三峽庫區地質災害勘查技術
㈠ 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
[1]卓寶熙.「三 S」地質災害信息立體防治系統的建立及其實用意義[J].中國地質災害與防治學報，1998,9(4）:252～257
[2]崔政權，李寧.邊坡工程——理論與實踐最新發展[M].北京：中國水利水電出版社，1999
[3]歐陽祖熙，張宗潤，張路等.重慶市萬州區三峽工程移民地理信息系統.見：地殼構造與地殼應力文集（12).北京：地震出版社，1999:140～146
[4]歐陽祖熙，張勇，張宗潤等.全球衛星定位技術在三峽庫區滑坡監測中的應用.見：地殼構造與地殼應力文集（13).北京：地震出版社，2000:185～191
[5]歐陽祖熙，丁凱，師潔珊等.一種新型地質災害無線遙測台網.中國地質災害與防治學報，2003,14(1）:90～94
[6]歐陽祖熙，王明全，張宗潤等.用 GPS技術研究三峽工程萬州庫區滑坡的穩定性.中國地質災害與防治學報，2003,14(2）:76～81
[7]歐陽祖熙，師潔珊，王明全等.RDA型滑坡變形無線遙測台網.見：中國土木工程學會第九屆全國土力學及岩土工程學術會議論文集.北京：清華大學出版社，2003:1261～1266
[8]陳明金，歐陽祖熙，師潔珊等.基於GPRS技術的地質災害無線遙測系統.自然災害學報，2004,13(3）:65～69
[9]陳明金，歐陽祖熙.預應力錨索抗滑樁內力反演計算.見：地殼構造與地殼應力文集（17).北京：地震出版社，2004:139～145
[10]歐陽祖熙，張宗潤，丁凱等.基於3S技術和地面變形觀測的三峽庫區典型地段滑坡監測系統.岩石力學與工程學報，2005（待刊）
㈡ 三峽庫區重慶市巫山縣滑坡災害分布發育規律
高文軍1葉曉華1陳中富2
（1四川九〇九建設工程有限公司，江油，621701；2重慶市巫山縣地質環境監測站，重慶，404700）
摘要巫山縣自然地質環境條件復雜，以滑坡為主的地質災害發育，對庫區移民遷建實施和人民生命財產安全影響嚴重。通過本次地質災害防治規劃監測預警專項調查評價工作，基本查明了滑坡的成生環境、類型與分布、形成機制、發育規律、危害狀況等，為巫山縣地質災害的防治工作提供了基礎資料。
關鍵詞三峽庫區滑坡災害發育規律巫山縣
前言
重慶市巫山縣地處四川盆地褶皺山區的東緣，位於重慶市東部，地處長江三峽腹地，扼長江「黃金水道」，有「渝東大門」之稱。自然地質條件復雜，地質災害發育，所造成的危害嚴重。隨著三峽工程建設和移民遷建工程的逐步實施，頻繁的人類工程活動，對原有地質環境的改變在進一步增強，地質災害發生的數量、頻率、規模及危害性在進一步增加，對三峽工程建設、移民遷建工程實施及庫區人民生命財產安全的影響在進一步加劇，已成為三峽庫區地質災害多發區和重災區之一。2004年3月我公司受三峽庫區地質災害防治工作指揮部委託承擔了三峽庫區巫山縣三期地質災害防治規劃監測預警專項調查評價工作，基本查清了巫山縣地質災害的分布發育規律，為有效的防治巫山縣的地質災害提供了重要的基礎性資料。
1滑坡的成生環境
1.1地形地貌
