1、前言

　　滑坡是斜坡巖土體沿著貫通的剪切破壞面所發(fā)生的滑移地質(zhì)現(xiàn)象，是一種全球性的地質(zhì)災害，其數(shù)量大、分布廣、發(fā)生頻繁?；履軌蛑袛嘟煌?，阻塞河道，摧毀廠礦，掩埋村鎮(zhèn)，造成人員傷亡和巨大的經(jīng)濟損失，而且能夠產(chǎn)生重大的政治和社會影響。露天礦開采工程，水利水電工程，交通隧道工程中都會遇到各種各樣的高陡邊坡，做好滑坡地質(zhì)災害的監(jiān)測是保證各種工程建設順利安全進行的前提。

　　滑坡監(jiān)測就是觀測和分析各種滑坡前兆現(xiàn)象，記錄滑坡形成活動過程的各種工作。為減少滑坡災害帶來的嚴重危害，科學準確的預測預報是關鍵。監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性、及時性及全面性，直接影響著滑坡預測預報成果的可靠性、真實性 addin ne.ref.{7275a24a-4eb7-4966-90e5-ad8327f6d6c8}[1]。

　　2、滑坡監(jiān)測的目的

　　滑坡監(jiān)測是滑坡研究工作中一種重要的手段和方法，通常滑坡監(jiān)測有以下幾方面的目的：(1)通過對滑坡變形體的監(jiān)測，評估滑坡失穩(wěn)破壞的可能性;(2)研究滑坡變形破壞規(guī)律并建立各種相應的動態(tài)模型，為滑坡穩(wěn)定性評估提供依據(jù);(3)為提出合理經(jīng)濟的滑坡治理和防治方案奠定基礎;(4)在滑坡防治工程結(jié)束后，驗證防治方案的效果。通過滑坡監(jiān)測，可以了解和掌握滑坡體的演變過程、及時捕捉崩滑災害的特征信息、為正確分析、評價滑坡以及滑坡預測、預報等提供可靠資料和科學依據(jù) addin ne.ref.{da6b8235-68c9-4a05-a4aa-a7857bdc8e4e}[2]。

　　3、滑坡監(jiān)測內(nèi)容

　　滑坡監(jiān)測的主要監(jiān)測內(nèi)容包括：單一現(xiàn)象監(jiān)測，綜合現(xiàn)象監(jiān)測和下滑力本質(zhì)監(jiān)測。

　　3.1現(xiàn)象監(jiān)測

　　按監(jiān)測對象的不同，現(xiàn)象監(jiān)測可分為: 變形監(jiān)測，位移監(jiān)測、水監(jiān)測和氣象監(jiān)測見表1。這幾類類監(jiān)測又可分為若干小類，每類監(jiān)測采取的方法手段不同，使用的儀器不同，獲取的參數(shù)也不同。

　　3.2本質(zhì)監(jiān)測

　　常規(guī)變形監(jiān)測主要是針對地表位移和巖層傾斜進行的，是一種“現(xiàn)象監(jiān)測”，不能夠真實反映滑坡體滑動面上應力變化情況，因此，必須尋找一種可以對滑坡本質(zhì)進行監(jiān)測的技術與方法，真正實現(xiàn)對滑坡災害的超前預警預報的目的。

　　滑坡作為一個天然的力學系統(tǒng)，滑坡發(fā)生與否決定于“下滑力”和“抗滑力”之間的平衡狀態(tài)變化 addin ne.ref.{14f5f3d3-5a28-4688-a30b-c4ff5a1b1f78}[3]。只從現(xiàn)象監(jiān)測難以實現(xiàn)對滑坡的超前準確預報，因此，要超前準確預報滑坡災害，必須找到滑坡發(fā)生的超前信息。只有對滑坡發(fā)生的本質(zhì)進行監(jiān)測，才能夠科學準確的預報滑坡。

　　中國科學院何滿潮院士自主研發(fā)了滑坡超前滑動力物理模擬實驗系統(tǒng)。通過實驗研究，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查分析，得出滑坡發(fā)生前和發(fā)生的過程中，潛在滑動面上的滑動力首先發(fā)生變化，邊坡巖體滑動力與抗滑力之間的平衡不斷被打破，又不斷形成新的平衡，滑坡發(fā)生與否決定于滑動力和抗滑力之間的平衡狀態(tài)變化。滑動力的變化先于位移、裂縫產(chǎn)生，當監(jiān)測到巖體有明顯變形時，邊坡已經(jīng)發(fā)生了一定程度的滑動破壞。因此，滑坡前的滑動力變化可以作為預測滑坡的充分必要條件?；诖私ⅰ盎掳l(fā)生的充分必要條件是滑動力大于滑動面抗滑力，并將滑動力的變化作為滑坡監(jiān)測預報主要參數(shù)”的學術思想，采用“穿刺攝動”技術，把錨索穿過滑面，施加一個小的預應力擾動，推導攝動力和滑動力之間的函數(shù)關系，從而反映超前滑動力的變化。并確立把對位移裂縫等變化的常規(guī)監(jiān)測轉(zhuǎn)變?yōu)椤巴ㄟ^監(jiān)測滑動力變化預測預報滑坡地質(zhì)災害”的技術途徑 addin ne.ref.{78de1285-02de-4f25-bcd5-15dd4322ba68}[4, 5]。

