甘肅地質災害insar
❶ 英國的地質災害防治
英國的地質災害主要有建築物下沉、滑坡、地面塌陷、黃土崩塌等。
建築物下沉為一種「季節性災害」。在英國,每年有數億英鎊的經費用於修繕下沉的建築物。引起下沉的原因有:粘土的不均勻膨脹和壓縮、采礦、地下物質溶解和變形。在英國,建築物下沉最容易發生的區域為英格蘭的東南部和中部,因為這些地方有年輕的地質單元,如倫敦粘土沉積和Gault粘土沉積。不列顛地質調查局的科學家正在研究與粘土含水量有關的壓縮/膨脹的規律。另外,啟動了利用干涉孔徑雷達(InSAR)技術來監測沉降的新方法。
相對滑坡災害嚴重的國家,英國的滑坡災害不算嚴重,曾有滑坡發生(已知的有1000多個)。滑坡有自然因素誘發的,也有不科學的土地利用和建設誘發的。對於人為誘發的滑坡,治理起來非常昂貴,但是可以在設計階段進行滑坡評估來避免誘發滑坡。不列顛地質調查局擁有一個國家滑坡資料庫,其中包含有英格蘭和威爾士的8000個滑坡的詳細資料,並且還在不斷地調查補充中。
1993~1997年,英國發生了白堊紀岩層塌陷事件。地下水使得白堊紀碳酸鹽岩溶解形成空洞,容易形成不規則的地面下沉或者錐形的塌陷。利用地震探測手段,可以很好地看到地下的碳酸鹽岩空洞,從而避免下沉災害帶來的損失。
在英國,賦存於二疊系和三疊系裡的鹽從羅馬帝國時期就開始被人類開采。由於采礦,地下可溶性鹽的流失使得地面開始塌陷。目前,新的采礦手段以及對資源和安全的調查正在開展,以緩和資源與環境的矛盾。
❷ 地質災害調查
按照防災減災需要,在縣市突發性地質災害調查與區劃、地質災害高易發區1∶5萬地質災害調查、地質災害監測預警示範、地面沉降調查與監測、地震地質災害調查、重大工程建設區地殼穩定性調查、南方岩溶區岩溶塌陷調查等方面取得了大量進展。
完成了我國山區丘陵縣(市)地質災害調查與區劃。1999~2008年,開展了全國1640個山區丘陵縣地質災害調查與區劃,調查面積650×104km2,涉及人口約7.9億。調查工作以縣(市)為單元開展,通過1∶10萬地質災害調查,在各調查縣(市)圈定地質災害易發區,建立地質災害群測群防網路,編制重大地質災害防災預案,建立縣級地質災害信息系統,編制縣級地質災害防治規劃。共調查並確定地質災害及地質災害隱患點24多萬處,基本摸清了我國山區丘陵區地質災害及隱患點發育分布現狀,摸清了全國山區丘陵區地質災害的主要類型和分布規律、劃分了地質災害易發區,為地方政府在社會發展和經濟建設過程中合理利用土地、主動防範地質災害提供了重要依據。我國滑坡、崩塌、泥石流高易發區面積約128×104km2,主要分布在黃土高原地區、渝中鄂西黔北地區和川西南滇西地區。中易發區面積約214×104km2,主要分布在東南沿海低山丘陵地區、湘贛粵桂山地丘陵地區、東北東部山地與山東低山丘陵地區和伊犁河谷地區。
推進了地質災害高易發區1∶5萬地質災害調查與地質災害監測預警示範。在開展全國縣(市)地質災害調查與區劃基礎上,在西南山區、西北黃土高原區、湘鄂桂地區地質災害高發區以縣級行政區為單元開展了地質災害詳細調查,提高調查精度,通過地質災害嚴重區滑坡、崩塌、泥石流災害詳細調查與測繪,查明地質災害及其隱患的分布、形成的地質環境條件和發育特徵,並對其危害程度進行評價,圈定地質災害易發區和危險區,建立地質災害信息系統,建立健全群專結合的監測網路。2011年以來,開展了大渡河流域、雅礱江流域、湟水河流域等流域的地質災害調查,進一步了解了地質災害發育的地質背景條件及誘發因素和地質災害發育分布規律,確定了流域內主要地質環境問題,總結了西部復雜山體地質災害成災模式。對四川、重慶、陝西等省特大型滑坡進行了調查和評價,查明了特大型滑坡的數量、類型與分布規律及滑坡形成的主控誘發因素,分析了特大型滑坡的演化模式與穩定性,開展了特大型滑坡災害風險區劃。在四川雅安、重慶巫山和奉節、江西、陝西延安、閩東南、雲南哀牢山等地區,建立了典型地質災害監測預警示範區,應用光纖感測、GPS和INSAR等高新監測技術,開展地質災害監測數據採集、傳輸、分析與發布系統等方面的示範研究,開展了群測群防技術研究與示範,取得了一系列地質災害監測預警儀器和預警信息管理軟體等方面的重要進展。
地面沉降調查與監測工作為區域地面沉降防治提供了基礎依據。完成了長江三角洲地區、華北平原、汾渭盆地等重點地區地面沉降和地裂縫調查,建立了以基岩標、分層標和GPS、水準測量為主的區域地面沉降立體監測網路,為地面沉降與地裂縫災害監測、防治提供了堅實的技術依據,為國家和地方地質災害防治規劃、地質環境保護規劃提供了技術支撐。在長三角地面沉降區,研製了真三維變系數地下水流與地面沉降耦合模型,開展了地面沉降監測與風險管理研究,針對深基坑降排水引起的工程性地面沉降問題開展了專題調查與地下水人工回灌試驗研究。在華北平原地區,對各項控沉措施進行了研究,提出了典型沉降區地面沉降和地下水開采量控制目標。建立了汾渭盆地地裂縫帶黃土流變本構模型,在流變實驗基礎上,開展了地裂縫城鎮減災示範研究。完成了京滬高鐵沿線北京至滄州段沿線地面沉降監測。
應對地震災害開展了地震地質災害應急排查與次生地質災害調查研究。汶川地震、玉樹地震發生後,迅速組織相關人員啟動緊急啟動地震災區的遙感應急調查,及時提供地震災區遙感影像數據和解譯成果以及地質信息資,同時開展地震地質災害應急調查,為災區減災避災、災害(隱患)排查、災情評估、災後重建規劃等提供了翔實的數據資料。圍繞汶川地震地質災害重大科技問題,開展了現場調查、深部地球物理探測、GPS位移監測和相關試驗,獲得了龍門山構造帶主要活動斷裂和汶川地震地表破裂發育分布詳細調查資料,總結了地震地質災害的發育特徵及分布規律。
根據國家重大工程建設需要,開展了區域地殼穩定性調查評價。針對青藏高原交通基礎設施建設,開展了青藏鐵路沿線活動斷裂調查,摸清了活動斷裂基本特徵,實現高精度GPS和地應力實時觀測,確定了鐵路周緣潛在災害隱患點;編制了滇藏鐵路沿線區域地殼穩定評價分區圖,梳理了工程建設中需重視的施工災害問題。完成了河西走廊、秦巴山區和川西高原等地與西氣東輸、三峽引水濟黃、南水北調等重大工程管線相關的地區活動斷裂規律研究、地應力測量和區域地殼穩定性評價。2008年以來,開展了北京主要活動斷裂工程穩定性評價,對關鍵構造部位進行了地應力測量與監測,揭示了北京地區主要隱伏活動斷裂的深部幾何學特徵和首都圈地區地殼淺表層現今地應力環境;開展了關中—天水經濟區、黃河上游李家峽庫區和中巴經濟走廊帶的活動斷裂調查,分析了其地質災害效應和相關重大工程地質問題;推動了南北構造帶南段活動構造體系調查。
探索推進了南方岩溶區岩溶塌陷調查。2010年以來,以珠江三角洲地區為試點,開展了岩溶塌陷調查,提出了岩溶塌陷地質災害調查工作指南。在此基礎上,推進了武漢、湘中、桂中、皖江經濟帶等地區的岩溶塌陷調查工作,初步查明了岩溶塌陷發育的現狀、類型和時空分布特點。參與了重大岩溶塌陷災害應急調查,為地方政府搶險救災及時提供技術支撐。
❸ 地質災害監測重點工程建設
7.4.1 長江三峽庫區地質災害監測預警工程建設
完成長江三峽庫區立體式監測預警預報示範網路系統建設。運用現代化的技術、設備,對庫區60處以上的地質災害點建立自動監測網路,實現監測數據的自動採集、實時傳輸和自動分析;建立全庫區的遙感(RS)監測系統和GPS控制網、基準網,為編制與實施防災減災預案提供決策支撐。通過該監測預報示範區的建設為全國地質災害監測預報網路的建立提供最直接的經驗。
7.4.2 長江三角洲、華北平原地面沉降監測工程建設
(1)長江三角洲地面沉降監測
長江三角洲包括上海市全部,江蘇省的蘇州、無錫、常州地區、南通和鹽城南部的三個縣(市),浙江省北部的杭州、嘉興和湖州地區,面積近5萬km2。
長江三角洲地區在原有監測網路的基礎上,按統一的規劃、統一的標准建立和完善區域性地面沉降監測網。建立和完善基岩標、分層標組和其他有效的地面沉降監測設施;調整、優化和補充地下水動態分層監測孔;開展全球定位系統(GPS)、干涉合成孔徑雷達(InSAR)技術和激光雷達(LI-DAR)技術應用試驗研究,使地面沉降監測更加合理和有效。
(2)華北平原地面沉降監測
華北平原包括北京市、天津市、河北平原和山東魯西北平原,總面積5萬多km2。
建立和完善地下水分層監測網路,建立統一的地面沉降監測網,逐步完善分層標和其他有效的地面沉降監測設施。開展全球定位系統(GPS)、干涉合成孔徑雷達(InSAR)技術和激光雷達(LI-DAR)技術應用試驗研究,使地面沉降監測更加合理和有效。
7.4.3 礦山地質災害綜合監測示範工程建設
建立遼寧撫順煤礦、黑龍江七台河煤礦、山西太原西山煤礦、貴州開陽磷礦四個具有代表性的國家級礦山地質災害綜合監測示範工程。通過國家級礦山地質災害綜合監測示範工程的建設,探索總結礦山地質災害監測的工作程序和相應的技術方法,為我國採取快捷、經濟的監測辦法,初步解決礦山地質災害對當地經濟建設造成的威脅提供技術准備,為實施礦山環境恢復工程提供基礎依據。
❹ 五 地質環境保護與地質災害防治