庫區地貌類型為侵蝕溶蝕中山地形和侵蝕剝蝕低山丘陵地形，從北至南兩種地貌類型相間分布，以侵蝕剝蝕低山丘陵地形為主。低山丘陵地貌區地勢較低緩，呈波狀起伏，地形坡度一般為20°～400，以流水地貌為主，地表水系較發育，主溝長、坡降緩、谷底較寬，山體多被沖溝切割較深，坡型以凹型和階狀坡為主，坡上植被一般不發育，多為農耕地帶，以旱地為主，該類地貌區滑坡強發育，分布集中。中山地貌區地勢高陡，呈脊狀起伏，地形坡度一般30°～600，部分達700以上，以岩溶地貌為主，地表水系弱發育，主溝深切，支溝短、坡降陡、谷地狹窄，坡型以凸型和直線型為主，坡上植被較發育，多為林地和草灌地，該類地貌區滑坡弱發育，分布零散。
1.2地層岩性
地層岩性以三疊系巴東組的砂質泥岩為主，大面積分布於庫區北部大昌、福田、雙龍一帶的大寧河及中部三溪、巫山、南陵一帶的長江岸坡地段，其次為南部官渡、石碑、培石一線的谷坡地段，為低山丘陵地貌區的主要地層，岩性軟弱，力學強度低，易風化破碎，組成的斜坡表層普遍分布第四系殘積、坡積和崩積的鬆散土石，多形成土質斜坡，易被降雨浸潤軟化和沖蝕，為庫區易滑地層。三疊系嘉陵江組地層與巴東組地層相間分布，呈條帶狀，志留系至三疊系大治組地層分布零星，面積小，與嘉陵江組地層構成中山地貌區的主要地層，岩性為碳酸鹽岩夾碎屑岩，岩石較堅強，力學強度較高，抗風化能力較強，組成的斜坡高陡，以岩質斜坡為主，在坡腳地段分布崩坡積鬆散土石，組成土質斜坡，是滑坡發生的地段。
1.3地質構造
地質構造控制了地形地貌的格局，也控制了地層岩性的分布。庫區地質構造主體為褶皺，背斜與向斜呈規律性地相間分布，背斜展布地帶為中山地貌區，以嘉陵江組等硬質岩層分布為主，向斜展布地帶為低山丘陵地貌區，以巴東組地層分布為主，組成的斜坡有利於滑坡的形成，背斜構造軸部走向基本與山脊走向一致，組成斜坡不易形成滑坡。
1.4大氣降雨與人類工程活動
庫區位於巫山縣境內中心地帶，多年平均降雨量1049.3mm，年最大降雨量1356mm，月最大降雨量445.9mm（1979年9月），日最大降雨量141.4mm（1964年5月24日）。一年中降雨分布不均，主要降雨集中在5～9月，佔全年降雨量的68.8%。調查的滑坡發生時間多在雨季，或一次大降雨過程延緩一定時間後發生滑坡。尤其是一次大降雨的中後期發生滑坡。陡坡墾殖、交通與城鎮建設、移居安置遷建等人類工程活動，不但改變斜坡坡型與坡度，破壞岩土體結構，而且破壞生態環境，人為加大荷載等，促進了滑坡的形成與發展，在產生新的滑坡的同時，也會激發老滑坡的復活。
2滑坡的類型、分布及危害
2.1滑坡的類型
本次調查的滑坡189個，按物質成分、規模大小及穩定性等依據進行劃分，滑坡全部為鬆散土石滑坡，崩塌均為岩質崩塌，大、中型滑坡占滑坡總數的91.5%，中、小型崩塌占崩塌總數的80%，處於潛在不穩定或不穩定的滑坡占總數的57.2%，崩塌均處於潛在不穩定狀態（見表1）。
表1滑坡崩塌災害分類表
2.2滑坡的分布
主要分布在長江、大寧河兩岸，其次為官渡及抱龍一帶。據統計，長江、大寧河兩岸，各占調查總數的55.7%和34.5%，官渡至抱龍一帶僅占調查總數的9.8%。從滑坡在地形高程和行政轄區上的分布情況來看，也存在著明顯的差異性特點，以壩前水位175m高程為界，崩滑體前緣在175m（含175m）以下的涉水崩滑體為96個，不涉水崩滑體98個，分別占調查總數的49.5%和50.5%；分布於庫區21個鄉（鎮）的崩滑體按分布數量以巫峽鎮最多，共有43處，其次為曲尺鄉、大昌鎮和大溪鎮，分別有28個、27個和25個，上述四個鄉（鎮）總共有123個，占調查總數的63.4%，各個鄉（鎮）分別占調查總數的22.16%、14.4%、13.9%和12.9%，龍溪、楚陽、大廟和篤坪四個鄉（鎮）分布最少，各有1個，其次為龍井、三溪各有2個；按城（集）鎮和農村來看，以城（集）鎮分布少，有34個，而大多數分布在農村，有160個，分別占調查總數的17.5%和82.5%。