　　4、滑坡監(jiān)測方法

　　從滑坡的監(jiān)測內(nèi)容來看,常用的監(jiān)測方法有宏觀地質(zhì)監(jiān)測法、大地精密測量法、gps法,近景攝影測量法。比較先進的監(jiān)測方法有時間域反射測試光纖技術(tdr)，布里淵散射光時域反射技術(botdr)，干涉合成孔徑雷達(insar)技術，差分干涉測量(d-insar)技術，三維激光掃描儀監(jiān)測技術，熱紅外成像監(jiān)測技術，聲發(fā)射監(jiān)測技術和基于下滑力監(jiān)測的遠程監(jiān)測方法的本質(zhì)監(jiān)測法等。

　　4.1常規(guī)監(jiān)測方法

　　宏觀地質(zhì)監(jiān)測法主要是對滑坡發(fā)育過程中的各種跡象進行監(jiān)測。大地精密測量法采用儀器測角和測距來完成監(jiān)測任務。gps作為現(xiàn)代大地測量的一種技術手段，已廣泛應用于滑坡地質(zhì)災害監(jiān)測中。近景攝影測量法是把攝影儀放置在2個不同的固定測點上，同時對邊坡范圍內(nèi)觀測點攝影構(gòu)成立體像時，利用立體坐標儀量測像片上觀測點三維坐標的一種方法。常規(guī)滑坡監(jiān)測方法的特點如下表2所示：

表2. 常規(guī)監(jiān)測方法的特點

　　4.2先進監(jiān)測方法

　　時間域反射測試光纖技術(tdr)用于滑坡監(jiān)測時，向埋入監(jiān)測孔內(nèi)的電纜發(fā)射脈沖信號，當電纜在孔中產(chǎn)生變形時,就會產(chǎn)生反射波信號。通過監(jiān)測同軸電纜的變形狀態(tài)，可獲取崩滑體地表以下的變形信息 addin ne.ref.{767073d1-acbe-4367-91a4-437b77b89bd2}[6, 7]。布里淵散射光時域反射技術(botdr)適用于巖體的表層和深層監(jiān)測。目前國內(nèi)主要用于橋梁、隧道等構(gòu)筑工程的變形監(jiān)測，在三峽巫山的滑坡監(jiān)測中使用了該技術 addin ne.ref.{010dc72d-0830-44fc-a153-7188c2857087}[8]。

　　insar 技術可以大面積、高效地對滑坡地表形變進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)一些未知的滑坡。基于多源數(shù)據(jù)可以提高 insar 監(jiān)測滑坡的可靠性及精度 addin ne.ref.{5eb23cba-c346-4497-9f53-7c421269fddb}[9, 10]。合成孔徑雷達差分干涉技術( d-insar) 是一種空間對地測量技術，利用d-insar 技術可以監(jiān)測區(qū)域地表的變形，是輔助目前傳統(tǒng)監(jiān)測手段的一種切實可行的空間測量技術 addin ne.ref.{71c03477-764e-4a14-8406-a79e1779dd08}[11-13]。

　　激光掃描技術(lidar)是對待測物進行快速格網(wǎng)式掃描從而獲取三維空間坐標信息點的云數(shù)據(jù)，它可以完整地展現(xiàn)出待測物的表面形態(tài)。采用三種方法，數(shù)字高程模型比較，斷面比較與固定點比較，分析經(jīng)過前處理的點云數(shù)據(jù)集，從而得到監(jiān)測結(jié)果 addin ne.ref.{bd92286a-94fd-4ef4-8ba8-1f8ee339c527}[14]。

　　熱紅外成像技術用于滑坡監(jiān)測是一種新的比較有效的手段 addin ne.ref.{061eab56-b934-49c2-9117-65abcbf7bd08}[15]。

　　聲發(fā)射監(jiān)測技術在工程的穩(wěn)定性評價、預測預報大面積地質(zhì)災害等方面取得了可喜的成就。巖石聲發(fā)射技術在邊坡監(jiān)測方面的應用剛剛起步 addin ne.ref.{fdf76b76-f03e-42c3-8a06-3770e3d3bf97}[16]。