黨中央、國務院提出建設資源節約、環境友好型社會的要求,注重社會經濟與資源環境的協調發展,從而研究大區域地下水演化、評價生態地質環境、預報地質災害等工作顯得日益重要,國土資源部在這些領域取得了一批重要的成果。
西部嚴重缺水地區人畜飲用地下水勘查示範工程
研究了不同類型缺水地區地下水埋藏富集模式與演化的機理,在碎屑岩地區新發現一系列「儲水構造」,豐富和發展了「構造控水」理論;在鹹淡水交錯分布區發現多種地下淡水分布模式;在西南紅層丘陵區創造出「小口徑淺井」取水新技術和「一戶一井」供水新模式;應用了漂礫石和嚴重漏失地層的鑽探成井、基岩鑽孔爆破增水、「滲流井」取水新工藝;研製開發了「塑襯貼礫濾水管」和紅層地區「微型鑽機」,編制了《紅層地區地下水勘查評價技術要求》等。這些成果及時轉化與推廣應用,推動了西部人畜飲用水的解困工作。
巫山新城蓄水前航空影像(2003.3)
秀峰寺滑坡防護及開發利用示範工程
❺ 十二年地質大調查成果回顧「十二五」期間水工環地質調查工作思路及重點工作部署建議
中國地質調查局水文地質環境地質部
一、十二年地質大調查成果回顧
1999年國土資源大調查實施以來,水工環地質工作取得了重要進展,獲得了一批重要成果,取得了一批豐碩成果,廣泛服務於國土資源管理和經濟社會發展。
1.水文地質調查
完成了全國新一輪全國地下水資源評價,按省區評價了地下水資源量和質量狀況,為國家水資源綜合規劃和宏觀決策提供了依據。在鄂爾多斯盆地、華北平原、松嫩平原等我國北方11個主要平原(盆地)開展了地下水資源及其環境問題調查評價,進一步查明了含水層結構和地下水循環規律,初步掌握了人類活動對地下水的影響以及環境效應,為我國地下水資源合理利用和含水層保護提供了科學的技術平台。
基本查明了西南8省(區、市)岩溶石山地區地下水資源特徵及石漠化狀況,完成了1:5萬重點岩溶流域水文地質調查15萬平方千米,建立了380處地下水開發和石漠化綜合整治示範工程,解決了30餘萬人飲用水、20餘萬畝耕地的灌溉用水問題,為2010年西南抗旱提供了地下水開發基礎資料和示範經驗,為國家實施西南岩溶石漠化綜合治理提供了技術支撐(圖1)。
啟動了全國首輪地下水污染調查評價,初步完成了珠江三角洲地區、長江三角洲地區、淮河流域平原區、華北平原區及下遼河平原地下水污染調查,面積約43萬平方千米,基本查明了調查區的區域地下水質量與污染狀況,為制定《全國地下水污染防治規劃》提供了重要依據。開展西部乾旱區、西南紅層區嚴重缺水地區和地方病嚴重地區地下水勘查,在西部乾旱和地方病嚴重地區成井470眼,為330萬人解決了飲水困難問題,通過省部合作,在四川紅層丘陵山區實施小口徑淺井180萬眼,解決了700萬人的飲水困難問題。
圖1 皮家寨岩溶大泉束流調壓壅水開發示範工程
初步建立了國家、省(區、市)、地(市)三級地下水監測網路。目前共有各類地下水監測點23800餘個,其中國家級點1422個,控制國土面積近100萬平方千米,在北京、濟南、烏魯木齊等地下水監測示範區和華北平原共有300餘個地下水監測點實現了自動監測、無線傳輸與網上發布。近年來,通過中國地下水信息網每年向社會公開發布地下水監測信息,為地下水資源評價與開發利用、地質環境保護和生態建設等提供了基礎資料。
2.地質災害調查與監測
完成了1640個山區丘陵縣(市)地質災害調查與區劃,覆蓋面積約650萬平方千米,涉及人口約7.9億,調查並確定地質災害及地質災害隱患點10餘萬處,基本摸清了我國山區丘陵區地質災害及隱患點發育分布現狀;針對查出的重要隱患點,建立了縣、鄉、村三級責任制的群測群防監測預警體系,為國家防災減災決策提供了重要依據。
在黃土高原區、秦巴山區、川滇山地區、湘鄂桂山地區、新疆伊犁谷地等地質災害高發區完成127個縣近40萬平方千米地質災害詳細調查。初步建立了四川雅安、重慶巫山、雲南哀牢山等8個代表不同突發性地質災害類型的監測預警示範區,為全國地質災害監測預警工作提供了技術支撐和示範。
初步完成長江三角洲地區、華北平原、汾渭盆地等重點地區地面沉降和地裂縫調查10萬平方千米,基本建立以基岩標、分層標和GPS、水準測量為主的區域地面沉降立體監測網路,為我國地面沉降防治規劃提供了基礎依據。
全國汛期突發性地質災害氣象預警預報工作成效顯著。2003年以來,成功避讓地質災害近5000起,安全轉移20餘萬人,避免財產損失近30億元。
3.環境地質調查
完成全國1:50萬以地質災害為主要調查內容的環境地質調查,基本查明了我國主要環境地質問題的分布以及危害程度,進行了地質災害的多發區、易發區的分區,獲得了區域環境地質基礎資料,為國土資源宏觀規劃管理提供了技術資料。
開展了環渤海、東南沿海等沿海地區環境地質調查,基本查明了區域地殼穩定性、海岸侵蝕和淤積、地面沉降等地質災害狀況,並對重點港口和城市主要環境地質問題進行了專項調查,為制定該地區社會經濟和城市發展規劃提供了地質依據。
開展了長江、黃河等大江大河流域環境地質調查,初步查明上游源區生態地質環境變化狀況和中下游地區主要環境地質問題,為我國大江大河源區生態環境治理和中下游地區水患和地質災害治理提供了基礎資料。完成了181個地級以上城市環境地質調查評價,基本摸清了這些城市地質災害和環境地質問題的發育分布狀況,對造成的危害和經濟損失進行了評估,提出了地質災害防治和地質環境保護措施,為城市規劃、建設和管理提供技術支撐。
完成了全國以省(區、市)為單元的礦山地質環境調查與評估,共調查礦山11萬余個,調查礦山面積580餘萬公頃,初步摸清了我國礦山地質環境現狀,基本查明了我國主要的礦山地質環境問題及其危害,為國家礦山環境保護與恢復治理宏觀決策提供了基本依據。開展了三峽工程、青藏鐵路、南水北調、西氣東輸、西電東送等重大工程區活動斷裂調查和區域地殼穩定性評價,為國家重大工程的規劃、設計、施工和安全運營提供了重要的地質依據。
4.應急救災和應對氣候變化
近年來,我國突發性地質災害和極端乾旱頻繁發生,在國土資源部的統一領導下,廣大地質工作者積極參加搶險救災和打井找水工作。
2008年「5·12」汶川地震、2010年「4·14」玉樹地震發生後,全國地質系統迅速開展航空遙感解譯、地質災害應急排查及評估、災後重建資源環境承載力評價,積極服務抗震救災和災後重建。在重慶武隆、貴州關嶺、甘肅舟曲等特大突發性地質災害後,第一時間趕赴現場,開展搶險救災、災害排查評估、應急處置等。
2010年春夏,雲南、貴州、廣西部分地區遭受百年罕見乾旱,國土資源系統緊急動員抗旱找水打井人員上萬名,鑽機上千台,物探設備上百套。經過3個多月的艱苦奮戰,完成勘探鑽孔2703口,成井2348口,總出水量36萬立方米/日,解決了520餘萬人的飲水困難。
充分利用已有資料,全面估算了我國地熱資源潛力,分析了開發利用前景,完成了北京、天津淺層地溫能調查評價和開發利用規劃,全面啟動全國省會城市淺層地溫能調查評價工作。全國陸域沉積盆地二氧化碳地質儲存潛力估算初步完成,鄂爾多斯盆地二氧化碳地質儲存示範工程進展順利。與神華集團合作在鄂爾多斯能源基地成功實施了二氧化碳地質儲存示範工程建設,首次在中國建立了深部二氧化碳地質儲存監測體系。地質碳匯調查研究得出新的岩溶和礦物碳匯能力估算數據。全球氣候變化地質記錄研究取得新認識。編制完成了中國國土資源領域應對氣候變化政策與行動報告,為中國政府參加聯合國氣候變化大會提供了基礎資料。
二、「十二五」期間水工環地質調查工作思路
以科學發展觀為統領,緊密圍繞制約我國經濟社會可持續發展的重大資源環境問題,按照「夯實基礎,強化應用,著力構建以服務為導向的水工環地質工作新格局」的基本要求,統籌部署國家水文地質、地質災害和環境地質調查工作,依靠科技進步,加強綜合研究,構建區域地質環境綜合信息平台,進一步增強地質災害防災減災能力和提高地質環境開發利用與保護水平,為國土資源規劃和管理提供決策支撐服務。主要工作目標如下:
(1)重點加強全國地質災害易發區、地下水主要開發利用區、重要經濟區等地區中比例尺基礎水工環地質調查,顯著提高水工環地質調查工作程度;
(2)積極推進城市地質、地熱資源調查以及應對全球氣候變化地質響應研究,進一步拓展水工環地質服務領域;
(3)完善國家地下水和地質災害監測網路,綜合集成水工環地質調查和監測資料,構建數字地質環境信息平台,進一步提升水工環地質工作對國土資源管理和經濟社會發展的支撐能力和服務水平。
三、重點工作部署建議
1.重點地區基礎水文地質調查
在我國主要平原(盆地)、岩溶石山地區和國家大型能源基地,開展區域水文地質基礎調查,查明區域含水層系統的空間分布與結構及地下水補徑排條件,提出含水層保護建議,構建區域水文地質基礎資料信息平台,為國土資源規劃以及含水層管理、保護和合理利用提供決策支撐服務。
2.全國地下水污染調查評價
在我國東部平原地下水污染調查評價的基礎上,完成中西部和東北平原地下水污染調查評價,查明平原(盆地)地下水水質和污染狀況,綜合評價地下水水質和污染程度及變化趨勢,為我國地下水污染防治、地下水資源保護以及保障飲水安全提供科學依據。
3.嚴重缺水和劣質水地區水文地質勘查示範
