滑坡監(jiān)測(cè)
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2022-07-25
滑坡監(jiān)測(cè)的實(shí)例教程
第Ⅰ代滑坡智能監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)成功研發(fā)
2018年11月起，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院牽頭，聯(lián)合中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局探礦工藝研究所、中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心等20余家單位，聚焦滑坡關(guān)鍵部位地表形變實(shí)時(shí)感知與智能分析預(yù)警的核心需求，融合應(yīng)用新型微機(jī)電傳感、北斗高精定位、天-地窄帶物聯(lián)、人工智能等多學(xué)科技術(shù)，歷經(jīng)近2年時(shí)間成功研發(fā)第Ⅰ代滑坡智能監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。
截至2020年底，共有9省（自治區(qū)、直轄市）2512處地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)應(yīng)用該系統(tǒng)開(kāi)展了監(jiān)測(cè)預(yù)警實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)完好率達(dá)到95%以上優(yōu)秀級(jí)，各項(xiàng)測(cè)試數(shù)據(jù)連續(xù)穩(wěn)定，預(yù)警功能運(yùn)行正常，達(dá)到定型設(shè)計(jì)預(yù)期。
成果與進(jìn)展
第Ⅰ代滑坡智能監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)主要由滑坡儀、地質(zhì)災(zāi)害智能預(yù)警系統(tǒng)兩部分組成。其中，滑坡儀是一套地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)儀器，涉及雨量、裂縫位移、地表形變、傾角、加速度、土壤含水率等6個(gè)測(cè)試項(xiàng)。研發(fā)團(tuán)隊(duì)以“兩個(gè)提高、兩個(gè)降低”（提高可靠性，提高集成度、降低功耗、降低成本）為目標(biāo)開(kāi)展集中攻關(guān)，重點(diǎn)聚焦地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中降雨與地表形變兩類監(jiān)測(cè)要素。由于新研發(fā)設(shè)備多參數(shù)集成、功能優(yōu)化，加之MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）與窄帶物聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù)的應(yīng)用，監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了傳輸功耗降低50%以上，普適型GNSS等設(shè)備實(shí)現(xiàn)了綜合成本降低50%以上。
展開(kāi) 該項(xiàng)目由中國(guó)電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司牽頭，聯(lián)合華能瀾滄江水電股份有限公司、武漢海達(dá)數(shù)云技術(shù)有限公司、云南華力創(chuàng)通科技有限公司組建研發(fā)團(tuán)隊(duì)，針對(duì)滑坡體識(shí)別與監(jiān)測(cè)預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)，依托紅石巖堰塞湖滑坡體、瑞麗江一級(jí)水電站進(jìn)水口滑坡體等多個(gè)水電工程大型滑坡體進(jìn)行了深入研究，通過(guò)綜合調(diào)查、技術(shù)研究、儀器研發(fā)和工程應(yīng)用相結(jié)合的方法，在滑坡體的綜合物探、變形監(jiān)測(cè)、安全綜合評(píng)價(jià)與分級(jí)預(yù)警、信息化平臺(tái)等方面取得了一系列創(chuàng)新性成果，授權(quán)專利16件、軟件著作權(quán)11項(xiàng)，發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)1部，創(chuàng)新成果的應(yīng)用可在無(wú)擾動(dòng)的情況下快速準(zhǔn)確、高效低成本地實(shí)現(xiàn)滑坡體的性狀識(shí)別、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、安全評(píng)價(jià)及預(yù)警，在邊坡應(yīng)急搶險(xiǎn)，反饋設(shè)計(jì)、指導(dǎo)施工、專家決策、穩(wěn)定治理、安全評(píng)價(jià)及保障工程安全等方面意義重大，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益顯著，推廣應(yīng)用前景廣闊。
評(píng)價(jià)委員會(huì)專家聽(tīng)取了項(xiàng)目組的匯報(bào)，審閱了相關(guān)資料，經(jīng)質(zhì)詢討論和評(píng)議，評(píng)價(jià)委員會(huì)一致認(rèn)為，該項(xiàng)目研究成果總體上達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，在水電站大型滑坡體監(jiān)測(cè)的InSAR應(yīng)用技術(shù)研究方面達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。
