水库滑坡体变形监测技术的研究分析

水库滑坡体变形监测技术的研究分析

黄鑫

广州云胜工程勘测技术有限公司广东广州510000

摘要：对于水利工程建设而言，滑坡是一种严重的灾害。文章依托实际案例，探讨GPS测量技术在水库边坡滑坡变形监测中的具体应用，验证了GPS技术监测滑坡体的可行性。

关键词：滑坡；监测数据；精度指标；位移；变形速率

水库滑坡是指在库水位调节作用下导致岸坡水动力条件不利而引发的坡体失稳现象，对船运和人民生命财产会造成威胁，是一种严重的次生灾害。为了有效防治滑坡体地质灾害的发生，对滑坡的实时动态监测显得尤为重要。而GPS技术在精度、速度、时效性、效益等方面都优于常规方法。从而GPS技术在滑坡体监测方面得到广泛的应用。

1.研究区概况

图11号滑坡体监测点布置图

某水电站库区由于河谷深切，水库两岸岸坡较陡，在地形、地层岩性、地质构造等多种因素的影响下，多形成陡崖或峡谷。本文选取滑坡比较显著的1号滑坡体为研究区域，1号滑坡体位于该水电站上游，该区域存在大量耕地和人口居住，为实时监测该地区滑坡变形情况，对滑坡体布设7个变形明显的监测点，布置图见图1。在巡视检查中，1号滑坡体地表有已经存在的裂缝，特别是滑坡体的上方位置（如BY01，BY02点附近），此部位的裂缝有缓慢增大的趋势，但不是很明显。此外，BY06点到BY07点之间有很多滑下的碎石，并且这个部位的上方还有继续滑动的趋势，地表无隆起，局部地区略有下陷，但是不明显，无滑移崩塌征兆。

2.数据获取

1号滑坡体位于交通不便的库区上游地区，主要通过人工周期性监测。自该水电站蓄水开始，分别对1号滑坡体进行周期性监测，得到该区域不同时间段的ＧＮＳＳ监测数据。通过配套的数据采集软件即可实现数据的现场采集、实时监控、异常测值报警的目的，从而可远程监控该滑坡体的位移量、变形速率，实现对动态监控滑坡体变形发展及灾害预警。

1号滑坡体7个人工监测点的监测数据主要通过中海达Ｆ16系列GPS接收机进行静态双频方式采集。数据采集过程中，同时对7个监测点进行同步观测。观测数据的精度，参考《工程测量规范》和采用的监测手段，确定为滑坡监测水平位移点位中误差不大于±12mm，且垂直位移监测中误差不大于±18mm。

3.数据处理

为了使监测数据具有更好的融合性，本文采用与GPS兼容性较大的ＨＤＳ2003数据处理软件在建立GPS网时，数据处理工作通常是随着外业工作的展开分阶段进行的。由于变形监测过程中，会对基准点进行定期的联测，到目前为止，该水电站基准点监测进行了第四期联测，所以本次监测点数据处理将采用最近复测后的基准点监测数据计算各监测点的坐标及高程。

从算法角度分析，可将GPS网的数据处理流程划分为数据传输、格式转换、基线解算和网平差4个阶段。基线质量评估的指标包括整周模糊度解方差的比值（Ｒａｔｉｏ值）、观测值残差、同步环闭合差、异步环闭合差以及无约束平差基线向量改正数等，基线解算的过程一般自动进行，无需人工干预。基线解算完后进行网平差，包括自由网平差、ＷＧＳ－84三维约束平差、二维平差以及高程拟合等。本文采用2016年1月1号滑坡体监测点监测数据进行分析，并解算得到自由网平差坐标表和最终坐标平差成果表（表1，表2）。

表11号监测点自由网平差坐标表

表1详细的表现了1号各点的中误差，且各监测点的误差相对较小，精度较高，符合监测要求。从表2中的1号最终坐标平差成果表数据可知，监测网观测数据经平差后的各项精度指标都能达到预期目标且精度比较高，说明本次GPS监测的数据是满足测设要求的，其平差结果也是合格的。

