GPS在三峽庫區開縣大榜 8社滑坡監測中的應用

王剛 楊強 李強

我國是一個地質災害多發的國家，隨著經濟建設的蓬勃發展，交通、水利及資源開發等工程項目的大量實施以及自然環境變化影響地質災害呈現不斷增加的趨勢，尤其是滑坡地質災害最為嚴重，其分布廣、危害大已經嚴重制約著社會經濟的發展，同時對人民的生命財產構成了巨大的威脅。三峽庫區目前是我國滑坡地質災害發生數量最多、危害最大、損失程度最為嚴重的地區之一。由于庫區地理條件特殊，地質環境復雜，水庫調蓄不可避免地影響到庫區滑坡地質災害的發生與發展。所以對滑坡進行長期監測，提高預測預報和預警的準確性，具有重要的科學和現實意義。本文介紹了三峽庫區重慶市開縣大榜8社滑坡運用GPS監測技術后取得了很好的監測效果，表明GPS監測技術應用到地質災害監測工作中完全可以滿足滑坡體位移監測的要求。

1 GPS滑坡監測技術方法

1)GPS用于滑坡監測的優點。GPS是以衛星為基礎的無線電導航定位系統，應用到滑坡監測中有以下優點:a.測站間無需保持通視;b.可同時測定點的三維位移;c.全天候觀測;d.易于實現全系統的自動化;e.可以獲得mm級精度。2)GPS定位原理。GPS衛星發射測距信號和導航電文，導航電文中含有衛星的位置信息。用戶GPS接收機在某一時刻同時接收三顆以上GPS衛星信號，測量出測站點(接收機天線中心)P至三顆以上GPS衛星的距離并解算出該時刻GPS衛星的空間坐標，根據測量學中測距交匯的方法，即可確定出測站P的位置。用載波相位觀測值的各種線性組合(即差分值)作為觀測值，獲得兩點之間高精度的GPS基線向量(即坐標差)。3)GPS靜態觀測選點和布網原則。選點原則:a.GPS點周圍應便于安置接收設備和操作，視野開闊，視場內障礙物的高度角不宜超過 15°;b.遠離大功率無線電發射源，其距離不小于 200m;c.遠離高壓輸電線和微波無線電信號傳送通道，其距離不小于50m;d.附近不應有強烈影響衛星信號的物體;e.交通方便，并有利于其他測量手段擴展和聯測。布網原則:GPS網的布設應視其目的、要求的精度、衛星狀況、接收機類型和數量、測區已有的資料、測區地形和交通狀況以及作業效率綜合考慮，按照優化設計的原則進行。4)GPS靜態觀測方法。用多臺GPS接收機進行靜態觀測時，施測前在室內調整好各接收機的觀測參數使各參數保持一致。并對每個接收機進行編號，觀測時正確量測天線高，詳細記錄接收機編號、測點號、觀測時段、天線高、觀測人等信息，GPS觀測一般采用邊連式推進法進行量測。5)數據分析方法。數據分析時，不能以某期次的絕對數據作為位移量，而是以S—t和H—t曲線的趨勢線作為量算的依據。對于某個測點，當其所代表的塊體真正發生位移變形時，歷次觀測的水平位移方向α具有一致性，當α的值差別較大，很可能是觀測存在誤差，需和其他測點或同部位其他方法的觀測結果進行綜合分析。

2 大榜8社滑坡的地質環境及GPS監測網布設

2.1 大榜 8社滑坡的地質環境背景

大榜 8社滑坡位于重慶市開縣鎮東鎮大榜村 8社，滑坡發育于侏羅系上統遂寧組紫紅色泥巖夾砂巖組成的水平層狀斜坡中，為堆積層滑坡?；缕矫嫘螒B近似舌形，剖面上呈折線形。分布高程310m～420m，滑坡體長約250m，寬約 400m，面積10×104m2，厚度約 15m，體積約 150×104m3?；麦w物質主要為第四系堆積物，巖性成分為紫紅色粉質粘土，滑帶為紫紅色泥巖夾砂巖。滑坡體地下水主要為松散層孔隙水和風化裂隙水，主要受大氣降水補給，滑坡處于地形相對高差較大、溝谷切割強烈的斜坡地帶，坡面臨空。