在以往嚴重缺水地區水文地質勘查工作的基礎上,開展北方缺水區、飲水型地方病區、南方紅層缺水區及水污染區水文地質勘查示範,解決450萬~550萬人的飲水安全問題。為不同缺水類型地區提供找水方向與勘查經驗,探索地質環境與地方病關系,提出解決缺水區人畜飲用地下水開發利用區劃,為推進解決群眾安全飲水問題提供技術支持。
4.國家地下水監測工程
基本建成較完善的國家級地下水監測站網、北方主要平原盆地地下水動態評價體系和國家地下水監測試驗與科學研究基地,有效提升國家地下水環境監管能力和監管水平,滿足全面實現小康社會目標對地下水環境的要求,為經濟社會可持續發展和環境友好型社會的構建提供支撐。
5.地質災害詳細調查
在我國地質災害高、中易發區開展地質災害詳細調查,查清滑坡、崩塌、泥石流發生的基礎地質條件,闡明其發育、分布規律及形成機理,評價和預測其發展趨勢;結合防災規劃,推薦應急搬遷避讓新址,並進行地質災害危險性和建設適宜性初步評估;建立地質災害信息系統,地質災害分區評價,圈定易發區和危險區;建立和完善的群測群防的地質災害預警體系。
6.全國地面沉降、岩溶塌陷調查
繼續進行長江三角洲、華北平原和汾渭盆地地面沉降監測,完善地面沉降監測網路,強化InSAR監測技術應用,優化基岩標、分層標和地下水分層監測孔等設施。開展珠江三角洲、東北平原等地區地面沉降調查。開展高速鐵路沿線地面沉降與地裂縫詳細調查與監測。繼續開展武漢、廣州等重點地區岩溶地面塌陷調查和監測示範。
7.地質災害防治技術研發與預警示範區建設
開展地質災害監測預警儀器研發和防治關鍵技術研發工作,選擇遼東南中低山泥石流區、浙東南低山丘陵滑坡泥石流區、隴中黃土高原滑坡泥石流區、秦巴山地滑坡泥石流區、滇南哀牢山滑坡泥石流區、新疆伊犁河谷滑坡泥石流區,藏東南高山峽谷區開展地質災害早期預警區建設。
8.重要經濟區和城市群地質環境綜合調查
選擇我國重要經濟區和城市群開展環境地質調查,查明區域構造格架和地殼穩定性以及城市群核心區斷裂帶活動性、工程地質條件和水文地質條件,進行重點城市環境地質安全評價,開展重大環境地質問題專題調查研究,提出對策建議,建立環境地質可視化信息平台,為我國主要城市群規劃、建設和安全運行等提供決策支持。
9.全國礦山地質環境調查
開展我國重要礦產資源集中開發區和潛在的礦業基地或重要成礦區(帶)的礦山地質環境詳細調查與評價,開展重點礦山地質環境監測示範,監測礦產資源開發過程中所產生的礦山地質環境問題以及閉坑後所存在的礦山地質環境問題,建立礦山地質環境調查信息系統,為我國礦山地質環境保護和治理工作提供基礎資料和依據。
10.應對全球氣候變化地質響應研究
繼續實施地熱資源調查與開發利用工程、二氧化碳地質儲存調查與示範工程、地質碳匯潛力評價與固碳示範工程和全球氣候變化地質記錄研究,摸清國土資源領域節能減排潛力,提高氣候變化規律認識,提升應對全球氣候變化能力,服務國家應對全球氣候變化和節能減排戰略。
❻ 地質災害危險性評估流程
建設用地地質災害危險性評估,是有效預防、減輕或避免地質災害對未來工程設施及其運行環境直接危害和間接危害的一項主動防災措施。科學合理地開展此項工作,對發現項目建設區潛伏重大地質災害問題、提供地質災害防治措施和建議,以及指導建設項目安全實施和運營等方面均有十分重要的意義(黃雅虹等,2007)。
為規范我國建設工程和規劃區地質災害危險性評估工作,切實貫徹《地質災害防治條例》(國務院令第394號),國土資源部於2004年頒發了 「國土資源部關於加強地質災害危險性評估工作的通知」(國土資發[2004]69號文件)及附件《地質災害危險性評估技術要求(試行)》(以下簡稱《技術要求》),作為目前進行地質災害危險性評估的規范和依據。
(一)評估的任務
地質災害危險性評估工作的任務包括:
(1)查明地質災害的類型、規模、分布特徵及其形成的地質環境條件和誘發因素;
(2)分析預測工程項目建設對地質環境的影響;
(3)評價工程建設是否誘發新的地質災害和工程本身遭受地質災害的危險性;
(4)劃分地質災害危險區;
(5)進行建設用地適宜性評價;
(6)提出地質災害防治建議等(郭富贅等,2003)。
(二)評估對象及災種
《技術要求》規定,凡在全國地質災害易發區內進行各類建設工程以及進行城市總體規劃、村莊和集鎮規劃時,均要進行地質災害危險性評估。需要提及的是:一旦受建設單位委託進行地質災害危險性評估,無論場地是否跨越地方縣(市)地質災害調查劃分的所謂易發區和非易發區,均應進行評估。
圖2-2 常見的建設項目選址意見書辦理流程圖(各地行政主管部門辦理流程各異.以當地行政主管部門為准)
需要評估的主要地質災害種類,《技術要求》中有明確的規定。總體可概括為自然因素或者人為活動引發的危害人民生命和財產安全的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷(含岩溶塌陷和礦山采空塌陷)、地裂縫和地面沉降及不穩定斜坡等與地質作用有關的災害。
除地質災害外,還經常遇到一些環境地質問題需要討論,主要有活動斷層、岩溶、沖溝、淤泥、軟土和飽和砂土的液化等,一般情況下是將其納入到相關災害中進行討論。如岩溶問題可以並入到地面塌陷或地下水污染災害中討論;活動斷層、軟土、砂土液化等問題可並入到地面變形或不均勻沉降(陷)災害中討論(金德山,2004)。
(三)評估的基本要求
1.總體要求
(1)在地質災害易發區內進行工程建設,必須在可行性研究階段或者在申請核准、備案前進行地質災害危險性評估(國務院令第394號,國辦發[2001]35號)。
(2)在已進行過地質災害危險性評估的城鎮規劃區范圍內進行工程建設,建設工程處於已劃定為危險性大—中等的區段,還應按建設工程項目的重要性與工程特點進行建設工程地質災害危險性評估(國土資發[2004]69號)。
(3)地質災害危險性評估,必須對建設工程遭受地質災害的可能性和該工程建設中、建成後引發地質災害的可能性做出評價,提出具體的預防治理措施(國土資發[2004]69號)。
(4)地質災害危險性評估的災種主要包括:崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷(含岩溶塌陷和礦山采空塌陷)、地裂縫、地面沉降和凍土沉陷等。
(5)地質災害危險性評估的主要內容是:闡明工程建設區的地質環境條件基本特徵;分析論證工程建設區各種地質災害的危險性,進行現狀評估、預測評估和綜合評估;提出防治地質災害措施與建議,並做出建設場地適宜性評價結論。
(6)地質災害危險性評估工作,必須在充分搜集利用已有的遙感影像、區域地質、礦產地質、水文地質、工程地質、環境地質和氣象水文等資料基礎上,進行地面調查,必要時可適當進行物探、坑槽探與取樣測試。
(7)地質災害危險性評估成果,應按照國家有關規定組織專家審查、備案後,方可提交立項、用地審批使用。
(8)地質災害危險性評估不替代建設工程和規劃各階段的工程地質勘察或有關評價工作。
2.評估的主要內容
地質災害危險性評估是在查明各種致災地質作用的性質、規模和承災對象社會經濟屬性的基礎上,採用定性和定量相結合的方法,對其潛在的危險性進行現狀評估、預測評估和綜合評估。主要內容包括:(1)闡明工程建設區和規劃區的地質環境條件基本特徵;(2)調查分析工程建設區或規劃區各種地質災害的現狀;(3)簡要分析評估對象在建設或運營過程中與地質環境相互作用的范圍、方式、強度與持續時間;(4)分析論證建設工程遭受地質災害的可能性,工程建設中和運營中加劇或引發地質災害的可能性;(5)進行地質災害危險性現狀評估、預測評估和綜合評估;(6)給出建設場地工程建設地質適宜性的評估結論;(7)針對不同建設階段,提出防治地質災害的地質工作意見和防治地質災害的具體措施建議。
3.評估的程序和方法
地質災害危險性評估的工作程序包括前期野外調查和後期室內分析。地質災害危險性評估工作流程見圖2-3。
(1)野外調查方法:野外調查工作的基本原則是以較低的成本投入,獲取較多的基礎資料並得到可靠的評價結果。因此,除採用一系列傳統方法收集、獲取相關基礎資料外,需充分利用已有的新技術和新方法,進行高效、可靠的資料獲取。如利用空間對地觀測的InSAR技術可快速獲取大范圍、高精度現今地面沉降信息,對傳統的水準測量結果進行補充和驗證;利用高解析度數字化航片或衛星圖像,可對區域活動構造跡象、滑坡泥石流潛勢等進行有效判讀,達到事半功倍的效果。
(2)室內分析研究:室內分析研究主要是在野外調查及觀測的基礎上對地質災害進行現狀分析、未來預測和綜合評估。
圖2-3 地質災害評估工作程序圖
地質災害現狀評估和預測評估常採用的方法包括:地質歷史分析法和工程地質類比法。此外,現狀評估有時也採用地質環境條件綜合判別法,而預測評估有時會採用多因素分析法等。由於地質災害評估工作一般投入的實物工作量較少,又與建設項目的選址階段相對應,而且評估工作的性質是指出問題並提出解決問題的措施,而不是解決問題。因此,評估的工作方法目前多以定性分析或半定量分析方法為主,較少採用定量計算的方法。如滑坡、崩塌、地裂縫、地面塌陷和地面沉降(包括斜坡及工程邊坡),一般採用地質類比法定性評估其穩定性;而對泥石流的穩定性多採用地質環境條件綜合評判法進行判定,或採用易發性量化指標半定量評估。地質災害綜合評估(地質災害危險性分區)方法較常見的有信息疊加法、多因素綜合判別法、模糊數學評判法和層次分析法等。