2.3滑坡的危害
2.3.1滑坡危害現狀
滑坡造成以下直接危害：對城鄉工程建築產生嚴重危害；對長江和大寧河航運、公路交通及運輸具有破壞性影響；給城鄉人民生命財產帶來巨大損失；危害廠礦、企業、科教等企事業單位，給國家財產帶來巨大損失；增大國家對三峽工程建設、城鎮遷址及移民安置的直接投入。
造成以下間接影響：增加城鄉人民心理負擔，影響社會安定；對當地國民經濟發展產生間接影響；導致水土流失、耕地損失、城鄉人民生存生活環境惡化；使貧困山區貧困化加劇。
根據調查統計，滑坡已造成的危害主要表現為民房毀壞倒塌或開裂傾斜變形為危房，共計毀壞倒塌民房以及不能居住的危房21787m2，其次為人員死亡1人，水塘和埝渠局部變形破壞，以及公路開裂下沉和路基邊坡垮塌等。
2.3.2滑坡危害預測
本次調查的滑坡可能發生的受威脅人數為39589人，受威脅的直接經濟損失為105158萬元，主要集中在巫峽鎮、曲尺鄉、大溪鄉和大昌鎮。而巫峽鎮、官渡鎮、大溪鄉、曲尺鄉、福田鎮、大昌鎮和南陵鄉等7個鄉（鎮）的滑坡崩塌可能發生危害威脅人數為34770人，威脅直接經濟損失為91050萬元，分別占總數的87.8%和86.6%（表2）。
表2主要鄉（鎮）滑坡崩塌危害預測表
3滑坡的形成機制、發育特徵、穩定性評價
3.1滑坡形成機制
3.1.1滑坡影響因素分析
（1）適宜的地形坡度和地形高差為滑坡的形成提供了空間條件。受河流侵蝕切割作用，谷坡較陡而臨空，有利於斜坡岩土體在自重作用下臨空卸荷，為岩土體滑動運移創造了空間條件。斜坡坡度和坡形是主要地形因素，庫區滑坡多發生於坡度為20°～40°，坡形為凹型或階狀的斜坡。
（2）軟弱岩土體為滑坡的形成提供了物質條件。組成滑坡體的岩性均為第四系鬆散土石，粉質粘土或粉土與碎塊石混雜堆積物，結構鬆散，與下伏基岩接觸面是滑坡形成的滑移控制面。
（3）暴雨是滑坡形成的主要孕災因素。降雨年年發生，每年降雨時間和強度集中，季節性周期特徵明顯，每到雨季大量降雨尤其是暴雨對斜坡土體浸潤、沖蝕、軟化，降低其穩定性，引發滑動變形，是滑坡形成或突發的主要因素。
（4）人類活動是滑坡形成的重要促進因素。人工削坡、開挖、載入等工程活動，改變斜坡坡形和坡度，破壞岩土體應力結構和應力平衡，降低斜坡穩定性，促進滑坡的形成和發展。人為墾殖、毀林等經濟活動，松動斜坡表層土石，破壞了植被固土保水的能力，增強了降雨對土體沖刷，促進了滑坡的形成和發展。
（5）水庫蓄水降低了滑坡的穩定性，加劇滑坡滑動變形。庫水位附近岩土體含水量急劇增大，滑坡土體受水飽和、沖刷等作用，抗剪強度大幅度降低，易引發滑坡部分地段失穩滑動變形破壞，從而降低整個滑坡的穩定性，激發滑坡復活。
3.1.2滑坡變形特徵
庫區滑坡在不同的時間均發生過不同程度的活動變形，初始時間一般在20世紀80年代末期至90年代初期，90年代末期是一個活動高潮期，大多數滑坡發生了較強烈的滑動變形，2003年蓄水前後一段時間內滑坡的活動性又開始增強。本次調查的滑坡變形現象主要是近年來發生的，部分滑坡變形還是最近時間發生或增強而明顯的。其主要特徵表現為：
