滑坡應急變形監測方法的探討

覃永兵

（四川省煤田地質局一三七隊，四川 達州 635006）

地球內部活動的加劇和城市的高速發展，是各種地質災害頻發的根源。地質災害隱患的頻繁發生，給人民的生命和財產安全帶來巨大的危害。在治理這些地質災害隱患點的同時，應急變形監測是必不可少的一項工作，且起著極其凸顯的作用。但各個災害點特點迥異，有時采用一種方法，有時又需采用幾種方法同時進行。而一種合適的變形監測方法顯得尤其重要。本文以通川區石龍溪滑坡應急變形監測為例，介紹了在應急變形監測中一些常用的方法，并對變形監測方案設計的優化進行了分析。

1 項目概況

1.1 變形監測區域概況

滑坡區位于達州市通川區北外鎮石龍溪，鎮政府駐地高家壩，距市中心城區 7km，距北外鎮城鎮以南約2km，屬210國道過境場鎮。其東與盤石鄉接壤，南與東城街道辦事處相依，西與西外鎮、雙龍鎮、東岳鄉交界，北與羅江鎮相鄰，境內犀牛山和鳳凰山各座東西，州河橫貫南北。

2012年7月10日至12日暴雨期間該滑坡初次發生滑動，變形破壞主要表現為后部滑移錯臺、中部拉張裂縫、前緣滑塌。直接威脅到滑坡下方達州市紀委監察局培訓中心住宅大樓 200余人及停車場等生命財產安全，其直接經濟損失達1000萬元以上。至2013年5月在暴雨以及持續降雨時，滑坡位移量仍持續加劇，鑒于此滑坡危害的嚴重性對其進行治理和監測是非常必要的。

滑坡區為土質陡坎和斜坡平臺組成，陡緩相間，土坎一般高2～5m，長15～60m；平臺寬5～15m，均被達州市紀委監察局種植的草木覆蓋；滑坡左右兩側基巖出露，右側居民零星分布，右側地形成脊狀，為簡單的緩斜坡地貌。滑坡后緣最高標高約為347.7m，前緣最低標高約為284.4m，高差約為63m。坡面整體呈階梯狀發育，同時呈陡坎、斜坡平臺、緩斜坡等微地貌發育。該滑坡縱向長約75m，橫向寬約115m，面積約0.863×104m2，滑坡平均厚度約8m，總方量6.90×104m3，屬小型土質滑坡，此次監測僅為滑塌部分。

1.2 監測目的

本次監測的目的是為了精確掌握滑坡體和周邊建筑物的水平位移、垂直位移、滑帶相對位移及裂縫寬度變化等動態數據。在本次監測過程中我單位科學、準確、及時的分析和預報了滑坡體和建筑物的變形狀況，為相關部門科學決策提供了基礎數據，確保了周邊群眾和現場施工人員的生命財產安全，保證了應急施工的如期進行。

2 監測方法

2.1 應急變形監測中常用的方法

應急變形監測是在地質災害點發生重大險情后立即組織實施的一項監測工作，面臨時間急迫、任務重，受監測場地的限制監測方法不好選擇。一般采用的方法有：

1）大地測量法。大地測量方法包括三角交會法、幾何水準法、小角法、測距法、視準線法等；主要常用的儀器設備有高精度光學和光電測量儀器如水準儀、全站儀等，通過測角、測邊來完成邊坡的監測；其主要優點是投入快、精度高、監測范圍寬，直觀、安全，便于確定滑坡位移方向及變形速率。

2）GPS法。GPS法適用于邊坡體地表的三維位移監測，特別適合于地形條件復雜、起伏大或建筑物密集、通視條件差的邊坡監測。精度可達毫米級。

3）近景攝影法。近景攝影監測適應于變形速率較大的邊坡水平位移及危巖陡壁裂縫變化監測，受氣候條件影響較大。精度不如傳統的測量方法。

4）測縫法。測縫法屬于簡易觀測法，適應于裂縫量測，巖土體張開、閉合、位錯、升降變化的監測。

2.2 本項目的監測流程

1）本次滑坡應急變形監測采用四等導線測量的方式進行基點聯測。所用儀器為Topcon GPT-7501全站儀，根據檢定結果顯示其測距中誤差為±1.06mm，一測回水平方向標準偏差為0.59″，完全滿足本次變形監測的精度要求。由于本次變形監測采用的是獨立坐標系和獨立高程基準，沒有和已知點聯測，并且我們所需要的僅僅是各個監測點的相對位置變化情況，故在進行基點聯測的時候水平角、垂直角和距離分別各測2個測回。

