茂縣黑虎四村滑坡監(jiān)測預(yù)警分析

摘要：近幾年來，在極端天氣增多與地質(zhì)構(gòu)造運動活躍等因素的影響下，我國的地質(zhì)災(zāi)害呈現(xiàn)逐年增多的趨勢。文章以茂縣黑虎四村滑坡為主要研究對象，布設(shè)了滑坡的監(jiān)測系統(tǒng)，并對監(jiān)測成果進行分析，建立了滑坡的預(yù)警模型與位移時間預(yù)報模型，獲得的主要研究成果：（1）通過茂縣黑虎四村滑坡監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以將滑坡分為強變形區(qū)與弱變形區(qū)，運用改進切線角理論判別了滑坡強變形區(qū)的變形階段。（2）基于滑坡速率與滑坡變形之間的關(guān)系，建立了變形速率的臨界速率預(yù)警模型。

[作者簡介]張埕豪（1993—），男，碩士，助理工程師，主要從事巖土工程技術(shù)工作。

茂縣黑虎四村滑坡于2011年、2017年進行了2次治理，但是依然沒有達到應(yīng)有的效果。因此，對該滑坡體進行實時監(jiān)測，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)，得出滑坡體的運動趨勢與各外界因素對滑坡的影響程度并及時對該滑坡的危險狀態(tài)進行預(yù)警，減少該滑坡造成的損失尤為重要。

滑坡監(jiān)測按照監(jiān)測對象主要包含地表監(jiān)測方法、巖土工程監(jiān)測方法以及與滑坡形成和活動相關(guān)因素的監(jiān)測等等?；碌膭討B(tài)情況通過監(jiān)測內(nèi)容得以反映，為滑坡預(yù)警預(yù)報提供依據(jù)。亓星[1]提出過大量的監(jiān)測手段，傳統(tǒng)監(jiān)測方法主要以大地測量方法為主，Longworth[2]、Ding X et al[3]、張華偉等[4]學(xué)者將自動伸縮計與自動裂縫計也投入到滑坡變形監(jiān)測中，通過測量地表相對位移的變化獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)。

滑坡的預(yù)警預(yù)報工作主要是在滑坡監(jiān)測的前提下發(fā)展起來的，其是通過監(jiān)測數(shù)據(jù)獲得滑坡的發(fā)育情況、變形階段，然后對數(shù)據(jù)進行分析，得出滑坡的預(yù)警體系。通過國內(nèi)外學(xué)者對預(yù)警方法的研究，曾裕平[5]針對滑坡預(yù)警提出了多種方法。本文針對黑虎四村滑坡，研究該滑坡的監(jiān)測預(yù)警體系。

1 茂縣黑虎四村滑坡監(jiān)測成果分析

黑虎四村地表位移計主要包括9個人工地表位移計，5個自動化地表位移計和10個樁頂位移監(jiān)測計。自監(jiān)測數(shù)據(jù)獲得以來，在統(tǒng)計了每1個點的位移方向之后，可以總結(jié)出滑坡的滑動方向，然后結(jié)合滑坡地形地貌與變形特征的描述以及監(jiān)測點位置與位移量的大小，可以將滑坡區(qū)域進行細致的劃分，分別為前緣強變形區(qū)，中部強變形區(qū)，后緣弱變形區(qū)，其前緣強變形區(qū)與中部強變形區(qū)以2017年新建抗滑樁為界（圖1）。

1.1 后緣弱變形區(qū)

弱變形區(qū)范圍主要包括滑坡體中后緣部分。在滑坡中后緣的點有ZJC01，ZJC02，JC01，JC02，JC03 5個監(jiān)測點，它們的變形情況如圖2所示。

通過各點的累計位移曲線，我們可以看出，各點總的位移量都是呈非線性增長狀態(tài)，后緣累計位移量都未超過50 mm，處于相對較穩(wěn)定的狀態(tài)，沒有呈現(xiàn)出突變的現(xiàn)象。通過計算畫出速率圖，發(fā)現(xiàn)該5個位置監(jiān)測點的速率在0附近呈上下波動狀態(tài)，變形趨勢也相同，進一步說明該區(qū)域比較穩(wěn)定，沒有進入加速階段。故最終把它劃分進入弱變形區(qū)。

1.2 強變形區(qū)與弱變形區(qū)的分界

通過現(xiàn)場監(jiān)測點數(shù)據(jù)與位置情況，發(fā)現(xiàn)ZJ03號點與ZJC03號點在現(xiàn)場只相距約9 m左右，但位移情況差別很大（圖3）。

通過累計位移的對比，發(fā)現(xiàn)ZJC03號監(jiān)測點的累計位移明顯比ZJ03號監(jiān)測點的累計位移大。ZJC03點的累計位移在8月初已經(jīng)接近700 mm左右，而ZJ03號點的累計位移一直在15 mm處波動，最大在18 mm左右。通過速率的對比也發(fā)現(xiàn)，ZJ03的速率一直在0處波動，ZJC03的速率一直大于0，且在7月17日當(dāng)天的變形速率超過200 mm/d，而后速率又回到之前的狀態(tài)，但是速率依然是大于0的狀態(tài)，經(jīng)調(diào)查為新增裂縫的影響。在對于該兩點的比較，變形情況有明顯的區(qū)別且兩點距離相距非常接近，故以這兩點之間為強變形區(qū)與弱變形區(qū)的界限。

