確預警,初步構思如下:該方法以單個斜坡單元為預警單元,以地質災害潛勢度為基底概率,以地質災害觸發條件與降雨的耦合作用形成的聯合概率作為增量概率。降雨誘發地質災害是概率事件,通常認為地質災害發生的概率由以下兩部分構成:一是地質環境內部條件形成地質災害的可能性,即潛勢度;二是降雨與地質環境相互作用增大了地質災害發生的可能性,以此構建地質災害氣象風險預警公式,計算預警指數,進行分級預警,模型可表達為:P=f(P0,P)=P0+f(G,R)。式中:P——地質災害發生概率,即預警指數;P0——非降雨情況下地質災害發生概率,即潛勢度;P——降雨誘發地質災害的增量概率;G——與地質災害有關的環境因子;R——降雨量;這里關鍵點在于特定斜坡單元降雨量閥值的選取,基于地質環境條件越好、引發地質災害所需要的雨強或雨量就越大,地質環境條件越惡劣、較小的雨強或雨量就可能引發地質災害的基本認識,根據長期地質災害雨量監測數據分析得到降雨量與地質災害發災概率曲線,從而根據雨量得到增量概率。降雨量統計有多種指標,常用的有小時降雨量、日降雨量、7天累計降雨量、有效降雨量等,目前已知有效降雨量較好適用于佛山地區,但衰減系數尚需大量數據調整最終確定。②地質災害監測數據的分析和積累:預警精確程度很大程度依賴于地質災害監測數據分析,根據各斜坡單元的特點選擇系統配套的監測手段較為關鍵,如土質邊坡中對土壤含水率等土體物理力學特征數據的監測,巖質邊坡中對地下水壓力的監測、滑動面應力監測等將為降雨誘發崩塌、滑坡內在機制分析提供依據。此時將反映氣象降水量和水文飽和情況的飽和因子之間的關系式和反映飽和情況與斜坡穩定性之間關系的進行聯立,即得到降水量和穩定性之間的關系式,即氣象-水文-地質之間的耦合關系。
3地面塌陷地質災害預警
地質災害特征:佛山地區地面塌陷絕大多數為巖溶地面塌陷,分布于巖溶發育區,多為覆蓋型巖溶。巖溶地面塌陷險情等級小型、中型、大型和特大型均有分布,地面塌陷誘發因素以地下水位劇烈波動為主。地下水動力變化引發潛蝕效應、真空吸蝕效應等應力作用,導致巖溶地面塌陷。地質災害精確預警探討:①預警理論依據:巖溶地面塌陷本質為力學失衡致塌(圖2),地下水位下降表征為臨界流速,對于不同的塌陷土體,由于其滲透性、水位、內摩擦角、內聚力C、塌陷土體半徑等因素的不同,其致塌臨界流速也不相同,形成巖溶塌陷的可能性也不相同。當塌陷土體的滲透性很低時,地下水在土體內向下滲流的水頭損失Hw將較大,甚至與地下水面至土洞頂部的距離h2極為接近,這時,致塌臨界流速較小,發生整體塌陷的可能性較大。當塌陷土體的滲透性較好時,水頭損失Hw將較小,致塌臨界流速相對將較大,塌陷土體發生整體塌落的可能性相對較小,但此種情況中,往往容易由于潛蝕作用而形成土洞或使土洞擴大,逐漸造成地表塌陷。②預警臨界因子及地下水動力監測:由上述理論分析,可選取臨界流速作為判據之一,通過對基巖面上覆土層的滲透變形實驗,得到臨界流速實驗值,經過大量實驗數據分析,綜合得到臨界流速作為判據。當地下水監測網獲得數據后,可通過地下水位變化實時解算地下水流場中各點地下水流速,通過與臨界流速對比,判斷是否預警。由此避免將單一地下水監測井水位波動大于某一定值作為預警判據的片面性。值得注意的是,通過大量巖溶塌陷案例分析,當地下水位位于基巖面上下3m波動時,發生地面塌陷的概率較高,通過巖溶調查,可得到區域內基巖面埋深數據,將其與地下水位對比,即可對某一區域提前做出預警。兩個判據的聯合使用,將使得巖溶地面塌陷預警精度進一步提高。
4結語
為有效防治我村地質災害,避免和減輕地質災害造成的損失,編制人民生命和財產安全,根據國務院《地質災害防治條例》和南平市、武夷山市的部署,結合××村實際,制定本預案。
一、工作機構和職責
1、應急工作組:在鄉鎮政府防災搶險指揮部的領導下,村成立應急工作組,組長由×××(村主任或村書記)擔任,成員有×××…(村兩委、各村民小組組長和國土資源協管員)。應急工作小組的職責是:向村民宣傳地質災害防治的基本知識,公布本預案;基本落實地質災害群測群防工作的各項措施;做好突發性地質災害應急處置和搶險救災工作。