（1）地表位移、拉裂。受人為耕種、封埋等原因，地表位移裂縫多被全部或部分破壞，跡象已不明，現有跡象表明地表拉裂縫長度一般30～100m，最長為200m，水平位移寬度一般1～10cm，最寬為100cm，垂直位移高度一般1～10cm，最大為100cm。
（2）地表淺表層小規模的滑動破壞。主要發生於斜坡坡面，兩側谷坡及前緣陡坡地段，造成地面發生局部塌陷，為局部滑動變形強烈而發生破壞的現象。
（3）建築物變形，為常見的保留跡象較明顯的變形特徵。主要分布在民房建築地段，在公路、擋牆、水渠等建築物地段也有跡象，以民房牆體開裂、傾斜、倒塌，地基拉裂、位移下沉、公路路基下陷、路面拉裂位移以及擋牆和水渠邊坡鼓裂、垮坍等現象為主要變形特徵。牆體裂縫長度一般2～10m，寬度一般0.5～2cm，最寬為5cm，錯位傾斜距離一般0.1～1cm，最大為10cm，地基拉裂縫長一般5～20m，寬0.2～1cm，最寬7cm，位移下沉高度一般0.2～1cm，最大為5cm。
（4）樹木歪斜，水塘或水田漏水，地面窪地或濕地以及地面鼓丘等變形特徵有少量表現。
3.1.3滑坡形成機制
根據調查分析，滑坡發育分布規律主要受控於地層岩性、地質構造、地形地貌、大氣降水及人類工程活動，地層岩性、地質構造、地形地貌是滑坡形成的內在基礎條件，大氣降水入滲和人類工程活動是滑坡誘發的主要動力因素。
區內滑坡均為鬆散土層滑坡，滑體物質為粉質粘土、粉土與碎塊石混雜，碎塊石塊徑差異較大，磨圓度一般較差。在母岩為泥岩的滑坡中，碎塊石塊徑在2～150mm之間；在母岩為灰岩等堅硬岩石的滑坡中，碎塊石塊徑在5～400mm之間，碎石土密實度在鬆散—稍密之間，粉質粘土、粘土為堅硬—硬塑—可塑，遇水後易軟化，可塑性增強，向軟塑、流塑方向轉化，易形成蠕滑或流動，滑面多為第四系與基岩接觸面。且斜坡坡度較陡，多在20°～40°之間。降雨後，地表水滲入土體，至強風化頂面或基岩頂面運動，形成沿斜坡面的向下的徑流，進而軟化沖蝕土體，強度下降，加之切坡開挖、人為載入、水庫蓄水等人類工程活動的影響，促進了滑坡發生發展。
3.2滑坡發育規律
3.2.1地貌類型上的差異性與地形坡度上的集中性
庫區中部低山丘陵區滑坡集中發育分布，調查112個，占總數的59.3%，其次為北部低山丘陵區和南部低山丘陵區，中部中山區和南部中山滑坡零星分布，分別調查了6個和5個，各占總數的3.2%和2.6%；滑坡發生的斜坡坡度一般為20～40°，以30～40°斜坡最多，達102個，占總數的54.0%。
3.2.2地層岩性上的集中性
軟弱的岩土體為主要易滑地層。斜坡岩土體是滑坡形成的物質基礎，控制了滑坡的發育分布，岩性軟弱的岩土體，構成的斜坡易發生滑坡。滑坡絕大多數發育在巴東組地層出露區，占總數的90.5%，嘉陵組地層出露區滑坡占總數5.3%，志留系至二疊系地層出露區滑坡占總數的4.2%,
3.2.3地質構造上的差異性
向斜構造區滑坡發育強烈。滑坡主要發育分布在巫山向斜和大昌、水口向斜構造地帶，滑坡數量分別占總數58.2%和22.2%，其次為官渡、培石向斜構造地帶，滑坡數量占總數的10.5%，背斜和斷層構造地帶發育分布很少，分別占總數的6.9%和2.1%,
3.2.4時間上的季節性