4.評估級別
依據建設項目重要性與地質環境條件復雜程度,《技術要求》將評估級別劃分為3級。凡重要建設項目,無論地質環境條件屬哪類,均劃為一級;較重要建設項目和一般建設項目的級別劃分是個難點,要根據地質環境條件復雜程度確定評估級別。確定評估級別時應按以下順序進行:(1)按《技術要求》確定的建設項目重要性類別;(2)按《技術要求》確定的評估區地質環境條件復雜程度;(3)根據這兩個判別結果來綜合確定評估級別(黃雅虹等,2007)。
5.評估范圍的確定
地質災害危險性評估范圍不應局限於建設用地和規劃用地面積內,應視建設和規劃項目的特點、地質環境條件和地質災害種類予以適當擴大,確定對工程項目有直接影響和間接影響的區域范圍,必要時可對直接影響范圍做重要評估,而對間接影響范圍做一般性評估(邢岩等,2004)。
地質災害的空間分布(從形成到成災)有點狀、線狀和面狀之分,如崩塌、滑坡可以相對理解為點狀;泥石流、地面塌陷及地面沉降為面狀;地裂縫為線狀。因此確定評估范圍時,除用地單位申請批復的面積外,要充分認識和預測不同災種從形成到成災可能涉及的空間。一般而言,對於滑坡、崩塌,其評估范圍應達到 「山坡有多高范圍就有多大」 的基本要求;泥石流災害要追索到泥石流形成區,必須以完整的溝道流域面積(包括沖洪積扇)為評估范圍;地面塌陷及地面沉降的評估范圍應與初步預測的可能范圍相一致;具有線狀特徵的地裂縫,也應按預測的可能延展范圍作為評估范圍。對於預測確有困難的災害類型,評估范圍一般應大於現狀確定范圍的3~5倍。當然,評估范圍的確定離不開建設工程的實際布局(王得楷,2002)。
(四)評估報告內容要求
評估報告內容包括:前言、評估工作概述、地質環境條件論述、現狀評估、預測評估、綜合評估和結論。其中,評估工作概述中涉及的工作方法及完成的工作量,建議用列表的方式比較簡明,另外,應盡可能附一張清晰的、包含有建設用地位置、交通和評估工作實際材料(如鑽孔、物探線等)的示意圖。
1.地質環境條件
地質環境條件綜合分析是認識評估區基本環境特徵和分析地質災害形成環境,以及討論擬建工程環境效應的重要基礎。地質環境條件所涉及的內容包括:氣象、水文,地形、地貌,地層岩性,地質構造與區域地殼穩定性,工程地質、水文地質條件及人類工程活動對地質環境的影響等。不能僅僅停留於環境現象或環境特徵的簡單羅列,而應緊密結合工程布局,突出與地質災害發育規律分析和危險性評估有聯系的環境要素或環境特徵,重視區域地質環境的研究,並從區域環境條件中分析地質災害體的演化過程和主要控制及誘發因素。為了給後續分析論證提供必要的資料支撐和邏輯鋪墊,應以詳細描述的方式突出與地質災害發育規律分析和危險性評估有聯系的環境要素或環境特徵,而與地質災害發育規律分析和危險性評估無關的環境描述,要盡量簡略(金德山,2004)。地質環境條件復雜程度的總體評價應用「復雜、中等、一般」 來定位。跨度大的復雜地區或環境地質條件分區、分段明顯的,可以用分段分片評價。
2.地質災害危險性評估
地質災害危險性評估是災害易發程度、危險程度和危害程度的綜合反映。其實質是對建設項目區,在地質環境現狀條件和未來工程活動條件下,地質災害的空間預測和成災可能性的預測,是地質災害危險性評估的核心內容。
(1)現狀評估和預測評估:現狀評估除按《技術要求》的規定進行外,還應注意其著重點是對現有災害的分析和評述。分析和評述內容應包括:災害發育基本規律的歸納;代表性災點的重點剖析;各種災害(點)歷史危害情況、現實活動特徵及穩定狀況的評價(金德山,2004)。危險性一律用大、中、小描述,避免使用 「較」 字。
在現狀評估中如果沒有地質災害就不評估,切忌畫蛇添足;對現狀地質災害不發育,但工程建設和運行中有可能誘發地質災害的地區,可開展評估工作;對有液化發生的區域及地段,液化評估時要依據相應的國家規范,如區域性評估可按建築規范進行評估等。
預測評估的側重點是在評估區疊加了擬建工程影響後,擬建工程和環境可能遭受地質災害危害的危險性程度的預測評價。一般情況下,按可能遭受地質災害的次序進行分災種危險性評估,而對於有些復雜工程也可按功能區分別論述。
需要指出的是,由於地質災害的危險性評估是一種風險評估,所以應借鑒已有的同類型工程在建設過程中誘發或遭受地質災害的經驗,這將為在建工程的地質災害評估提供有效的信息,為地質災害的預測評估提供可靠的依據,減少預測的風險性。
(2)合理區分現狀評估和預測評估:綜合評估和最終結論主要是依據現狀評估和預測評估結論而定。根據筆者的體會,在評估報告中往往易出現二者重復性大、重點不突出和結論不夠明確的問題。因此,處理好二者的關系十分重要。從現狀評估、預測評估的內容看,二者的關系比較清楚:即現狀評估是預測評估的背景;而預測評估不但要緊緊圍繞工程布局和施工特點進行,而且還應與現狀評估結果相互疊加後,共同形成危險性預測評估的最終結論(王得楷,2003)。
3.綜合分區評估及防治措施
(1)綜合評估原則與量化指標:地質災害危險性綜合評估應遵守「區內相似、區際相異、並置取大」 的原則。評估工作以說清問題為原則,其量化指標的確定可以以地質分析方法為主,定量評價為輔。如果資料充分,有條件的可進行定量分析評價。
(2)綜合評估內容:地質災害危險性綜合評估包括:(1)危險性分區;(2)建設場地適宜性分區評估;(3)防治措施。這些內容應按區段評估,並配以相應的說明。
綜合評估的側重點是在現狀評估和預測評估的基礎上,根據現有和潛在地質災害成災的可能性和成災後果的嚴重性,對工程建設區和規劃區進行分區(或分地段、分工程部位)的綜合評估(金德山,2004)。
危險性分區可根據評估區地質災害危險性綜合評價結果進行劃分,符合哪一級就劃為哪一級。如只有危險性大區和危險性小區,就沒有必要在它們中間再劃分一個危險性中區;又如只有危險性中區,就沒有必要再劃分一個危險性小區等。另外,要防止危險性分區隨意擴大或縮小化,如由於工程施工開挖造成邊坡失穩時,地質災害危險程度較重區將主要集中在工程沿線或僅限於河谷等特殊地帶,有時在進行危險性分區劃分時,往往可能將劃分范圍擴大到外圍,這樣是不合理的(邢岩等,2004)。
綜合評估應簡明扼要,只要把現狀評估和預測評估的主要認識反映出來即可,避免對上述評估的簡單重復。對地質災害危險性大的或中等的,要提出防治地質災害的措施與建議;對重大地質災害防治,尤其是提出避讓或改變建設工程選擇的,要提出論證,並給出建設場地適宜性評價結論。
(3)建設場地適宜性評價與地質災害防治措施:建設場地適宜性評價結論是評估工作的目的,最終結論的得出應該建立在2個判據之上:一是地質災害危害後果的嚴重程度,對此不能僅局限於災害對擬建工程影響的分析,還要考慮擬建工程對加劇和誘發地質災害的影響和對環境帶來的危害;二是地質災害防治的難易程度,此評價既要考慮技術上進行防治的難易程度,還要考慮防治費用的投入及經濟上的合理性(金德山,2004)。
建設項目地質災害危險性評估的最終目的是防止地質災害發生,即獲得「防」 和 「治」 的具體措施。因此,選擇的工程防治技術類型越簡單,越易於實現越好,通常經濟實用的技術是應該首先推薦的(具有特殊目的的工程項目除外);對於地質災害危險性大,現有經濟技術條件難以達到防治要求的場地,從「防」 的角度,應態度明確,堅決提出 「躲避」、「另選場地」 和 「局部改選」 的建議,不應遷就局部和地方利益,鑄成潛伏重大災害隱患工程的大錯(王得楷,2002)。
(五)評估報告評審要求與備案
評估報告完成後,需按照國土資源行政主管部門的有關規定組織專家進行報告評審,評審完待評估報告提交委託單位後,還要對評估成果進行備案。
❼ 國土資源部新構造運動與地質災害重點實驗室
(一)實驗室簡介
國土資源部新構造運動與地質災害重點實驗室於年9月30日得到國土資源部正式批復成立,其前身為中國地質科學院地殼變形與地質災害重點實驗室。重點實驗室主要從事5個領域的科學研究:新構造運動及其引發的地質災害與地質環境過程研究,地應力監測技術與地質災害預測評價技術方法研究,中國大陸主要活動構造帶地應力測量及其構造應力場研究,國家重大工程、重大城市和重要經濟區帶的地殼穩定性和地質環境安全研究。
圖46 退化與廢棄地遙感信息提取和監控信息系統開發及其應用研究技術流程
(二)2013年度重要科研成果
1. 「汶川地震地質災害調查評價」入選地質學會十大地質科技進展
入選地質學會十大地質科技進展的「汶川地震地質災害調查評價」項目是由中國地質科學院地質力學研究所、中國地質環境監測院等單位共同承擔完成的。殷躍平、張永雙研究團隊緊密圍繞汶川地震地質災害等重大科學問題和關鍵技術,在理論、方法和技術方面取得了多項創新性成果,特別是集成創新地面測繪、綜合物探和InSAR技術,修正了強震區逆沖型工程活動斷裂和地震破裂帶安全避讓公式;首次開展了斜坡地震動特徵監測和地脈動特徵測試,獲得了山體斜坡地震動放大規律,提出了豎向地震力對峽谷區山體穩定性的放大效應;建立了基於天空地一體化應急調查技術的汶川地震災後快速編圖與評估方法,以及地震滑坡-碎屑流的成災機理和震後高位泥石流早期識別的特徵指標,為制定行業標准提供了理論支撐。項目成果集成出版了《汶川地震工程地質與地質災害》一書,在「5·12」汶川地震發生5周年到來之際,由科學出版社出版發行。本書對汶川8.0級地震區的地震工程地質和地質災害進行了系統研究,涉及汶川地震區域地質構造、地震工程地質、斜坡地震動監測與試驗方法、地震地質災害等關鍵科學問題(圖47)。
