山区公路路基边坡地质灾害远程监测预报系统开发及应用

针对山区公路路基边坡点状分布、数量较多、规模相对较小且易受人类活动和环境变化影响的特点,确立了以位移和降雨量为主的监测原则,基于GPRS技术,集成触发式位移计、容栅式雨量计、数据采集传输模块和太阳能供电装置,形成了经济、节能、高效的单体边坡远程监测硬件系统。采用Visual C++网络编程技术,以SQL Server2005为数据库平台,开发了地质灾害远程监测预报软件系统,实现了数据的远程实时接收和可视化分析管理。由于公路边坡变形破坏模式多样,系统还集成了多种时间预测模型,建立了边坡变形预报模型库。通过在常吉高速公路的安装运行,系统成功地进行远程实时监控,保障了极端天气下公路的安全运营。     

基于“3S”技术的地质灾害监测预警系统在我国应用现状

中国具有地质构造复杂,地貌类型多样,山区面积比例高等特点。近年来,在全球气候变化背景下,大量重大工程建设、不合理的资源开发和人类活动,导致各类地质灾害频发,严重影响了民生改善和小康社会建设进程,为地质灾害风险管控带来了挑战。开展地质灾害监测预警研究,能够为灾害风险管控、监测预警、防治减灾工作提供重要的科学依据。本文由中国地质灾害监测预警研究入手,着重分析讨论了我国地质灾害发育概况、监测预警既有成果和研究现状。然后从地质灾害监测预警的主要内容、主要技术方法和主要监测预警模型的发展和现状三个方面,讨论了"3S"技术在地质灾害监测预警中的研究现状和实践应用;最后详细讨论了目前基于"3S"技术的地质灾害监测预警平台在三峡库区和国家防灾减灾工作中的应用情况。本文最终结论认为,"3S"技术的地质灾害监测预警系统在各行业防灾减灾工作中的应用已日趋成熟,未来的地质灾害监测预警系统将以"3S"技术为基础,集观测、研究、风险评估、预报预警、预防治理为一体,有机结合各相关学科和大数据、人工智能、互联网+技术,通过对地质灾害的过程进行仿真模拟,分析诱发灾害的因素和发生强度,提高地质灾害预报的时间、地点、发生强度的准确性。     

基于普适型仪器的滑坡监测预警初探——以甘肃兰州岷县三处滑坡为例

在甘肃省滑坡灾害较为严重的兰州市和岷县,选择了三处滑坡,建设了基于普适型仪器的专群结合监测预警系统。按照《地质灾害专群结合监测预警技术指南（试行）》的要求,选用裂缝计、GNSS、土体含水量仪、雨量计、声光报警器等,对地质灾害体变形破坏、相关因素、宏观前兆等指标开展专业化立体综合监测。监测设备采用蓄电池加太阳能的方案来供电,保证24小时不间断工作;通讯系统采用现场LoRa组网配合2/3/4 G移动通信的方案,能够保证数据传输的效率,同时降低通信成本;监测数据同时发送到国家和省级地质灾害监测数据平台,能够高效支撑地灾预警工作;监测平台能够对实时采集的监测数据自动进行分析,支持用多种预警模型进行判别;监测数据发生变化触发预设条件时,能够自动发送预警信息。通过近四个月的系统试运行,捕捉到了滑坡mm级的蠕变变形,数据可靠,能够满足监测预警的需求。通过三处滑坡监测预警工程的实施,一方面对滑坡变形和环境因素实现了实时监控,同时也为类似问题提供了一个可供参考的解决方案。     