滑坡發生發展時間集中在雨季。根據調查，滑坡災害形成的影響因素表明，降雨尤其是暴雨是滑坡災害形成的主要誘發因素。巫山縣降雨豐沛，多年平均降雨量為1049.3mm，降雨集中在每年的5～9月，其降雨量佔全年降雨量的68.8%，降雨強度大，多大雨和暴雨，最大一日降雨量達141.4mm，因此，庫區滑坡災害多發生在每年雨季，主要集中在雨季的5～9月發生。
3.3滑坡穩定性評價
根據滑坡形成的地形地貌、地層岩性和降雨等自然地質作用以及開挖、載入和水庫蓄水等人類工程活動影響，結合滑坡變形特徵和變形發育史，定性評價滑坡的穩定性。
3.3.1穩定性現狀評價
在評價滑坡目前穩定狀況時，考慮到滑坡影響因素相類似的條件下，將滑坡近年來尤其是最近時間發生或活動加強而增大的變形特徵，作為評價滑坡穩定性的半定量依據，其評價結果穩定和基本穩定滑坡81個，占調查總數的42.8%，潛在不穩定和不穩定滑坡108個，占調查總數的57.2%，見表3。
表3滑坡目前穩定狀況統計表
3.3.2穩定性預測評價
在預測滑坡發展趨勢時，考慮到滑坡目前穩定狀況和潛在不穩因素（如水庫蓄水、降雨、開挖、載入等）的強度，周期以及它們對滑坡穩定性的影響，重點分析水庫效應對涉水滑坡穩定性的影響。三峽庫區蓄水位已於2003年6月達到壩前135m高程，按蓄水計劃安排2007年9月至2009年汛前，庫水位達到壩前156m高程，以後按壩前175m水位方案運行。在水庫正常運行下，145～175m高程為庫水位急劇變幅帶，對於本次調查的96個涉水滑坡而言，滑坡前緣處於此變幅帶內，水位升高時，岸坡土體浸泡於水中，地下水位抬高，引起土體軟化，坡體靜水壓力增大，水位急劇下降時，將導致滑體內外產生水頭差而形成動水壓力，同時地下水流出時會攜帶大量粘性物質和細顆粒，使坡體架空而失穩產生塌滑，在未採取防治工程措施的條件下，涉水滑坡均會發生不同程度的塌岸，從而引發滑坡部分或整個滑動變形破壞，因此，由於水庫效應的影響，不穩定滑坡大量增加。
3.4滑坡主要誘發因素
根據調查分析，在誘發滑坡的暴雨、沖蝕、庫水位、開挖、載入及地震等諸多非地質孕災因素中，暴雨是主要的自然誘發因素，開挖載入是主要的人為誘發因素。隨著三峽工程壩前135m水位蓄水以後，庫水位已成為影響滑坡穩定性的重要因素，水位繼續上升過程中和以後變化時，對滑坡穩定性的影響會日益嚴重。
3.4.1暴雨是誘發滑坡的主要自然因素
庫區滑坡集中分布於長江、大寧河等干支流河谷岸坡地帶，地貌類型為低山丘陵地形，人口密度大，耕地大量分布，農業經濟活躍，同時生態環境脆弱，植被條件差，斜坡岩土體失去植被保護後，雨季暴雨會大量入滲，既增大了岩土體容重，降低其抗剪強度，又在土體與下伏岩層接觸帶形成地下水活躍地帶，產生靜、動水壓力，促進滑動面的發育形成，使斜坡岩土體向不利於穩定的方式發展，誘發滑坡的形成和發展，大量滑坡發生時間集中在每年雨季（5～9月），其滑動變形或破壞均與大量降雨密切相關，由此說明暴雨是誘發滑坡的主要自然因素。
3.4.2開挖和載入是誘發滑坡的主要人為因素
由於庫區淹沒城集鎮、道路、居民點、工廠等人口和設施的遷建安置，人類工程活動日益活躍，影響范圍和發生強度不斷加大，切坡開挖及坡體上荷載增加現象頻繁發生，既改變了斜坡形態，增大邊坡坡度和高度，又破壞了岩土體內部結構和應力平衡，同時毀壞生態植被，對地質環境造成不同程度的改變和影響，降低了斜坡的穩定性，促進了斜坡土體的變形破壞，誘發了滑坡的形成與發展。近年來巫山縣新城區，雙龍鎮等城鎮遷建中出現的多處新滑坡，大昌鎮春早村廟灣子等移民遷建小區發生的滑坡等等，均與切坡開挖、增加荷載等人類工程活動密切相關。