展開(kāi) （a）重力式抗滑擋墻
（b）石籠式抗滑擋墻
（c）樁板式抗滑擋墻
（d）扶壁式抗滑擋墻
滑坡防治常用抗滑擋墻結(jié)構(gòu)示意圖
（6）坡面防護(hù)技術(shù)
坡面防護(hù)包括坡面工程防護(hù)和坡面植物防護(hù)，前者有噴混凝土防護(hù)、掛網(wǎng)防護(hù)、圬工防護(hù)等，后者有植草防護(hù)、植灌木防護(hù)等。坡面防護(hù)能夠消除或減小降雨等外部致災(zāi)因素的影響，抑制滑坡發(fā)生發(fā)展，是滑坡主體治理工程有效的輔助手段，有時(shí)也是不可缺少的手段。
4.滑坡可以監(jiān)測(cè)與預(yù)警預(yù)報(bào)嗎？
滑坡監(jiān)測(cè)技術(shù)是為研究滑動(dòng)巖土體及防治工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性，采用一定的技術(shù)手段安裝或埋設(shè)儀器設(shè)備，對(duì)巖土體或工程結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定性狀態(tài)及變化規(guī)律進(jìn)行動(dòng)態(tài)化測(cè)試和評(píng)估的應(yīng)用技術(shù)。其目的和任務(wù)為監(jiān)測(cè)滑坡時(shí)空域演變信息、誘發(fā)因素等，最大程度獲取連續(xù)的空間變形數(shù)據(jù)。應(yīng)用于地質(zhì)災(zāi)害的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和防治工程效果評(píng)估。目前主要的滑坡監(jiān)測(cè)方法按照監(jiān)測(cè)的內(nèi)容大致可以分為：地表變形監(jiān)測(cè)、環(huán)境因素監(jiān)測(cè)、內(nèi)部變形監(jiān)測(cè)、支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)、巡視監(jiān)測(cè)。
由自然資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局探礦工藝研究所設(shè)計(jì)制造的GS型光纖光柵地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是一款高精度、高分辨率、多功能、多通道的監(jiān)測(cè)設(shè)備系統(tǒng)，主要用于滑坡地質(zhì)災(zāi)害及其他巖土工程的多參數(shù)（推力、位移、溫度、應(yīng)力、應(yīng)變等）的監(jiān)測(cè)，為地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警提供可靠依據(jù)。該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)利用光纖光柵的反射中心波長(zhǎng)隨光纖光柵所受的應(yīng)變或溫度的改變產(chǎn)生移動(dòng)，其波長(zhǎng)移動(dòng)量的多少直接反映應(yīng)變或溫度大小的工作原理。
展開(kāi) 風(fēng)力作用下弧形摩擦納米發(fā)電機(jī)的供能裝置及其應(yīng)用
(a) 利用弧形摩擦納米發(fā)電機(jī)為無(wú)線傳感器供電的電路圖；
(b) 利用弧形摩擦電納米發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)248盞LED燈；
(c) 無(wú)線水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的照片，該系統(tǒng)由一個(gè)無(wú)線pH傳感器節(jié)點(diǎn)、一個(gè)接收器、兩種不同pH值的溶液和兩個(gè)弧形摩擦納米發(fā)電機(jī)組成；
(d) 當(dāng)pH值小于5時(shí)，水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)。
圖5. 河流流體能驅(qū)動(dòng)下的環(huán)境水質(zhì)及滑坡監(jiān)測(cè)應(yīng)用示意
(a) 由弧形摩擦納米發(fā)電機(jī)陣列供電的無(wú)線滑坡預(yù)警系統(tǒng)示意圖；
(b) 弧形摩擦電納米發(fā)電機(jī)在河流中驅(qū)動(dòng)480盞LED燈；
(c) 河流中由弧形摩擦電納米發(fā)電機(jī)陣列供電的無(wú)線水質(zhì)監(jiān)測(cè)；
(d) 由弧形摩擦電納米發(fā)電機(jī)陣列供電的滑坡預(yù)警監(jiān)測(cè)。
【總結(jié)】
通過(guò)變廢為寶的方式使用回收的牛奶盒制作了一種新穎的、環(huán)境友好的和完全封裝的弧形摩擦納米發(fā)電機(jī)用于收集流體能量。更重要的是，通過(guò)弧形摩擦納米發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，并在真實(shí)河流中進(jìn)行了流體能量采集，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)期環(huán)境監(jiān)測(cè)的應(yīng)用（水質(zhì)監(jiān)測(cè)和滑坡預(yù)警）。
來(lái)源：材料人
展開(kāi) 南大朱鴻鵠教授課題組在庫(kù)區(qū)滑坡關(guān)鍵界面多元表征與災(zāi)變機(jī)理方面取得重要進(jìn)展