2.2 大榜8社滑坡GPS監測網布設

為了更好的監測該滑坡的變形情況，在該滑坡體一定距離外的穩定巖體上布設基準點兩個，編號為KX-032，KX-033。監測網共布設了9個監測點，在滑坡體內的高程320m，360m，400m各布1條視準線，每條視準線內左、中、右各布設 1個變形監測點，形成 3縱 3橫 9條監測剖面網，每個監測點上都建監測墩并架設強制對中裝置。

3 監測數據采集及處理分析

野外數據采集監測儀器選用Trimble 4600型一體化GPS單頻接收機，用Trimb le Data Transfer程序導出數據，使用Trimble Geomatics Office1.60程序對數據進行基線解算、平差分析等相關處理。

滑坡采用GPS定期靜態定點監測的方式，通過GPS監測數據處理程序對所測數據進行基線解算處理，數據庫系統處理以第 1期監測值為初始值計算各項監測變化值。監測日期從 2004年11月開始，地表累積位移曲線圖見圖 1～圖 4。

滑坡 N—S向位移曲線見圖1，從圖1中可以看出位于滑坡前緣的KX-029，KX-030及KX-031監測點變形發展明顯。在每年的雨季 6月～9月都會出現一次階梯式的跳躍，位移量比其他月份增長明顯。N—S向位移曲線是負方向位移表示位移方向為S向，KX-029，KX-030及KX-031監測點目前在S向的位移分別為1 162mm，1 931mm和19mm?；翬—W向位移曲線見圖2。圖 2中顯示，位于滑坡前緣的監測點 KX-029，KX-030及KX-031變形量依舊增速明顯，特別是在雨季也呈現出階梯式的跳躍，而其余監測點也有一定量的增速，但位移變形幅度較小。E—W向位移曲線的負方向位移表示位移方向為W向，KX-029，KX-030，KX-031監測點目前在 W向的位移分別為 741 mm，4 716mm和923mm。

滑坡各GPS監測點的合成水平位移時間曲線見圖3，表明監測點的水平位移呈勻速線性增長。其中位于滑坡前緣的KX-029，KX-030及KX-031監測點增長速率最明顯，變形量在每年的雨季依然呈現出階梯式的跳躍，變形速率明顯大于其余監測點。目前KX-029，KX-030及 KX-031監測點水平位移量分別為1 378.2mm，5 096.0mm和923.2mm。結合N—S和E—W向的位移方向，GPS監測點的合成位移方向為SW，與滑坡主方向相同。

位于滑坡前緣的KX-029，KX-030及KX-031監測點在H向的位移變形也非常明顯(見圖4)，且位移值是負值，說明各點呈現下降趨勢，目前KX-029，KX-030及KX-031監測點的垂向變形量分別為306mm，910mm和222mm。

從監測點位置分析，該滑坡布設三條剖面，Ⅰ—Ⅰ′剖面為KX-023，KX-026，KX-029，地表水平累積位移156.3mm～1 378.2mm;Ⅱ—Ⅱ′剖面為 KX-024，KX-027，KX-030，地表水平累積位移98.5mm～5 096.0mm;Ⅲ—Ⅲ′剖面為 KX-025，KX-028，KX-031，地表水平累積位移 78.3mm～923.2mm。位于滑坡體后緣的監測點變形不明顯，中部和前緣監測點的水平位移趨勢較明顯，前緣變形明顯大于中部，這是由于滑坡體的前緣地形比較陡，覆蓋層較松散的緣故。變形區域主要集中于Ⅰ—Ⅰ′剖面和Ⅱ—Ⅱ′剖面的下部區域，其中位于滑坡Ⅱ—Ⅱ′剖面下部的KX-030監測點在雨季期間的暴雨及持續性強降雨后位移變形最為明顯，該監測點2007年雨季(6月～9月)變形量為3 036.6mm，2008年雨季(6月～9月)變形量為1 642.5mm。滑坡體中部及后緣監測點的位移變形速率較小，但變形趨勢較明顯。

4 結語

通過對該滑坡體的長期監測，目前已取得了重要階段性成果，掌握了該滑坡體的變形動態，該滑坡前緣目前仍有貫通性裂縫組，前緣地帶危險性大，在強降雨等誘發因素影響下，可能產生大規模滑動變形。GPS技術應用到地質災害監測工作中完全可以滿足滑坡體位移監測的要求。由于 GPS具有全天候、實時、連續的高精度監測特點，并且測站間又不用通視，作業效率很高，勞動強度相對較低，十分適用于山區滑坡體的監測。

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