3.4.3水庫效應對滑坡穩定性的影響作用明顯增強
庫區二期蓄水至壩前135m水位以後，除部分位置低的滑坡被全部或大部分淹沒外，還有一些滑坡如巫峽鎮紅岩子滑坡、江東咀滑坡以及雙龍鎮下灣村向陽坪滑坡等，滑坡前受此水位影響，降低了滑坡的穩定性，出現新的蠕動變形現象。如向陽坪滑坡，位於大寧河右岸，滑坡前緣被庫水位淹沒，2003年7月下旬，民房水泥地面和磚牆出現新的裂縫，至2004年4月5日調查發現，地裂長度一般2.6～6.9m，最長19.2m，寬度一般0.3～1.6m，最寬7m，下沉距離最大為14cm，滑動變形跡象明顯，說明庫水位對滑坡的穩定性影響較強烈。
水庫蓄水對滑坡穩定性的影響主要是通過飽和浸泡水位附近的岩土體，改變其水文地質條件，使岩土體容重增大，抗剪強度急劇下降，水位波動沖刷岸坡產生塌岸，以及水位回落產生的動水壓力的作用等影響方式，導致滑坡部分或整體滑動變形或破壞。隨著庫水位上升至壩前175m水位，在145～175m之間波動時，對庫區滑坡穩定性的影響會更加顯著。
4結語
（1）巫山縣庫區自身的自然地質環境條件較差，自然地質作用產生的地質災害發育，以滑坡災害為主要類型，具有點多面廣、規模大和危害重的特點。隨著三峽工程建設和移民遷建工程的逐步實施，人為作用誘發的地質災害不斷發生，危害加劇，使巫山縣庫區成為三峽庫區地質災害的易發區、多發區和重災區之一。
（2）本次調查的滑坡均為鬆散土石滑坡，大中型滑坡佔91.5%，現狀條件下處於潛在不穩定或不穩定的滑坡佔57.2%；主要分布在低山地貌區，集中在中西部長江沿岸的巫峽鎮、南陵鄉、曲尺鄉和大溪鎮，以及北部大寧河沿岸的大昌鎮、福田鎮和雙龍鎮。
（3）滑坡主要成生於三疊系巴東組地層出露的斜坡地帶，地形坡度為20～40°的斜坡是滑坡發生的優勢地形，坡度過陡則易形成崩塌。發生滑坡的斜坡坡形主要是凹型，均為土質結構斜坡，堆積土層與下伏基岩接觸面常構成控滑結構面，受降雨或地表水垂直入滲，接觸面潤滑軟化，堆積土層含水飽和，粘聚力下降，與下伏基岩間抗剪強度大幅降低，從而產生滑坡或變形。
（4）降雨和人類工程活動是誘發滑坡崩塌的主要因素，也是較地質環境條件更為活躍的影響因素。在水庫效應的影響下，滑坡變形破壞以前緣坍滑—牽引後退—暫穩定—再坍滑後退直到穩定的形式發展，水庫效應是主要復活誘發因素，因此應加強涉水滑坡的防治工作。
（5）巫山縣以滑坡為主的地質災害發育，危害嚴重，應加強監測預防、應急處理、工程治理等工作。
㈢ 三峽大壩庫區可能引起哪些地質災害
三峽大壩蓄水，巨大的水壓可能對地下岩層有壓壞的可能，引起局部地震。如果庫區岩土不實，容易發生滲透。水位升高，對庫區的山體作用，形成山體滑坡。
㈣ 教育部長江三峽庫區地質災害研究中心的研究生怎麼樣
中國地質大學土木工程專業的研究生就業是不成問題的，而且薪資待遇都還不錯，內如果你讀北京容校區甚至能留京。這兩個專業方向偏重不同，工程學院的土木專業以工程地質、隧道及地下建築工程、岩土工程及基礎工程施工為專業特色，而研究所的那個偏向於水利和地深方向。但其實課程都差不多，更多詳細信息你可以登陸該校的研究生院網站了解。希望這些能幫助你，祝考研成功！