喜马拉雅山区公路边坡崩滑灾害与防护措施破坏规律分析

喜马拉雅山区构造断裂发育,地震活动频繁,新构造运动强烈,内外动力地质作用异常活动,使该区域公路边坡扰动灾害十分严重,对区域内公路的安全运行构成了极大的威胁。本文通过实地调研和理论分析,探讨了喜马拉雅山区高速公路边坡扰动崩滑灾害发育规律、防护措施破坏特征和破坏机理。从边坡的物质成分和地层结构类型出发,对全区公路边坡类型进行了分类,并提出了边坡失稳破坏的多种模式。通过空间统计分析发现,喜马拉雅山区公路边坡崩塌灾害的发生和分布与区域断裂、地震动强度、岩土结构类型及气候环境条件等因素密切相关,并给出了量化的变化指标。在此基础上,采用地球内外动力耦合作用的理论对喜马拉雅山区地质灾害的成因和演化机制进行了分析,认为差异隆升与河流下切导致岩体结构松弛效应及山体崩塌滑坡,是内外动力耦合作用的结果。在公路工程时间尺度上,气候变化是当前该地区最为活跃的外动力地质作用。在边坡扰动灾害防护方面,边坡灾害防护措施的稳定性、安全性等不确定性较大,调查中10%的边坡崩滑防治工程出现了不同程度的破坏。通过对防护措施破坏特征的分析,阐明了边坡灾害防护效果与防护措施自身稳定性差异性的原因,提出边坡坡面防护措施的选型与优化...     

基于设计安全系数及破坏模式的边坡开挖过程动态变形监测预警方法研究

由于地质和结构特征的不同造成的边坡变形破坏机制存在差异以及同一边坡在不同施工开挖阶段的变形规律和量值也存在差别,采用工程类比方法获得的单一的静态的边坡监测预警指标无法表达某一边坡在施工开挖过程中动态的变形规律和特征,针对该问题提出了基于设计安全系数和破坏模式的边坡开挖过程中动态变形监测预警指标的研究思路和方法,并将其应用于糯扎渡水电站溢洪道消力塘边坡755～740 m开挖过程变形监测预警指标的确定,通过与现场监测结果的对比分析表明,该边坡开挖过程中是稳定的,分析与工程实际是相符的。研究表明,基于设计安全系数和破坏模式的边坡开挖过程动态监测预警指标的研究思路和方法用于边坡在开挖过程中动态变形监测预警是可行和有效的。     

基于物联网公路高边坡地质灾害监测系统研究

依据北京山区公路沿线的地质灾害特征,提出基于物联网技术的北京地区公路高边坡地质灾害监测系统的框架,该系统由数据采集子系统、数据管理子系统、崩塌监测预警子系统及信息服务与共享子系统组成,采用C/S模式和B/S模式的双模式运行。根据多年北京突发地质灾害应急调查情况,选取密云区硫辛路崩塌多发路段进行研究与应用,监测系统可实现位移变形、倾斜度、落石报警、降雨量等野外数据采集,室内数据管理分析、监测预警、信息服务与共享等功能。根据硫辛路崩塌灾害应急调查资料与国内典型崩塌监测预警经验确定研究区单因子判据及综合判据,包括临界雨量、裂缝变形量、裂缝变形速率、倾斜度变化量以及崩塌发育过程中的宏观异常现象,为北京市地质灾害防灾减灾决策,提供一定的技术支撑。     

潘家沟玄武岩滑坡变形特征与防治措施研究

随着城镇建设的不断深入,贵州省玄武岩地区地质灾害的发生率呈急剧上升趋势,严重影响基础设施工程建设的开展和当地人民群众的生命财产安全。以贵州六盘水市水城县潘家沟一带的滑坡地质灾害为研究对象,对滑坡变形的特征、破坏机理和发展趋势进行分析,归纳总结出玄武岩地区影响边坡稳定性的主要因素是工程地质特性和降雨,应采取相应防治措施,在滑坡防治工程中采用多措施综合治理的原则,加强滑坡稳定性监测,对其稳定性变化提前预警。研究结果为该区域城镇规划布局和地质灾害防治提供了技术支持,也为同类型地质环境区域地质灾害防治提供了参考依据。     

新时代北京市地质灾害综合防控工作现状与建议

20世纪70年代以来,北京地区陆续开展的地质灾害防治工作为首都防灾减灾提供了重要保障,如何满足新时代地质灾害防治的新要求,成为当前地灾防治面临的首要任务.回顾40年来北京地质灾害调查评价、监测、预警与防治工作,分析了当前极端气候条件下人类对地质灾害隐蔽性规律认识不清,人类工程活动引发地质灾害等环境地质问题,以及地质灾害防治工作与新时代具体要求的差距,结合北京具体情况,提出了"十四五"时期北京地质灾害综合防控工作思路,包括强化地质灾害调查评价体系、完善地质灾害监测预警体系、巩固综合治理体系、建强应急防治体系和深化科技创新体系5个方面.     