圖47 《汶川地震工程地質與地質災害》
2.《泛亞鐵路雲南大理至瑞麗沿線基礎地質與主要工程地質問題》出版
「泛亞鐵路雲南大理至瑞麗沿線地質構造綜合研究」項目組及時對計劃項目成果進行了綜合集成,編著完成了《泛亞鐵路雲南大理至瑞麗沿線基礎地質與主要工程地質問題》專著並出版發行(圖48)。
被譽為「鋼鐵絲綢之路」的雲南大理-瑞麗鐵路(簡稱「大瑞鐵路」)全長約336km,是連接中國大陸與東南亞各國的泛亞鐵路網中的咽喉工程。但由於鐵路需要穿越水文網密度大,且山高谷深的橫斷山脈南段,因此,橋隧工程將占整個線路的70%左右,尤其是隧道工程的最大長度與埋深都大大超出了已有鐵路工程,建設難度極大,亟須扎實可靠的高精度基礎地質與工程地質資料支撐,並為鐵路選線和設計提供科學決策依據。
圖48 《泛亞鐵路雲南大理至瑞麗沿線基礎地質與主要工程地質問題》
為主動配合和服務於國家重大工程建設,盡快打通我國西南地區中緬國際鐵路通道。在中國地質調查局基礎地質部的精心部署下,由地質力學研究所和成都地質調查中心共同組織實施的「雲南大理至瑞麗基礎地質綜合調查」計劃項目,及時完成了沿線22個圖幅的1:5萬基礎地質調查工作和鐵路優選線兩側各2k m廊帶區的1:2.5萬基礎地質和工程綜合調查任務。為更好地將基礎地質工作服務於國家重大工程應用,專著綜合了鐵路沿線最新的1:2.5萬綜合地質調查資料,以及新構造和活動構造研究等成果,全面介紹了滇西橫斷山南段大理至瑞麗地區,包括:岩石地層與地質構造、主要岩土體與特殊岩性體、水文地質、地熱活動、新構造運動與活動斷層和地震活動等工程地質條件,並在此基礎上,進一步梳理總結了鐵路沿線各主要工程地段的工程地質環境及特徵,全面剖析了在施工建設中主要面臨的九大重要工程地質問題,包括:外動力地質災害、岩溶作用導致的工程地質問題、特殊岩性體(主要包括二疊紀「破灰岩」和上新世「軟岩」)的工程地質問題、順層問題、活動斷裂與強震活動、高溫熱害、岩爆與軟岩大變形、隧道涌水突泥和棄渣環境問題等,確定了不同類型工程地質問題最易發生的地段,並提出了防範建議。另外,重點分析總結了影響該區地殼穩定性的主要區域活動斷裂帶的晚第四紀活動及其未來大地震危險性,並結合歷史強震資料重新確定了鐵路沿線的大於等於Ⅸ度的高地震烈度區。最後針對高黎貢山越嶺段超長超深鐵路隧道的圍岩穩定性,結合岩石力學測試分析資料和原地地應力測量結果,分別開展了二維和三維數值模擬研究,對隧道工程的圍岩穩定性進行了綜合評價,並圈定了隧道的強岩爆區和軟岩大變形區。
專著資料翔實,將基礎地質工作成果與工程應用緊密結合,因此,對進一步深入認識滇西橫斷山地區的工程地質環境具有重要參考價值,對於相鄰地區的重大工程建設也可起到重要借鑒作用,並且相關研究成果可供從事區域地質、工程地質、活斷層與地震地質、地質災害、數值模擬和岩土工程等多方面的科研技術人員參考。
3.重大工程擾動區特大滑坡災害防治技術研究取得初步進展
2013年是「十二五」國家科技支撐課題「重大工程擾動區特大滑坡災害防治技術研究與示範」執行的第二個年度,也是課題攻關關鍵的年度,在關鍵科技問題、技術方法和示範基地研究取得階段性成果,主要包括下列5方面:跟蹤對比分析國內外工程滑坡防治進展,初步建立災難性工程滑坡資料庫格架;初步探索研究工程滑坡防治3個關鍵科技問題;工程滑坡機理實驗及模擬研究有所進展;工程滑坡快速防治關鍵技術方法研究和示範基地建設初見成效,相關研究成果以學術論文的形式在「地質通報」出版專輯(圖49),相關的發明及技術專利正在申請受理過程中。
圖49 《工程滑坡防治成果專輯》
4. 「新型壓磁應力測量與監測系統研製」取得重要成果
吳滿路研究員負責的「原地應力測試技術方法試驗研究」項目自2008年實施以來,一直致力於試驗應用研究,在地應力測量及監測台站建設、監測儀器研製、專利及人才培養等方面取得了一系列成果。
壓磁法地應力測量及監測一直是地質力學所的特色和優勢科研方向。「原地應力測試技術方法試驗研究」團隊以壓磁應力測量與監測技術方法為主要研究對象,完成了對壓磁法地應力測量和監測儀器結構的全面改造升級,同時,研發的三分量壓磁應力解除系統在孔深213m處成功地獲得了有效應力數據,是同類技術方法中達到的世界最深的地應力測量;研製的新型四分量壓磁應力監測系統已在青藏高原東南緣、龍門山斷裂帶、河北紫荊關等地應力測量及監測實驗基地,首都圈、郯廬斷裂帶、東南沿海海岸帶等地殼穩定性評價及活動斷裂監測中得到了大量應用,在相關地區建立的地應力綜合監測站成功捕捉項目執行期間強烈地震前後應力變化的信息,豐富了應力實測數據和大量應力監測數據。
新型壓磁應力測量與監測系統獲得的數據成果已經或即將公開發表。項目研發的「無線深井地應力絕對測量壓磁感測器」和「深井地應力監測壓磁感測器定向及自控載入安裝系統」獲得了2項國家實用新型專利授權,為中國地殼探測計劃提供了必要的關鍵技術儲備。
5.獲蘆山地震發震構造與次生地質災害致災特徵研究初步成果
2013年4月20日,四川省蘆山縣發生了里氏7.0級地震。根據國土資源部統一部署和地質力學研究所的安排,重點實驗室完成了地震地質和地質災害應急排查,並將初步研究認識發表在《地質學報》(英文版)上。
初步認識之一的Seismogenic Structure of the April 20,2013,Lushan Ms7 Earthquake in Sichuan(《四川蘆山2013年4月20日Ms7.0地震發震構造初步研究》),通過高解析度遙感圖像解譯、主餘震分布、震源機制解釋等綜合分析認為,蘆山地震震中位於蘆山縣太平鎮和雙石鎮之間,震源深度13~14km,震中最大烈度達IX級。野外調查發現,盡管震中區房屋建築損壞較嚴重,但這次地震沒有產生明顯的地表破裂構造,僅見少量的地裂縫和噴砂冒水現象。蘆山地震是龍門山斷裂帶西南段一次獨立的破裂事件,屬於逆沖型地震。科研人員從新構造和活動構造角度,通過將精確定位的主震和餘震震中投影在地形圖、遙感影像圖上,得出了蘆山地震餘震的分布特徵,闡述了雙石-大川斷裂特徵型地震特點,推斷蘆山地震與龍門山構造帶底部滑脫帶(13~19km)斷坡構造活動有關。同時對未來強震發展趨勢進行了分析:雖然這次地震使這條斷裂的應變能得到釋放,但地應力監測結果指示該斷裂帶的應力釋放尚不完全,未來地震發生的可能性尚值得進一步關注。
初步認識之二的Geohazards Inced by the Lushan Ms7.0 Earthquake in Sichuan Province,Southwest China:Typical Examples,Types and Distributional Characteristics(《四川蘆山Ms7.0級地震地質災害基本特徵》),基於遙感解譯和野外調查結果,簡要論述了地震誘發的崩塌、滑坡、碎屑流和砂土液化等次生地質災害的發育特徵及其危害,地震地質災害主要受控於強震觸發作用、陡峻的地形地貌、地形放大效應以及軟弱的岩性和強烈的風化卸荷作用;研究表明,地質災害的發育分布規律主要體現在震中效應和地貌效應明顯、活動斷裂上盤效應不顯著,斷裂端點效應較明顯,與岩性和岩體結構的關系較密切。蘆山地震誘發的地質災害以及地震對山體造成的損傷存在隱蔽性,在災後重建中應引起重視。
6.烏江流域重大地質災害研究新進展
「重慶地區地質災害成災機理與防治研究」項目負責人為李濱副研究員,參加單位有長安大學、重慶市地質礦產勘查開發局107地質隊、中國地質環境監測院、重慶市地質環境監測總站。項目完成了烏江流域復雜地貌環境下三維激光掃描技術和機載激光雷達掃描技術在地質災害調查與監測中的應用,通過覆蓋研究區域DEM、SAR等多種數據,結合InSAR和GNSS監測結果,形成一套適合於烏江流域復雜地質環境下大范圍識別地質災害形變的理論方法。此外,在特大型地質災害特徵識別和地質模型分析基礎上,項目組結合室內力學試驗,通過數學模擬和物理模型試驗,提出了岩溶、采礦等因素影響下,特大型層狀滑坡的變形機理和失穩模式,並提出了穩定性評價方法和災害發生後崩滑體的運動特徵分析模型,該套分析方法及結果可在西南岩溶地區進行推廣應用(圖50,圖51)。
圖50 InSAR技術在區域地質災害調查中的應用
圖51 雞尾山滑坡累計形變圖(184天)
7.首都圈地區關鍵構造部位地應力監測新成果
(1)初步揭示了邢台—唐山主要發震構造帶北端遷安及其外圍地區現今構造活動性及其災害效應,認為華北平原地質構造以塊斷結構為主要特徵,構造體系走向多為NNE向,以壓扭性斷裂為主,現今活動性顯著,5級以上地震活動通常沿NNE、NE和NWW向斷裂帶分布,特別是不同方向斷裂帶的交會部位(圖52)。