为了更进一步分析滑坡体的变形情况，将本期数据与以往各期进行深度的统计分析计算，以对1号滑坡体做进一步了解。

4.滑坡体变形分析

在监测点的变形分析时结合位移量和位移趋势进行综合分析判断，主要关注平面位移中主位移（垂直河道方向Σ△Ｘ位移），其次要关联分析平面位移次位移（河流上下游方向Σ△Ｙ位移）和垂直位移Σ△Ｈ，还需了解现场的地质情况和点位布设情况。对此，将前期数据与本期数据进行位移量累计和变形速率统计得表3。

表31号滑坡体各监测点监测成果表

4.1监测成果表

监测成果表3中，符号规定Ｘ方向从坡上向坡下垂直河道为正，Ｙ方向平行河道向下游为正，Ｈ沉降为正。本次监测数据显示，滑坡体监测点平面合位移最大值为324.8mm（BY06，滑坡体上部），最小值为23.1mm（BY05，滑坡体底部）；平均变形速率最大值为0.28mm/ｄ（BY06，滑坡体上部），最小值0.02mm/ｄ（BY05）；滑坡体监测点的最大平面合位移为324.8mm（BY06，滑坡体上部）；最大合位移增量为124.8mm（BY06，滑坡体上部）；最大变形速率1.29mm/ｄ（BY06，滑坡体上部）。

表中可知，滑坡体上部的监测点BY01、BY06、BY02、BY03平面合位移较大，下部的监测点BY07、BY04、BY05的较小。滑坡体各监测点的平面合位移和平均变形速率呈现从坡顶向下游逐渐减小、坡顶大坡脚小的分布。滑坡体各监测点Ｘ方向及Ｙ方向的变形均为正值，可推断滑坡体整体向库区偏上游方向滑动。

4.2监测点位移、变形速率（变化趋势、变化范围、最大最小值）

根据1号滑坡体最近各点监测成果表，分别对该滑坡体的合位移、位移变形速率，各期变形速率绘制曲线图并进行进一步分析。

（1）图2～5分别是监测点水平合位移、Ｘ方向位移、平均变形速率时间曲线图。2012年10月至2012年11月水库初次蓄水期间，各监测点的平面合位移、Ｘ方向位移时间曲线均呈现较快的线性增加的趋势。在2012年11月后各监测点变形速率明显减小，平面合位移呈现平稳增加趋势。在本期（2016年1月）观测中，BY06平面合位移量达到324.8mm，合位移增量达到124.8mm，变形量与其余监测点相比都比较大，在以后观测中需引起重视。

图21号监测点水平合位移时间曲线图

（2）滑坡体滑动趋势分析：从本期的滑坡体变形分布看，滑坡体各监测点的平面合位移和平均变形速率呈现从坡顶向下游逐渐减小、坡顶大坡脚小的分布。各监测点的位移分量ΣＸ值均为正值（≤272.6mm），该方向的滑动趋势较为一致且明显。向下游的位移分量ΣＹ值也均为正值（≤176.6mm），该方向的滑动趋势较为一致且明显。各监测点的平面合位移在48.0～324.8mm之间，呈现从坡顶部向下、偏向下游方向滑动趋势。

5.结语

综上所述，GPS监测具有很好的可靠性，与传统的监测手段相比，其可操作性更强，精度更高，值得在边坡滑坡变形监测领域中推广使用。

参考文献：

[1]杨育丽，王雪平，党星海.GPS在滑坡监测中的应用[J].低温建筑技术，2013，35（2）：109-110.

[2]唐杰军.GPS在山区滑坡变形监测中的应用[J].公路，2008（10）：107-110.

[3]刘胜.山区水库边坡变形监测技术研究及应用[J].铁道勘测与设计，2017（4）：121-124.

[4]范维.GPS测量技术在大型水库边坡滑坡监测中的应用[J].科技研究，2014.