2）在每周期的觀測中采用測回法對各個監測樁進行了精密的測角、測距（其中水平角、垂直角和距離分別觀測2測回），再根據角度和距離等數據計算出各個監測樁的三維坐標、坐標變化量、變化速度等。在最開始的半個月之內每天通過測角和測距的方式檢核各個基準點的穩定性，經檢核各個基準點位置選擇相當好，埋設特別穩固，沒有發生移動。

圖1 觀測墩

3）由于此滑坡監測工程進度要求得太急，在剛進場的時候埋設了7個臨時監測點，采用極坐標測量的方式進行了臨時監測，于此同時埋設高精度的強制對中監測樁。

4）由于滑坡體內及周邊出現多處裂縫，為了更準確的分析預報，采用了數顯游標卡尺（精度達0.01mm）對裂縫進行監測，并保持與水平位移監測和垂直位移監測同步進行。

5）監測預警。

圖2 監測樁

2.3 方案優化設計：

1）采用Topcon GPT-7501全站儀進行四等導線測量的方式布設水平位移監測基準網和垂直位移監測基準網。

2）采用測回法對各個監測樁進行精密的測角、測距，計算出三維坐標，其中水平角、垂直角和距離分別觀測2測回。

3）由于滑坡區前、后緣房屋較密集，無法埋設監測樁，為此采用固定棱鏡的方式對重要房角點進行水平位移監測和垂直位移監測。

4）由于房屋及地面出現多處裂縫，為了更準確的分析預報，在周邊選擇了有代表性的25處房屋裂縫采用數顯游標卡尺進行了監測，并保持與水平位移監測和垂直位移監測同步進行。

5）監測周期：①臨時監測階段5月29日至6月5日每天監測4次；②監測樁穩固之后，從6月6月至7月2日每天監測2次；③7月3日起滑坡體后緣減載、前緣壓腳及鋼管樁施工逐漸完成并起到了明顯效果，故7月3日至7月30日每天監測1次；④在暴雨、連續降雨或其它外力影響時前后各測一次，變形速度加快時加密觀測；⑤水平位移、垂直位移、裂縫監測同步進行；⑥當變形量特別小，甚至沒有發生變形時適當加長了監測周期，但最長沒超過1次/2天；⑦由于施工原因裂縫監測點全數破壞，故裂縫監測于6月16日終止；⑧施工現場情況復雜多變，當監測樁被破壞則終止對其監測，同時根據需要及時補點，并按周期重新監測、計算、繪圖和分析。

3 變形監測數據分析

3.1 水平位移監測數據分析

本次監測通過精密測角、測距計算出各個監測點的三維坐標，并進行前后比對計算出了每次監測的本次水平位移量和本次累計水平位移量，來分析滑坡的總體位移情況。

水平位移速度分析：根據各個監測點的位移量及時間可以作出時間-水平位移量曲線圖，這樣可以更加直觀的反映滑坡體的變形過程（圖3）。

水平位移方向分析：①滑坡體的后緣移動方向約為北偏西8°，中部移動方向基本為正北方向，前緣移動方向約為北偏西 23°；②滑坡體從后到前位移方向發生了明顯的轉向，根據現場實際情況分析是因為左側和前緣的擋墻綜合作用所引起，同時再次說明前緣擋墻起到了阻擋作用；傘后緣的 JC5為鋼管樁施工前所作點，其位移方向與鋼管樁施工后所作點位移方向明顯不一樣，這說明鋼管樁施工完成后對后緣的土體起到了較大阻擋作用，使其位移方向也發生了轉向。另外前緣點NC8位移方向與其他前緣點也有較大區別，是因為7月20日暴雨使得其后面的土體下滑將其扎歪所致；④總體上看該滑坡體的位移趨于受阻力薄弱的北偏西15°左右手方向移動。