(2)探討分析了唐山—灤縣—昌黎一帶現今地應力環境變化特徵及其地震地質研究意義。河北昌黎地應力實時監測台站地應力監測結果表明,日本9.0級大地震所誘發的華北地區產生同震位移,區域構造作用表現為近EW向拉張作用,最大水平主壓應力為近南北方向。而2012年6月6日以來,華北地區表現為近EW向主要為構造擠壓作用,最大水平主壓應力為近EW方向,說明區域構造應力作用恢復到日本9.0級大地震之前華北地區最大水平主應力方向,並且在區域構造應力作用方向轉換的過程中會導致地震的發生(如2012年5月28日和29日及6月18日在唐山及其周圍地區還分別發生了4.8級、3.2級和4.0級地震)(圖53)。
圖52 遷安市陳官營村地應力測量與監測鑽孔區域構造地質圖
圖53 河北昌黎地應力實時監測台站監測結果
❽ 服務北京主動作為努力做好地質環境管理工作
北京市國土資源局
近年來,我們深入貫徹落實科學發展觀,本著主動服務北京經濟社會發展,努力為建設「人文北京、科技北京、綠色北京」作貢獻的理念,堅持迎難而上,積極作為,扎實做好地質環境管理工作,取得了初步成效。
一、強化防災意識,切實做好地質災害防治工作
為做好汛期地質災害防治工作,北京市結合全市防汛體系,建立健全了地質災害群測群防網路,對重要災害隱患點、險村險戶做到「四包七落實」。對村莊、旅遊景點、礦山、學校、重要道路進行了全面地質災害調查和區劃工作,基本查清了人口較為密集區域的地災隱患情況,對涉及的64個鄉鎮、242個村、32條道路、17個度假村、19個礦山全部建立台賬,實施一對一管理。在隱患點豎立地質災害隱患警示牌500餘塊,提示過往人員和車輛注意安全;每年發放地質災害防災「明白卡」近萬張。在汛期,組織地質專家及科研人員組成地質災害應急調查大隊,執行24小時值班制度;組織北京市地質研究所和市氣象台的專家通過會商,及時發布地質災害預報預警,為提高地質災害的防治水平、減輕地質災害可能造成的損失起到了重要作用。編制了《北京市突發性地質災害科普宣傳手冊》,普及地質災害防治知識。
地面沉降是北京市平原區主要地質災害之一,為減少地面沉降造成的危害和經濟損失,全市於2001年、2005年先後啟動北京市地面沉降監測網站預警預報系統建設一期工程、二期工程並投入使用。兩期建成的北京市地面沉降監測網站預警預報系統包括地面沉降監測站網、地面沉降專門測量網、地下水動態監測網、GPS測量網和InSAR測量網。監測網路運行以來,各監測儀器設備運行正常,監測數據連續可靠,積累了大量的監測數據,實時掌握了北京市地面沉降的現狀,有效預測了全市地面沉降的發展趨勢,提出了科學有效的防治措施,為首都防災減災和實現可持續發展做出了重要貢獻。
從2010年開始,在中央財政的支持下,全市開展了「門頭溝區雁翅鎮田莊村北不穩定斜坡治理項目」等3個地質災害治理項目,累計投入資金868萬元。通過削坡、擋土牆、護坡等工程措施,改善區域地質環境,保證了人民群眾生命財產安全。
二、堅持主動作為,加大關閉礦山環境治理力度
近年來,北京市按照「控制總量、調整結構、提高質量、增加效益、減少污染」的方針,提前超額完成「十一五」減少固體礦山數量90%的任務。轄區內800餘家固體礦山企業經逐一進行整合、整頓,到目前為止僅保留39家礦山,關閉比例達95.7%。為治理和改善已關閉礦山的礦區環境、消除或減輕災害隱患、調整當地產業結構,北京市積極主動地向財政部、國土資源部申請項目,到2011年底,累計獲批準的項目48個,批復資金總額3.23億元。據統計,已完工的45個礦山環境治理項目總的治理面積達到2萬余畝,種植經濟林木25萬余株(圖1至圖3)。與此同時,為提高采礦權人環境保護意識,2009年,北京市建立了礦山環境恢復治理保證金制度,截至2011年底,累計繳存保證金2.1億元左右。礦山企業積極編制恢復治理方案,並按照方案開展環境恢復治理工作(圖1至圖3)。截至目前,礦山企業開展礦山環境恢復治理工作投入的資金達1.07億元,其環境治理工程已通過驗收。這些項目的實施,降低了礦山開采遺留的礦渣對大氣和水土體的污染程度,恢復了受破壞的土地資源和地形地貌景觀,對當地環境保護和生態平衡起到了積極的作用。新增的農業用地和經濟作物,促進了當地村民生活條件的改善,項目的實施直接給當地提供了部分農村人口的就業機會,相應提高了農民收入。
圖1 北京市豐台區王佐鎮西庄店極峰礦山地質環境治理項目
圖2 北京市懷柔區崎峰茶金礦區地質環境治理項目
圖3 北京市昌平區黑山寨大沙地-分水嶺金礦環境治理項目
三、履好職盡好責,努力加強地質遺跡保護和地質公園建設
保護北京市不可再生的地質遺跡資源,是我們義不容辭的責任。近年來,為了更好地貫徹落實地質公園「保護地質遺跡,普及地球科學知識,促進地方經濟發展」的理念和目標,截至2011年底,北京市已建立7處地質公園,其中1處世界地質公園、5處國家地質公園、1處市級地質公園,以及3處國家礦山公園,共獲得地質遺跡保護項目資金5140萬元,主要來自中央財政資金,全部投入遺跡保護工作。這些工程的實施,在很大程度上改善了保護區的自然生態環境,實現了地質資源的永續利用,同時帶動了旅遊等相關產業的發展與繁榮。2010年7月,中國房山世界地質公園受到聯合國教科文組織世界地質公園網路執行局的高度肯定,認為公園的保護與建設引領了世界地質公園的發展態勢,可以成為亞太地區世界地質公園的表率和其他國家世界地質公園學習的榜樣。
四、提高服務效能,深入搞好活動斷裂和溝域經濟調查
為了給北京的城市規劃、建設提供保障,減少或避免因活動斷裂的破壞而引起的地質災害造成的人員和經濟損失。2008年開始,北京市組織開展了平原區活動斷裂監測專項地質調查工作。市財政投入上億元資金,通過分析歷史積累的資料和開展野外地質工作,基本摸清了主要活動斷裂具體走向,並精確定位,為下一步開展監測工作、分析活動趨勢、研究影響范圍打下了堅實的基礎。到目前為止,共完成調查面積912.4平方千米,定點3888個。與此同時,為積極響應北京市「綠山富民」政策,促進山區生態涵養建設和經濟發展,從2010年開始,針對近年來山區溝域經濟發展特點,對昌平高口溝域、懷柔天河川溝域等7條溝域經濟發展區進行了區域地質災害調查和區劃,調查面積1100平方千米,災害點268處,為相關區縣政府制定規劃提供了基礎數據和圖件。
❾ 三峽庫區萬州—巫山段地質災害監測預警研究
歐陽祖熙張宗潤陳明金師潔珊陳征韓文心
(中國地震局地殼應力研究所,北京,100085)
【摘要】為了較好地解決滑坡監測中高度的不確定性問題,需要配合使用多種類型的監測系統。本文系統介紹了三峽庫區萬州、奉節、巫山等地開展的地質災害監測預警研究工作,包括基於3S技術和地面變形監測台網建立的研究區典型地段滑坡監測網、研製的新型滑坡無線遙測台網,以及流動傾斜儀、激光測距儀等專用設備。通過近年來獲得的一些典型監測結果剖析了不同技術和方法在地質災害監測預警相關方面應用的有效性。
【關鍵詞】三峽庫區滑坡監測預警系統3S技術
1引言
自1998年以來,中國地震局地殼應力研究所(以下簡稱地殼所)三峽庫區地質災害項目組依託國務院三峽建設委員會移民局「三峽工程萬州庫區GPS滑坡監測示範研究」,科技部「十五」攻關項目「示範區新型、高效地質災害遙測台網技術系統研究」,重慶市政府和移民局下達的「奉節、巫山高邊坡與高擋牆穩定性監測」,以及地殼所與德國地球科學研究中心和英國倫敦大學學院關於「應用PSInSAR遙感技術監測三峽庫區滑坡及庫岸變形」等項目的支持,在萬州、巫山、奉節三地移民局和國土局的配合下,廣泛深入地開展了庫區地質災害監測預警系統的研究。監測的對象由滑坡、危岩與庫岸變形,擴展到高擋牆、高邊坡和移民樓房基礎的穩定性,監測技術體現了多學科的融合。
幾年來,在進行地質調查的基礎上,項目組運用3S技術,建立地質災害地理信息系統(GIS);開展全球衛星定位(GPS)滑坡變形監測及多手段儀器監測;並整合現今成熟的、先進的感測器與測量技術、計算機信息處理技術與通訊技術,以 GSM/GPRS為通訊平台的無線遙測台網,可以選擇連接不同的感測器來監測崩、滑體地表變形、深部位移、地下水動態、聲發射、裂縫變化、雨量,以及庫岸及抗滑樁等工程構築物內部應力及所受的推力等;在遙感(RS)技術應用方面,將國際上新近提出的角反射器技術用以輔助進行InSAR信號處理,建立了試驗台網。迄今,項目組在庫區庫岸與滑坡變形監測及災害預警系統的工作中已獲得了多項階段性成果,一些典型地區的監測成果為政府減災決策提供了重要依據。
2庫區地質災害監測網設計的指導思想
庫區崩塌、滑坡監測的主要目的是:全面了解和掌握崩、滑體的演變過程,及時捕捉崩、滑體災變的特徵信息,為崩塌、滑坡災害的正確評價分析、預測預報及治理工程等提供可靠的資料和科學依據。同時,監測結果也是檢驗崩塌、滑坡分析評價及滑坡工程治理效果的尺度。
為了達到上述目的,庫區地質災害監測系統總體設計思想為:
(1)針對不同崩、滑體的地質構造與變形階段特徵,應採用不同的方案、手段進行監測;
(2)鑒於崩、滑體變形破壞過程的高度不確定性,同一崩滑體上宜採用多種手段監測,形成點、線、面、地表與地下相結合的立體監測網,使其互相補充、檢核;