庫(kù)區(qū)滑坡是一類具有顯著熱-水-力多場(chǎng)耦合特征的重大地質(zhì)災(zāi)害。一旦發(fā)生災(zāi)難性的崩塌，可能會(huì)觸發(fā)滑坡-泥石流-堰塞湖潰決等鏈生災(zāi)害，對(duì)大壩、庫(kù)區(qū)及下游城鎮(zhèn)居民的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。近年來(lái)，全球極端天氣氣候事件頻發(fā)，各國(guó)都進(jìn)入了自然災(zāi)害的高發(fā)期。以我國(guó)三峽庫(kù)區(qū)為例，2020年遭遇了1998年以來(lái)最嚴(yán)重的汛情，5月至7月的累計(jì)降雨量超過(guò)500 mm，由此引發(fā)了該區(qū)域大量的滑坡運(yùn)動(dòng)和崩塌。全面掌握滑坡地下多物理場(chǎng)的動(dòng)態(tài)演化特征，對(duì)于揭示庫(kù)區(qū)滑坡災(zāi)變機(jī)理及其潛在驅(qū)動(dòng)因素具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。
目前，常規(guī)的滑坡監(jiān)測(cè)技術(shù)在大量程、高時(shí)空分辨率和多元表征等方面仍存在諸多挑戰(zhàn)，極大地限制了我們對(duì)滑坡多物理場(chǎng)相互作用及其演化特征的認(rèn)識(shí)。針對(duì)上述問(wèn)題，南京大學(xué)朱鴻鵠教授課題組與南大蘇州南智傳感產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)深度合作，選取長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)藕塘滑坡為研究區(qū)，利用弱反射光纖光柵（WFBG）技術(shù)，構(gòu)建了滑坡地下多元信息的光纖神經(jīng)感測(cè)系統(tǒng)，開(kāi)展了特大型庫(kù)區(qū)滑坡的熱-水-力動(dòng)力學(xué)研究（見(jiàn)圖1和2）。這項(xiàng)工作是施斌教授團(tuán)隊(duì)2018年獲得的國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)“地質(zhì)工程分布式光纖監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用”成果的重要延伸。
圖1 庫(kù)區(qū)滑坡熱-水-力光纖神經(jīng)感測(cè)系統(tǒng)及多場(chǎng)演化機(jī)制示意圖
圖2 藕塘滑坡現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與監(jiān)測(cè)示范站建設(shè)
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，成功捕獲了藕塘滑坡地下關(guān)鍵界面及其鄰接層的溫度、水分和應(yīng)變信息，重構(gòu)了高時(shí)空分辨率的多物理剖面（圖3），在此基礎(chǔ)上闡明了滑坡深部的變形演化特征和溫度-滲流-變形多元耦合機(jī)理，為精準(zhǔn)掌握三峽庫(kù)區(qū)特大型滑坡的災(zāi)變機(jī)制及其驅(qū)動(dòng)因素提供了重要的技術(shù)手段和理論支撐。
展開(kāi) 
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滑坡監(jiān)測(cè)的最新內(nèi)容
)監(jiān)測(cè)與預(yù)警技術(shù);BIM在邊坡工程中的應(yīng)用;邊坡自動(dòng)化監(jiān)測(cè)太陽(yáng)能供電系統(tǒng)、邊坡防護(hù)、滑坡治理新方法、新技術(shù)、新材料等;
2.邊坡監(jiān)測(cè)展區(qū)：地面沉降監(jiān)測(cè)設(shè)備、滑坡預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)設(shè)備和地下管線探測(cè)儀、傾斜計(jì)、滲壓計(jì)、電纜測(cè)試儀、機(jī)器視覺(jué)測(cè)量?jī)x、沉降傾角綜合測(cè)量?jī)x、巖質(zhì)邊坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（振動(dòng)、傾角、裂縫、降雨量）、錨索應(yīng)力計(jì)、光纖光柵傳感器、邊坡變形監(jiān)測(cè)儀器，裂縫計(jì)、鋼尺和標(biāo)樁、地表位移伸長(zhǎng)計(jì)和全自動(dòng)無(wú)線邊坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等
J.B.Wei 等通過(guò)無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)獲取了三維地形數(shù)據(jù)，并借助PFC 模擬了滑坡啟動(dòng)，監(jiān)測(cè)出的顆粒位移及速度與邊坡實(shí)體基本一致，該項(xiàng)研究證明PFC 可作為模擬邊坡的有效手段。C.Shi 等運(yùn)用PFC 建立了軟化微力學(xué)接觸模型，研究了阻尼、應(yīng)變速率對(duì)地震滑坡的影響。
上述研究主要運(yùn)用顆粒流軟件分析了滑坡災(zāi)害。
圖16 識(shí)別地質(zhì)要素與巖體結(jié)構(gòu)面提取（據(jù)馮威，2019）
王果等提出一種基于無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的全自動(dòng)露天礦邊坡三維重建方法，重建的三維模型可全面表達(dá)露天礦邊坡整體形態(tài)和保持局部細(xì)節(jié)特征，而且具備高效低成本等特點(diǎn)，在露天礦三維地形滑坡動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和災(zāi)害分析方面具有重要意義。
[2] 蔣洪波,陳超,肖勇，等.三峽庫(kù)區(qū)云陽(yáng)張飛廟滑坡監(jiān)測(cè)與分析[J].測(cè)繪科學(xué),2011,36(5):90-92.