3.2 垂直位移數據分析

累計垂直位移量分析：①該滑坡體除側緣和后緣點受擠壓而出現少量上升以外，都發生了或多或少的沉降；②越接近滑坡體主滑面沉降量越大；滑坡體中部沉降最大，速度最快，前緣次之，后緣沉降較小，鋼管樁也發生了較大沉降；JC6、JC7、JC9及NC8、NC9、NC10沉降量相對較大，沉降速度較快；沉降量較大的點主要集中在前緣，故前緣擋墻不能輕易拆掉；③JC7點即大石頭處沉降量最大，兩個月時間沉降了約-575mm，其危險性相當大應妥善處理。

垂直位移速度分析：①總體來看同水平位移一樣強降雨、暴雨和持續降雨對此滑坡體的垂直位移速度影響較大，位移速度根據降雨量多少和滑坡體進水多少成倍增加，部分點最大達約 100mm/d。由垂直位移數據再次說明防水工程是后續綜合治理階段中一項重中之重的工作；②從全晴天的角度分析，同水平位移一樣，預計只要滑坡體內不大量進水，該滑坡體將處于相對穩定狀態，即垂直位移速度逐漸減小；③根據各個監測點的位移量及時間可以作出時間-垂直位移量曲線圖，這樣可以更加直觀的反映滑坡體的變形過程。

圖4 裂縫寬度變化曲線圖

3.3 裂縫監測數據分析

裂縫監測點累計寬度變化分析：①整體上看，南北方向裂縫監測點累計寬度變化比東西方向監測點要大（前緣點LF9除外，因其在左下角受力最大）。這說明滑坡體南北方向移動比東西方向要大，并且此數據與水平位移方向較統一。②裂縫以平均每天 3.0mm/d的速度加寬；南北方向監測點以平均每天3.7mm/d的速度加寬；東西方向監測點以平均每天1.1mm/d的速度加寬；LF9以6.9mm/d的速度加寬。③裂縫監測數據從另一個角度反映了水平位移和垂直位移的位移特性，同時顯示出了三種監測數據的統一性和正確性。

從裂縫監測點累計寬度變化分析可知：裂縫寬度變化速度同水平位移及垂直位移一樣受降雨影響較大。6月6日到6月9日平均加寬速度為1.37mm/d；受強降雨影響6月9日到6月11日平均加寬速度為4.54mm/d；6月12日到6月16日平均加寬速度為2.59mm/d。裂縫寬度變化情況從時間-寬度變化曲線圖上可更加直觀反映。（圖4）

3.4 經驗總結

針對該項目的特點，共總結出以下幾點經驗共勉：

1）全面的、盡可能多的收集滑坡變形監測相關的圖件和文字資料，以便更合理的布設監測點位，更準確的掌握滑坡體的變形特性。

2）現場布設基準點時盡可能選擇在滑坡體正對面穩定的位置，因為目前測距精度比測角精度要高，并且采用強制對中裝置和高精度儀器設備。布設監測點時邀請相關地質專家一同選點，盡量沿剖面線布設，同樣采用強制對中裝置。如果監測點位被破壞應盡快補上，并重新觀測。

3）監測中不能采用直接測坐標的方式，而應用多測回法進行精密的測角、測距，再解算出監測點坐標。盡快分析出滑坡體的變形特性，以便后續監測中發現異值。

4）強降雨前后必須進行觀測；變形速度加劇時必須加密監測；變形速度特別小時可以加長監測周期，因為變化量小誤差的影響就相對較大。

5）每次監測完之后及時分析數據，發現異常情況及時發出預警通知，并將監測數據交由相關單位分析，以便采取相應的措施。

4 結束語

目前，地球正處于活躍期，城市的規模在不斷擴大，發展的速度在不斷增加，地質災害隨時都有可能發生，有地質災害就有應急搶險，應急監測則會給應急搶險提供完善、安全的保障。優化設計出一套科學適用的應急監測方法，將會給搶險救災工作帶來足夠的安全保障和技術支撐。

[1]《變形監測技術及應用》.伊曉東,李保平.黃河水利出版社.2007.

[2] DZ/T0221-2006《崩塌、滑坡、泥石流監測規范》.

[3] 馬能武,葉青,劉祖強. 三峽高邊坡變形監測新技術研究及其應用[A].武漢：湖北辭書出版社,2003.

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