1.3 強變形區(qū)

通過以上對弱變形區(qū)以及弱變形區(qū)與強變形區(qū)交界處的描述，最終得出強變形區(qū)的范圍，強變形區(qū)中從后部到前部地表監(jiān)測點分別有ZJC3，JC7，JC8，ZJC4，ZJC5，ZJ7，ZJ8，ZJ9，JC5，ZJ6，JC4這11個點，通過這11個點的變形數(shù)據(jù)進一步驗證（圖4）。

從11個監(jiān)測點的累計位移曲線中，可以明顯的看出，各點位移情況隨時間的增長位移不斷增加，其中坡體前緣監(jiān)測點JC4累計位移最大，其次為坡體前緣樁板墻上監(jiān)測點ZJ6，在新建抗滑樁上的點累計位移最大的為ZJ9（滑坡體初期最接近前緣陡坎），自動監(jiān)測點ZJC3處于強變形區(qū)最后緣，累計位移最小。在累計位移變形曲線中，也能夠發(fā)現(xiàn)除了JC4與ZJ6監(jiān)測點累計位移變形格外大外其余各監(jiān)測點的變形趨勢相同，所有監(jiān)測點的累計位移最小值都已經(jīng)超過1 000 mm，明顯大于弱變形區(qū)中各監(jiān)測點的累計位移。同理，在變形速率圖中，在7月后出現(xiàn)加速狀態(tài)，結(jié)合地形圖發(fā)現(xiàn)，隨著距離滑坡體最前緣的距離越小，運動狀態(tài)越活躍。

2 茂縣黑虎四村滑坡預(yù)警模型

目前結(jié)合監(jiān)測成果，茂縣黑虎四村滑坡具有較為明顯的漸變過程，由滑坡監(jiān)測點中擁有最大變形量的JC04點為例，通過求得在其勻速時期平均速率為9.843 mm/d，說明滑坡速率在9.843 mm/d波動時，滑坡體處于勻速變形階段，滑坡預(yù)警等級定為藍色。當(dāng)滑坡速率不斷增加，超過以位移切線角達到70°時的速率V1時，滑坡體處于初加速狀態(tài)，此時滑坡預(yù)警等級定為黃色。當(dāng)速率超過以位移切線角達到80°時的速率V2時，滑坡體處于加速狀態(tài)中期，此時滑坡預(yù)警等級定為橙色。當(dāng)滑坡速率進一步增加，滑坡速率達到位移切線角為85°時的速率定為V3時，滑坡體進入加速狀態(tài)后期且加速不收斂，此時若受到外界輕微擾動的影響極有可能導(dǎo)致滑坡發(fā)生，滑坡預(yù)警等級定為紅色。由此，通過變形速率判斷滑坡的變形情況，建立多級變形速率閾值預(yù)警指標(biāo)（表1）。

根據(jù)滑坡變形速率預(yù)警判別表，通過滑坡的變形速率規(guī)律，建立滑坡預(yù)警模型。藍色預(yù)警所對應(yīng)的變形速率主要用于識別滑坡出現(xiàn)異常變形，黃色預(yù)警主要識別滑坡變形是否加快，橙色預(yù)警主要對應(yīng)滑坡變形速率已經(jīng)比較快了，需要不斷隨時監(jiān)測，看是否需要采取相應(yīng)措施，紅色預(yù)警所對應(yīng)的速率以及非?？炝?，符合完全進入臨滑階段時的變形情況，需要及時采取措施避免滑坡發(fā)生造成的影響（圖5）。

3 結(jié)論

本文以茂縣黑虎四村滑坡為研究對象，基于監(jiān)測成果分析，得到了滑坡的變形范圍、變形狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上建立了滑

坡的監(jiān)測預(yù)警模型，得到結(jié)論：

（1）通過對處理后的滑坡變形數(shù)據(jù)進行分析，得到滑坡強變形區(qū)范圍，為滑坡預(yù)警系統(tǒng)建立提供依據(jù)。

（2）根據(jù)茂縣黑虎四村滑坡變形特點及監(jiān)測數(shù)據(jù)曲線特征，通過滑坡的變形速率，確定了滑坡預(yù)警指標(biāo)，建立了基于地表變形速率多級預(yù)警模型。

參考文獻

[1] 亓星.突發(fā)型黃土滑坡監(jiān)測預(yù)警研究[D].成都：成都理工大學(xué).2017.

[2] Longworth I.1992. Automatic monitoring of ground movements[J].Ground Engineering. 25（11）：36-44.

[3] Ding X，Ren D，Montgomery B，et al.2000.Automatic monitoring of slope deformations using geotechnical instruments[J].Journal of Surveying Engineering，126（2）：57-68.

[4] 張華偉，王世梅，霍志濤，等.2006.自動位移計在樹坪滑坡中的應(yīng)用[J].工程地質(zhì)學(xué)報. 14（3）：401-404.

[5] 曾裕平.重大突發(fā)性滑坡災(zāi)害預(yù)測預(yù)報研究[D].成都：成都理工大學(xué).2009.