[3] LIAO M, WEI L, BALZ T, et al. Application of TomoSAR in urban deformation surveillance[J].
主要有以下結(jié)論:
1)利用Sentinel-1數(shù)據(jù)基于時(shí)序InSAR技術(shù)用于雅安市滑坡隱患早期識(shí)別具有較強(qiáng)的可行性,通過(guò)獲取的結(jié)果經(jīng)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)升降軌數(shù)據(jù)共同監(jiān)測(cè)可以有效避免滑坡隱患的漏判,增加觀測(cè)信息。
2)通過(guò)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)基于Stacking技術(shù)識(shí)別的滑坡隱患數(shù)目最多,結(jié)合野外驗(yàn)證資料發(fā)現(xiàn)基于SBAS技術(shù)識(shí)別的滑坡隱患準(zhǔn)確率最高。
目前，常規(guī)的滑坡監(jiān)測(cè)技術(shù)在大量程、高時(shí)空分辨率和多元表征等方面仍存在諸多挑戰(zhàn)，極大地限制了我們對(duì)滑坡多物理場(chǎng)相互作用及其演化特征的認(rèn)識(shí)。針對(duì)上述問(wèn)題，南京大學(xué)朱鴻鵠教授課題組與南大蘇州南智傳感產(chǎn)學(xué)研平臺(tái)深度合作，選取長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)藕塘滑坡為研究區(qū)，利用弱反射光纖光柵（WFBG）技術(shù)，構(gòu)建了滑坡地下多元信息的光纖神經(jīng)感測(cè)系統(tǒng)，開(kāi)展了特大型庫(kù)區(qū)滑坡的熱-水-力動(dòng)力學(xué)研究（見(jiàn)圖1和2）。
在保持這種發(fā)展勢(shì)頭的同時(shí)，要進(jìn)一步聚焦重點(diǎn)，著力加強(qiáng)不同層級(jí)、一體化地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警體系建設(shè)，解決好發(fā)現(xiàn)隱患、監(jiān)測(cè)隱患，特別是地質(zhì)災(zāi)害可能發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、成災(zāi)范圍和影響程度的預(yù)警預(yù)報(bào)等問(wèn)題，集中力量對(duì)遠(yuǎn)程高位隱蔽滑坡體監(jiān)測(cè)診斷、遠(yuǎn)程大型泥石流調(diào)查監(jiān)測(cè)以及有效預(yù)警預(yù)報(bào)等行政指揮關(guān)鍵問(wèn)題加強(qiáng)攻關(guān)，大力推進(jìn)專業(yè)監(jiān)測(cè)設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用?；A(chǔ)至關(guān)重要，根深才能葉茂。
1995年，韓國(guó)政府開(kāi)始引入滑坡預(yù)防系統(tǒng)；1998年滑坡管理系統(tǒng)正式貫徹實(shí)施，并建立了滑坡數(shù)據(jù)庫(kù)；從2002年起，滑坡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)正式運(yùn)行，主要運(yùn)用光纖傳感器、壓力傳感器、測(cè)斜儀和雨量計(jì)等對(duì)各類危險(xiǎn)邊坡進(jìn)行時(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)滑坡災(zāi)害及時(shí)采取應(yīng)急措施，保證道路順通。
法國(guó)：排水阻止土體位移
法國(guó)境內(nèi)地形復(fù)雜，各種不同的地層加上約700毫米的年平均降水量，容易引起各類土體位移。
滑坡防治監(jiān)測(cè)：
（1）抗滑樁工程
（2）預(yù)應(yīng)力錨索
（3）格構(gòu)錨固
格構(gòu)加固技術(shù)是利用漿砌塊石、現(xiàn)澆鋼筋混凝土或預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土進(jìn)行邊坡坡面防護(hù)
汶川、魯?shù)椤⒁土肌⑻J山、米林、九寨溝、長(zhǎng)寧、漾濞、瑪多等地震影響區(qū)加強(qiáng)泥石流和滑坡地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)防范。
10-12月，華東地區(qū)的浙江，中南地區(qū)湖北、湖南、廣東、廣西，西南地區(qū)的重慶、四川、貴州、云南，西北地區(qū)的陜西、甘肅、青海等省（區(qū)、市）部分地區(qū)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性大，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注。