　　下滑力監(jiān)測方法為通過恒阻大變形纜索穿過滑動面，對邊坡巖體施加一個預應力 p。通過可以直接測出的擾動力 p，可以推導擾動力和滑動力之間的函數(shù)關系，*終得到滑動力的變化量 addin ne.ref.{ce1bd0ee-846a-4eb8-8fcf-f644930163e4}[3]。邊坡滑動力監(jiān)測力學模型見圖1。由力的平衡原理，推導邊坡滑動力為

　　gt= k1·p + k2

　　式中: gt———滑動力，kn;

　　p———擾動力，kn。

　　k1= cos(α+θ) + sin(α +θ)·tanф，

　　k2 =g·cosα·tanф+ c·l

　　式中: g———滑體重力，kn;

　　α———滑動面與水平面夾角，( °) ;

　　θ———監(jiān)測纜索加固角，( °) ;

　　ф———邊坡滑動體各土層內(nèi)摩擦角加權平均值，( °) ;

　　c———滑動面各土層黏聚力的加權平均值，kpa;

　　l———滑動面長度，m。

先進滑坡監(jiān)測方法的特點如下表3所示：

表3. 先進監(jiān)測方法的特點

　　5、遠程實時監(jiān)測預警系統(tǒng)

　　滑坡的失穩(wěn)破壞，都有一個從漸變到突變的發(fā)展過程，要對邊坡進行實時監(jiān)測，掌握邊坡的發(fā)展趨勢。由于目前計算機和無線通信技術的飛速發(fā)展，各種自動監(jiān)測系統(tǒng)相繼被開發(fā)，并被應用于滑坡災害的自動監(jiān)測。

　　基于變形監(jiān)測的地形微變遠程監(jiān)測系統(tǒng)(ibis-l)是一種新型的監(jiān)測手段，它是基于步進頻率連續(xù)波技術(sf-cw)與合成孔徑雷達技術(sar)的一種全新的監(jiān)測技術 addin ne.ref.{cd94f9b8-b1f7-4df7-a4db-a78d8019f465}[17]。在滑坡、大壩及地表變形等的監(jiān)測中，地形微變遠程監(jiān)測系統(tǒng)是一種高效、高精度可被廣泛運用的手段。

　　基于普通數(shù)碼相機進行的近景攝影測量法的滑坡監(jiān)測預警系統(tǒng)在露天礦邊坡監(jiān)測使用取得一定效果 addin ne.ref.{3f89970a-9003-4fb7-a699-41e2c745cf4d}[18]。

　　基于下滑力監(jiān)測的滑坡災害遠程監(jiān)控(sprm)系統(tǒng)是由中國礦業(yè)大學(北京)深部巖土力學與地下工程國家重點實驗室主任何滿潮院士帶領研究團隊自主研發(fā)的一種新型的邊坡穩(wěn)定性遠程智能監(jiān)測預警系統(tǒng)。該系統(tǒng)以滑動力大于抗剪強度是滑坡產(chǎn)生的充分必要條件為基本研究理念，將邊坡滑坡體、滑床和攝動監(jiān)測錨索之間的相互力學關系作為力學依據(jù)，通過對滑動力和抗滑力的不間斷動態(tài)監(jiān)測，深入到邊坡內(nèi)部從本質(zhì)上實現(xiàn)滑坡災害的遠程監(jiān)控及預警。在邊坡內(nèi)部打入預應力錨索實施監(jiān)測，具有監(jiān)測、加固與防治、預報預警一體化的作用效果 addin ne.ref.{eb8ecdab-c32e-4a0b-bd75-caf7cb8f5350}[3-5]。目前，由何滿潮院士研發(fā)的滑坡遠程監(jiān)測預警系統(tǒng)已經(jīng)在全國十多個地區(qū)近200個監(jiān)測點進行了推廣應用。應用領域涉及金屬礦山、露天煤礦、西氣東輸沿線邊坡、高速公路邊坡、發(fā)震斷層活動性監(jiān)測、古滑坡體穩(wěn)定性監(jiān)測、多滑面滑坡體穩(wěn)定性監(jiān)測等領域 addin ne.ref.{8bf60e7b-086b-4d09-bd3b-87497ac1cdd5}[3-5, 19-21]。

　　6、結(jié)論

　　總結(jié)了滑坡地質(zhì)災害監(jiān)測的目的、內(nèi)容和方法。比較現(xiàn)有方法的優(yōu)缺點，明確了今后滑坡地質(zhì)災害監(jiān)測技術的發(fā)展方向。新興的監(jiān)測預警系統(tǒng)具有自動高效的優(yōu)點，可全天候?qū)崟r連續(xù)的觀測滑坡狀況，是今后滑坡監(jiān)測發(fā)展的主要方向。

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