職責分工:
(1)組長:負責組織、指揮、協調本村地質災害群測群防和突發性地質災害各項應急處置工作;負責地質災害災情報告,在強降雨期間執行“零報告制度”;負責向村民公布本預案。
(2)民兵營長:負責組織搶險小分隊及其人員分工;組織地質災害臨災搶險、排險。搶險小分隊由×××…組成。
(3)村國土資源協管員:負責本村地質災害氣象預警信息;監督監測點監測人和地質災害易發地段巡查人做好監測和巡查工作;負責地質災害點監測資料和地質災害易發地段巡查資料的整理、匯總和上報工作。
(4)村民小組組長:負責組織本村民小組范圍地質災害點監測和地質災害易發地段巡查;負責臨災時組織受威脅群眾撤離;負責及時向應急工作組組長報告地質災害災情。
(5)應急工作組其他成員:負責物質保障、災民安置、救護和汛期值班等項工作各村根據實際進行分工。
2、村(組)兩級巡查小組:村兩委、村民小組長、基于民兵和受影響的村民分別組成村(組)級巡查小組。巡查范圍見村(組)地質災害應急預案表。
二、防災搶險
1、汛期值班人員表
值班人姓名
電 話
值班人姓名
電 話
注:值班采取一人一班制,具體以當時安排為準。
2、地質災害點監測、易發地段巡查防災避險[見附表一、二]。
3、預警及搶險救災措施
當本村遇大雨以上強降雨和接上級地質災害預警預報,立即加密地質災害點監測、加強地質災害易發地段巡查。特別是要加強房前屋后高陡邊坡、房前屋后大于25°以上的土質斜坡、溝口及溝邊低洼地帶的巡查、排查。發現險情征兆,立即組織受影響群眾撤離,并及時上報。疏散安置地點必須在汛期前實際調查選點,確保安全。劃定臨時危險區,在危險區邊界設置境界,同時明確具體監測人。在強降雨過后,根據地質災害點具體情況,采取修建地表排水溝、埋實裂縫等簡易治理措施。
4、監測、巡查要求
旱季每月監測、巡查一次。汛期4月1日 10月15日每15天量測、巡查一次,若發現監測地質災害點有異常變化和暴雨天氣前后,應加密觀測次數,每日觀測次數不少于3次;易發地質災害地段巡查不少于2次,并通知受影響村民加強觀察、巡查,發現險情立即報告。監測、巡查必須做好數據記錄、歸檔。
5、災后處理
災情發生后,村應急工作組將與上級部門一道做好災區群眾的思想工作,安定群眾情緒,并妥善安置受災群眾,及時組織災區群眾開展自救。
三、保障措施
1、組織到位。做到機構落實、組織落實、人員落實,不斷把村地質災害防治工作納入規范化、制度化的管理軌道。應急工作組成員、搶險小分隊成員、村(組)兩級巡查小組成員于每年3月底前完成調查補充,修改本預案,并向村民公布。
2、宣傳到位。向村民宣傳地質災害防治的基本知識,公布本預案,充分認識防御地質災害工作的艱巨性、重要性,提高村民的自我防范意識。
3、措施到位。地質災害點“防災明白卡”、“避險明白卡”發放到位;地質災害點監測到位、易發地質災害地段巡查到位;汛期前組織對避險路線、臨時安置點進行勘查,并向村民公布。
4、物質到位。每個村民小組購鑼一面、鑼錘一把、雨衣一套、手電一把、應急燈一盞、鏟兩把(具體數量由村組具體實際確定)等必備物質設備,并由×××(專人)保管。
社區在街道辦事處防災搶險指揮部的領導下,成立社區應急工作組,并按本提綱制定相應預案。
附表一
×××村×××自然村(組)地質災害隱患點監測、避險表
序號
地質災害點名稱
受威脅范圍
監督監測責任人
監測責任人
預警信號人
撤離路線
安置地點
戶數
人數
姓名
聯系電話
姓名
聯系電話
姓名
聯系電話
1
2
3
4
5
…
合計
備注:1、疏散指揮人: 電話: ;2、預警信號:鳴鑼;3、險情上報人: 電話:
附表二
×××村×××自然村(組)地質災害隱患點監測、避險表
序號
易發地質災害
地段名稱
受威脅范圍
監督監測責任人
監測責任人
預警信號人
撤離路線
安置地點
戶數
人數
姓名
聯系電話
姓名
聯系電話
姓名
聯系電話
1
2
3
4
5
…