我国是一个地质灾害多发的国家,随着经济建设的蓬勃发展,交通、水利及资源开发等工程项目的大量实施以及自然环境变化影响,滑坡等自然灾害造成的影响大量增加,对人民生命财产和国民经济造成巨大损失。所以建立安全可靠的滑坡监测系统显得尤为重要。滑坡监测需要综合多种方法进行监测。滑坡监测包括滑坡体整体变形监测,滑坡体内应力应变监测,外部环境监测如降雨量、地下水位监测等等。变形监测是其中的重要内容,也是判断滑坡的重要依据。以往变形监测方法是用常规大地测量方法,即:平面位移采用经纬仪导线或三角测量方法,高程用水准测量方法。 20 世纪 80 年代中期出现全站仪以后,利用全站仪导线和电磁波测距三角高程方法进行变形监测。但上述方法都需要人到现场观测,工作量大,特别在南方山区,树木杂草丛生,作业十分困难,也很难实现无人值守监测。 gps 卫星定位系统出现以后,由于 gps 定位是利用接收空中卫星信号测距进行定位,国内外专家学者研究表明应用 igs 精密星历和最新版本的 gamit 高精度 gps 数据处理软件处理数据,中短边相对中误差优于 1.4 × 10 -7 ,长边相对中误差优于 1.8 × 10 -9 ,最弱点点位中误差水平分量优于 2mm ,可以满足测量控制及滑坡监测精度的要求,而高程监测可直接使用通过网平差获得地高精度的大地高差。监测站点之间不用通视,大大减少了工作量。而且利用无线通信技术可以将观测数据传到数据处理中心,以实现远距离监测。
地质灾害的监测、预报及防治方面都是以防为主,防治结合;依靠科技进步,采用先进的监测仪器|仪表设备和管理手段加强对工程地质环境的监测和预报。目前 gps 在滑坡监测中得到广泛应用,李家峡 -2 滑坡 [1] ,四川雅安峡口滑坡 [2] ,黄腊石滑坡,龙羊峡水电站近坝库岸滑坡等滑坡监测中均采用了 gps 技术。
1. gps 定位优点:
( 1 )观测站之间无须通视,不要求控制网保障良好的几何结构,从而使点位选择灵活。
( 2 )观测时间短。短基线( 20km 左右)快速定位,其观测时间仅需数分钟。
( 3 )可全天候作业,定位精度高。许多资料表明,在短基线(基线小于 20km )其相对定位精度可达 1 ~ 2 × 10 -6 。
( 4 )提供三维坐标。
( 5 )操作简便,自动化程度高。
2. gps 在滑坡监测中的实际应用
2.1. 李家峡水电站 -2 滑坡 [1]
李家峡水电站 -2 滑坡位于坝下左岸,随着电站运行,泄流雨雾的影响,该边坡可能产生整体失稳,危及电站安全运行。为了密切监视边坡动态, 1996 年 8 月首次建立监测网,采用传统观测方法进行监测,但泄水时产生大量雨雾,常常困扰着现场作业。 1999 年 8 月使用 gps 和传统观测方法同时对其进行监测, gps 监测精度良好,效果令人满意,监测点平面精度在 1.2 ~ 1.6mm 之间,高程精度均在 3.0mm 以下 ,gps 成果与传统方法观测成果比较,坐标相差均小于 3mm ,高程相差 5mm 以下。
2.2 四川雅安峡口滑坡 [2]
雅安峡口滑坡位于四川雅安市北陇西乡境内,陇西河中游峡谷东岸。该地区基岩由白垩系砂岩、泥岩组成。滑体物质为古崩塌堆积物,为碎石块夹紫红色粘土,块石直径 0 .2 ~ 2 m。滑坡体入渗径流条件好,地下水层较浅,该地区气候温暖湿润,雅安号称雨城,年平均气温 16 ℃,年降雨量 1800mm ,而且集中在 6 ~ 9 月。该地区是古滑坡区, 1981 年 8 月 19 日深夜,由于暴雨倾盆,大量雨水流入坡体诱发大规模滑动,造成房屋倒塌,公路和渠道被毁。 1995 年雨季后,复活滑坡上的变形蠕动体又出现了不同程度的变形,成了潜在滑坡体。试验区就选在这个复活体上。见图 1 。该复活体长 500 m,宽 300 m,呈东西方向,偏南约 25.5 °。
为了测定滑坡的变形,在滑坡体外稳定的岩体上选择基准点二个,一个在东,一个在北面山梁上。编号为 ya15 , ya17 。
根据当地滑坡体特点选择监测点,这些点要能反映滑坡体整体变形方向、变形量,又要能反映滑坡体范围和变形速率。每个点还要考虑接收卫星信号情况,测点上空不要有大面积遮挡物。在雅安试验区共布了 15 个监测点。在滑坡剖面上,从上到下布设 5 个点,与测斜仪、裂缝位移监测仪很近。在雨量计和地下水位测量仪附近安放 3 个测点。其余 7 个点在滑坡体周边。点间距平均 120 m,最长 229 m,最短 17m。在每个测点上都建造 gps 观测墩。该墩为钢筋混凝土浇灌,地下 1.5 m,地上 1.5 m,并设有强制对中装置。测点的网图见图 2 。
经过数据采集,数据处理和分析,从图 3 中可以看到,滑坡体不仅仅有沿主滑坡方向的位移,还有垂直于主滑