(3)在群測群防工作的基礎上,發展常規人工儀器觀測與無線自動遙測的技術、建立靜態和動態監測相結合的監測預警網路,分別服務於地質災害的長期、中期預測和短期預警。
3地質災害監測方法與技術
依據崩、滑體變形監測的物理量,兼顧變形測量對精度的要求和監測工作的效率,結合當前國內外監測技術和方法的發展水平,在實際應用中採用GPS、InSAR、激光測距、流動傾斜、裂縫監測技術測量地表形變,一些地段也採用了傳統方法如全站儀和水準測量;鑽孔測斜儀監測深部位移;孔隙水壓力計監測地下水動態變化;鋼筋應力計與錨索(桿)應力計,分別用於監測抗滑樁內部鋼筋和錨索、錨桿的受力變化;同時,採用遙測台網技術採集包括地表變形、深部位移、地下水、鋼筋計、危岩聲發射等在內的各種動態監測數據。下面簡要評述這些方法的特點與適用領域。
3.1GPS(全球衛星定位系統)大地測量網
全球衛星定位系統(GPS)是美國國防部研製的導航定位授時系統,由24顆等間隔分布在6個軌道面上、大約20000km高度的衛星組成。在地球上任何地點、任何時刻,在高度角15。以上天空至少能同時觀測到4顆以上的衛星。用戶在地面用接收機接收這些衛星發射來的信號,測定接收機天線到衛星的距離,就可以計算出接收點的三維坐標。近年來,我國開發和應用GPS定位技術的發展速度很快,如在長江三峽工程壩區已建立了GPS監測網,實踐證實,高性能配置的GPS水平定位精度可達毫米級,完全可用於崩塌、滑坡的位移監測。
相對於傳統的大地測量方法,GPS測量技術應用於滑坡監測有以下優點:①觀測點之間無需通視,選點方便;②不受天氣條件限制,可以進行全天候的觀測;③觀測點的三維坐標可以同時測定;④新一代 GPS接收機具有操作簡便、體積小,耗電少的特點。所以,這種方法已廣泛運用於滑坡變形監測、施工安全監測以及滑坡工程治理效果監測之中。但是,由於監測站建設和獲取數據周期較長,在災害的短期預警中該方法用得較少。
3.2專用儀器監測網
在此類測量方法中,有多種傳統的測量儀器目前仍在廣泛使用,如經緯儀、全站儀、水準儀和鑽孔測斜儀等,它們主要用於各種工程治理項目的施工安全監測中。除了前述的儀器外,我們還從三峽庫區的具體環境條件出發,結合地質災害其他方面監測工作的需要,開發了攜帶型傾斜儀、流動激光測距儀等設備,彌補GPS觀測受房屋、山坡遮擋而不便施測的不足,以便對位於河谷斜坡地形上的庫區移民新城鎮的滑坡地表變形、房屋及地基基礎變形進行全面監測。在一些經過工程治理的重點滑坡、變形體上,結合治理效果監測,還大量運用了鋼筋計和錨桿(索)計以監測抗滑樁內部應力及滑坡的推力。
在地表開展各種流動儀器觀測具有監測參量多,靈敏度高,測量范圍較大,效率高,成本低,操作簡單等特點,因此這類測量方法適用於滑坡治理施工安全監測和效果監測,與前一種GPS流動站觀測法相同,也大量應用於多種地質災害的中、長期監測預報中。
3.3地質災害無線遙測台網
目前,國外崩塌、滑坡監測預警技術已發展到一個較高的水平。首先是較普遍採用了全自動、多參數監測的遙測台網;其次,在地質災害模型預報和預警系統方面,已運用3S(GPS、GIS和RS)技術進行地質災害空間分析、模型預報和預警系統研究。國內在上述方面盡管還存在較大的差距,但近年來,鐵道部、交通部等個別研究所及少數礦區已嘗試採用小型遙測台網進行滑坡災害的監測預報;2002年,中國地震局地殼所在三峽庫區又率先建立了用於地質災害監測預警的多參數無線遙測台網。
「RDA型地質災害無線遙測台網」系地殼所開發的基於GSM/GPRS技術的新型無線遙測台網。該系統主要由監測子站群、監測預警數據中心和GPRS數據通訊公網等三部分組成(系統構成見圖1)。GPRS是在GSM基礎上發展起來的一種無線分組交換的數據承載業務。相對於GSM/SMS的電路交換數據傳送方式,GSM/GPRS採用分組交換數據傳送方式,提高了傳輸速率,有效利用無線網路信道資源,全面實現了移動Internet功能,對於每個用戶永遠在線等方面具有非常明顯的優勢。
圖1GPRS滑坡無線遙測系統構成
根據單體滑坡監測的需要,可以確定所需遙測子站的個數,各遙測子站可以選擇連接不同的感測器來監測滑坡地表位移、深部位移,或者地表傾斜、裂縫變化、雨量,以及監測護岸、抗滑樁等工程構築物內部應力和所受的推力等。監測預警數據中心系統軟體功能包括接收各地質災害點遙測子站的數據、數據入庫、顯示變形趨勢曲線和超限自動報警等功能。同時,數據中心站可對各遙測子站發出指令,改變其工作參數,如數據采樣間隔(5分鍾、1小時、24小時等)。系統可接入地區監測預警中心微機區域網,支持運行基於GIS的減災決策支持系統。市、縣級地質災害監測指揮中心的計算機屏幕上可以准實時地密切監視滑坡加速變形趨勢,支持對庫岸和滑坡破壞事件進行短期及臨滑預報,也可以對發生的地質災害事件進行現場監測和救助指揮。從2002年我們在萬州WJW滑坡建成第一個遙測台網以來,在萬州和巫山運用「RDA型地質災害無線遙測台網」監測的崩、滑體已有近20處,積累了豐富的數據。該地質災害無線遙測系統主要具有以下特點:
(1)監測參量多,精度高
系統集成了包括:滑坡地表變形(位移、沉降)、傾斜變形測量儀、裂縫測量儀、崩滑體微破裂聲發射信號記錄儀、鑽內地層滑移變形測斜儀、孔隙水壓測量儀、鋼筋測力計、錨索(桿)拉力計等8種滑坡監測儀器。這些測量儀器均具有較高的測量精度和較大的動態范圍。
(2)自動遙測,無人值守
遙測儀器均內置微處理器和無線數據傳輸模塊,動態范圍大,全自動監測,無線傳輸,可用交流電源或太陽能電池供電。
(3)無障礙設計
所研製的儀器在測量、數據傳輸等方面均符合無障礙設計要求,因而有安裝方便,環境適應性好等優點。
(4)依託先進的通訊技術
本遙測台網綜合運用了最新發展的GSM/GPRS通訊技術,既適應三峽庫區的地形條件,便於安裝和維護,又具有高容量、覆蓋范圍廣以及成本較低等特點。
3.4崩塌滑坡應急監測系統
以往,無論在三峽庫區還是我國其他地方,發現有崩塌滑坡跡象時,常因缺乏應急監測手段,未能詳細積累數據,錯失研究的機會且不論,有時終因措施不力造成人民生命的損失。我們在RDA型遙測台網的基礎上,將通訊改為GSM/SMS,即簡訊息方式,目的是使系統對通信公網的適應能力更強,架設更簡便可靠。在監測環境偏遠以及應急監測的場合,這一點顯得尤為重要。
應急監測系統優選了地表傾斜、激光測距、裂縫測量儀等手段。一旦有群眾報告或者通過儀器監測發現某地滑坡有加速變形跡象,便能急速趕赴現場,及時安裝台網,實施24小時連續監測。既能有效避免不測事件的發生,還可積累研究滑坡變形破壞階段的寶貴資料。2003年,應萬州地方政府的要求對公路、橋梁開展的應急監測便收到了良好的效果。
3.5合成孔徑干涉雷達InSAR測量技術
合成孔徑雷達干涉(InSAR InSAR—Interferometry Synthetic Aperture Radar的縮寫。
干涉雷達優點較多:具全天候工作能力,發射的微波對地物有一定穿透能力,能提供光學遙感所不能提供的信息,且為主動式工作方式。對於歐洲雷達衛星 ERS-1/2和加拿大雷達衛星RADRSAT-1,採用干涉技術來產生 DEM,監測地面位移變化,精度可以達到毫米量級。因此,該技術手段特別適用於大面積的滑坡、崩塌、泥石流以及地裂縫、地面沉降等地質災害的監測預報,是一項快速、經濟的空間探測高新技術。
三峽地區植被茂盛,雨水充沛,地貌差異較大,不利於干涉雷達信號的處理,曾有人在該地區做過嘗試未獲成功。為此,地殼應力研究所與德國地球科學研究中心(GFZ)合作,採用了國際上新推出的角反射器技術以輔助進行 InSAR信號處理。角反射器是用三塊角形金屬板製作的一種裝置,它對照射其內的雷達波可按原方向反射回去,反射信號相對於周圍環境有顯著的增強。通過在工作區范圍內均勻布設人工角反射器,並確定一些穩定的點作為天然反射點,便於圖像的配准和精確計算角反射器的位移。對於三峽庫區如此大的范圍,僅僅利用有限的點位進行 GPS或其他儀器設備測量滑坡體形變是有局限的,因此,探索利用InSAR技術開展三峽庫區滑坡監測,具有重要的意義。2003年,我們已經在萬州和巫山兩地安裝了14個角反射器,進行試驗監測和研究,同時還聯合進行 GPS變形監測作為對比。
4用於地質災害監測預警的GIS系統
地質災害監測地理信息系統是一個能夠有效管理各種四維空間(含地理坐標和時間變化)數據的信息系統。它以崩滑體等監測對象為基礎,把地形、城市規劃、監測點分布等空間數據,按其空間位置存入計算機;通過資料庫模塊、曲線顯示模塊與數據分析模塊,實現監測數據的存儲、更新、查詢、趨勢分析、繪圖顯示及圖、表輸出等功能。
系統主要由四部分組成:地理信息子系統、地質基礎資料文獻管理子系統、地質災害監測資料庫子系統和監測數據分析子系統。
地殼所自1998年在重慶市萬州區開展地質災害的監測與研究工作以來,首先致力於建立基於GIS的地質災害數據和資料管理平台,在2000年研製成功「萬州庫區移民工作地理信息系統」。之後,又逐步完善相關的資料庫管理系統,充實數據分析模塊,增加自動報警功能,實現了含數據管理、分析於一體的滑坡監測預警GIS系統,並相繼推廣到巫山、奉節兩縣。
系統採用面向對象的編程語言Visual C++6.0為開發工具,以MapInfo為基本開發平台;地質災害監測資料庫利用Microsoft SQL Server 2000創建,通過ADO技術進行資料庫連接、訪問。地質災害監測預警GIS系統以大比例尺電子地圖作為工作用圖,可以任意縮放、漫遊、能夠自動查找地圖目標,並與資料庫相關聯。該系統為管理各種工程地質、水文地質資料,為管理上述幾類地質災害監測網和監測數據,為數據的分析與結果顯示,包括為群測群防工作的管理均提供了一個有效的平台,進而為滑坡穩定性的研究打下了很好的基礎(系統總體結構如圖2)。
圖2地質災害監測預警GIS系統總體結構框圖
根據前述功能的要求,該系統可以輸出多種表達數據處理及空間分析結果的圖形、圖表與三維模擬圖等可視化形式。圖3顯示了巫山縣GIS系統的一個界面,顯示出滑坡、道路及四類監測站的分布,即為一例。
圖3巫山GIS系統顯示的GPS和傾斜監測站分布圖
1.GPS靜態監測站;2.GPS動態監測站;3.流動傾斜監測站;4.GPS坐標控制點
數據分析流程基本上有如下的3個方面:
(1)整個監測系統獲得的數據,包括自動傳輸與流動觀測的,經過校核確認無誤後,即可存入當地地質環境監測站基礎資料庫。
(2)基於地理信息系統的地質災害趨勢分析及預警技術研究,包括進行監測結果的統計分析、時間序列分析、地表位移矢量圖分析、滑坡的深度—位移曲線分析、位移—降雨量分析等,並進而確定在不同的地質環境下滑坡預警的閾值。
(3)所獲得的滑坡變形時間變化曲線及其二維平面分布圖像的結果,可用於做進一步的滑坡穩定性分析研究。
5各類監測技術的應用與典型監測結果
5.1GPS技術用於滑坡變形監測
自1999年底萬州庫區建成含120餘個流動站的GPS滑坡變形監測網,到2002年底,共完成了8期測量。結果顯示,多數滑坡近期變形速率較低,在5mm/a以下;但半邊石壩與實驗小學等少數滑坡年變形速率分別達84mm和49mm;關塘口、青草背等滑坡也有明顯變形。圖4顯示了萬州城區滑坡現今變形的分區特點:變形大的地區多為陡坡,有的是古滑坡分布地區;近期的變形主要和人類工程活動以及強降雨等因素有關。
圖4萬州城區滑坡變形分布示意圖
1.GPS滑坡監測點;2.滑坡;3.滑移矢量;4.變形較小的穩定地區
上述結果對於庫區城鎮的建設規劃有指導意義。據了解,有的基礎設施項目選在上述變形區域內,自2002年初開工,場平屢屢受阻,歷時3年無法開展基本建設,付出了沉重的代價。對這幾處穩定性差的滑坡體,加強了跟蹤監測和研究。例如萬州 SMB滑坡2003年繼續發生變形垮塌,其北部區域5月以來曾發生嚴重變形。圖5給出了3條有代表性的基線變化情況,縱坐標表示日降雨量以及GPS基線長度變化,單位為mm。由圖中可以看到,2003年一季度該區變形速率不高,4月18日(即圖中第108日)降大雨84mm後,滑坡變形明顯加速。G123-134是接近主滑方向的測量基線,到6月累計變形量達到400m左右。除了該區是因人類工程活動觸發滑坡變形因素外,強降雨的影響不可低估。
又如奉節新縣城地區有大小崩塌、滑坡50餘處,其中以三馬山、寶塔坪、白衣庵、南竹園等大型滑坡對新建縣城的影響最大。由於新縣城地處復雜的地質構造部位,岩層較為破碎,沖溝發育,高階地較窄,且連續性差。新建移民區大多分布在地勢較陡的溝、谷坡上,人工開挖的高陡邊坡隨處可見,並以高度大、連續分布長為特點,邊坡高度可達30~40m,長度數百米。高邊坡的穩定性問題是奉節縣城最大的潛在地質災害問題之一。
2002年我們在奉節建立了含290個監測樁的GPS和地表傾斜變形監測網。到2003年中,整個縣城近8km2范圍的變形分布如圖6所示,發生最大變形的地區是西部朱衣河谷坡一帶的高邊坡。這些地帶大多是高階地、陡坡,表現的主要地質災害問題是建築載荷導致的自然高、陡邊坡、古滑坡失穩;因平整建築場地而切削邊坡,填平坡腳、溝谷,產生的高邊坡與回填邊坡的失穩等。
圖5SMB滑坡地表變形 GPS測量成果
圖62003年奉節新縣城變形等值線圖
5.2在滑坡工程治理安全施工階段運用的監測技術
本階段的監測工作主要用於評價滑坡(危岩)治理施工過程中滑坡的穩定程度,及時反饋、跟蹤和控制施工進程,對原有的設計與施工組織的改進提供最直接的依據,對可能出現的險情及時發出報警信號,以便調整有關施工工藝和步驟,避免惡性事故的發生。做到信息化施工,以期取得最佳的經濟效益。目前,在安全監測中使用了大量的專用儀器布設監測網,這已為廣大工程技術人員所熟悉,這里僅舉一例說明「RDA型地質災害無線遙測台網」的應用成果。從2002年5月起在萬州 WJW滑坡建立了無線遙測台網。該滑坡為三峽庫區二期地質災害工程治理計劃項目,從2002年11月開始施工,2003年2月完成。圖7所示為沿滑坡主滑方向激光測距遙測儀獲得的結果。盡管施工包括59個抗滑樁的開挖與澆注,但由於設計與施工合理,整個施工期間滑坡體位移僅幾個毫米,可見通過遙測台網連續監測,可以及時准確掌握滑坡變形動態,確保施工安全。
5.3 工程治理效果監測
仍以萬州WJW滑坡為例。該滑坡治理工程採取以預應力錨拉抗滑樁為主,地表排水及生物工程為輔的綜合治理方案。治理效果監測網採用了GPS、深部位移、孔隙水壓力測量和鋼筋應力計等儀器監測方法,在關鍵部位還設置了遙測台網進行連續監測。
圖7萬州 WJW滑坡工程治理施工安全監測位移曲線
圖8 為A2號抗滑樁上3002遙測子站2003年8月到12月觀測結果的日變化曲線。由圖可見:錨拉抗滑樁內力(鋼筋計、錨桿計觀測)和滑坡深部位移的變化與地下水孔隙壓力(滲壓計觀測)的變化呈明顯的相關關系;根據氣象資料,滑坡孔隙水壓力的變化與降雨亦有直接關系。但是從總趨勢看,抗滑樁內力、深部位移變化不大,說明 WJW滑坡經過治理後基本上處於穩定狀態,這與其他監測點儀器巡測的結果基本一致。
圖83002遙測子站觀測結果曲線顯示
圖9 為巫山GIS系統上分析、顯示的WZB邊坡傾斜變形矢量圖,是使用儀器監測網進行工程治理效果監測的實例。如矢量圖所示,4個測點的傾向均與坡向大體一致,2003年累計角變數≤0.02°,說明經過治理後的邊坡穩定性良好。
5.4滑坡變形應急監測
巫山縣殘聯滑坡位於巫山新縣城中心地帶,滑坡區內高程在278~492m之間,為河流谷坡地形,坡角在10°~30°之間。滑坡體為第四紀坡積物,含碎石、粉質粘土,厚度0~12m,總體積約15萬m3。由於本區域為斜坡區,公路及房屋等建設須對原始邊坡不同程度的開挖、切坡,2001年已發現有變形發生。地勘資料表明殘聯滑坡周界明顯,滑面漸趨形成,屬推移式滑坡。2002年雖經兩度治理,其西區在2003年仍有明顯變形,危及其下的公路和移民樓房的安全。
圖9巫山縣 WZB邊坡傾斜變形矢量圖
圖10巫山殘聯滑坡激光測距曲線(2003年9月~2004年2月)
應巫山縣國土局要求,2003年9月安裝了遙測台網。殘聯滑坡遙測台網安裝在最能反映滑體變形特徵的部位,四台遙測子站沿主滑方向形成一條測線。
激光測距的監測數據隨時間的變化如圖10所示。上條曲線為測距結果,測線長51.3m,滑坡向下滑移對應測線縮短,單位為mm;下條為環境溫度曲線,單位為℃,橫坐標為測量時間,按-年-月-日時:分格式顯示。
從2003年9月12日至2004年2月3日,可大體分為兩個階段:
第一階段:9月12日到9月27日為滑坡體中部抗滑樁完工之前,由於開挖引起邊坡內部應力調整。受滑坡體上部載荷的影響,土體向前擠壓。滑坡體中、下部向臨空面的蠕滑變形明顯,下滑速率大致均勻,約2mm/d,16天總計變化量達30mm。
第二階段:在滑體中部的部分抗滑樁竣工後,位移速率變緩,降至0.5~1mm/d;到2004年2月上旬,變化量僅0.1mm/d。這說明抗滑治理工程對滑體變形起到了遏製作用,達到了搶險治理的目的。
6結論
(1)基於3S技術和地面變形監測台網,基本建立了研究區典型地段滑坡監測系統。運用GPS等空間技術可以獲得滑坡變形區域分布狀況,不但有利於確定需要重點監測的滑坡,而且對庫區城鎮改造規劃有指導意義。遙測台網可快速測定變形速率,是掌握滑坡動態變形趨勢與開展應急監測的有效工具。
(2)為了較好地解決滑坡監測中高度的不確定性問題,需要配合使用多種類型的儀器。作者等為此研製的新型滑坡無線遙測台網和流動傾斜儀、激光測距儀,精度高,性能穩定,有較大的推廣價值。
(3)由於滑坡、高邊坡所處地質環境差異以及影響因素的不同,其破壞機理和危險性程度也不盡相同。正確認識、區分滑坡與高邊坡的地質環景,合理布置穩定性監測點位,對其穩定性監測、分析及評價具有十分重要的意義。
在此,對參加過此項工作的楊旭東、陳誠、范國勝、李濤等同志表示感謝。
參考文獻
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❿ 監測地質災害需要用到哪些儀器
地質災害監測方法地質災害的監測方法可用簡易監測和儀器監測。重要危險回隱患點應答採用儀器監測。
地質災害監測方法主要有衛星與遙感監測;地面、地下、水面、水下直接觀測與儀器台網監測。礦山之星地質災害監測儀器包含感測器、接收機等。