青岛崂山地区地质灾害变形监测研究

青岛崂山地区一直都存在着地质灾害及隐患,在旅游业快速发展的带动下,更是加剧了改造环境的人类工程地质活动,这些活动不仅增加了崂山地区滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害及隐患的存在,而且增强了地质灾害的危险程度。近年来随着经济活动的增加,区内地质灾害隐患更是时刻威胁着人类的生命财产安全,并且有些已经造成了生命财产损失,因此有必要对区内开展地质灾害研究,为灾害防治提供科学依据。本文以青岛崂山区为实证,针对旅游背景条件下地质灾害隐患存在区域已经建立的灾害监测系统,对监测数据变化规律进行分析。通过对监测数据和气候因素的变化分析,结果表明气候因素对地质灾害的影响具有差异性,强降雨仍然是灾害引发的重要因素之一。同时旅游业的发展所带来的人类工程活动对地质灾害与隐患的存在有着不可忽视的影响作用。本文为崂山区地质灾害监测预警提供了地质灾害变形方面的参考资料,并为旅游地区的人类活动影响下的地质灾害研究拓宽了新的思路。     

湘西陈溪峪滑坡变形机理及稳定性评价

浅层滑坡在我国广泛分布,但在区域范围内分布规律性较差,且具有突发性、隐蔽性和破坏性强等特点。湘西武陵山区地质条件复杂、降雨丰沛、人类工程活动强烈,突发性地质灾害频发,尤以降雨诱发的浅层滑坡为主。文章以湘西地区慈利县陈溪峪滑坡为例,开展了降雨量、基质吸力、地下水位和地表变形等的监测;结合滑坡的现场调查及监测成果,分析滑坡的形成条件和变形机理;在此基础上,考虑基质吸力对边坡稳定性的贡献,将强度折减有限元法推广到非饱和土边坡,计算得到了不同降雨工况下滑坡稳定性。结果表明:当强降雨降落到滑坡体上时,坡内基质吸力值均迅速减小,直至一定值后（9.5 kPa左右）不再变化;坡内地下水位受季节性降雨影响显著,短时强降雨引起地下水变化幅度不如长时间降雨对地下水位造成的影响大;陈溪峪滑坡的地质力学成因为蠕滑推移式土质滑坡,运动形式为沿基覆界面的浅层滑坡;短时强降雨是诱发滑坡变形的最关键因素。陈溪峪滑坡在持续降雨条件下的降雨量预警值约为280 mm,在短时强降雨条件下的降雨强度预警值约为240 mm/d。     

西南红层地区地质灾害发育规律与成灾模式

红层区边坡的变形破坏引发的地质灾害类型多、数量大,造成的人员伤亡和财产损失较大。以彝良县红层地区地质灾害为研究对象,结合实地调查,对彝良县红层边坡变形破坏所引发的49处不稳定斜坡、150处滑坡、53处崩塌进行了统计分析,总结了发育规律及特征。对不同斜坡结构下的红层边坡的成灾模式及破坏过程进行了分析,红层顺向边坡常见破坏模式为滑移-拉裂式;横向边坡常见破坏模式为崩解-冲刷式;反向坡、斜向坡的常见破坏模式为软岩崩解剥落-硬岩卸荷拉裂坠落式。研究可为彝良县等红层发育地区的地质灾害防治和管理提供一定的技术支持和参考。     

香丽高速公路边坡地质灾害发育特征与易发性区划

针对香丽高速公路边坡地质灾害,在详细的道路工程勘察设计文件的基础上,结合现场踏勘调查,系统地研究了其边坡地质灾害的主要类型、发育特征和分布规律;提出高速公路等线性工程边坡灾害的基本地质条件、自然诱发因素、人类工程活动和灾害历史记录等完整信息评价指标。采用层次分析法、专家评分法与因素累积法相结合的研究方法,建立了线性工程边坡地质灾害易发性评价模型,并基于GIS平台完成了香丽高速公路边坡地质灾害的易发性区划。为指导香丽高速公路地质灾害的危险性评价及科学防治提供了重要依据,对类似山区道路等线性工程边坡地质灾害危险性评价研究与实践具有一定的示范作用和参考价值。     

基于无线通讯网络的GPS多天线监测系统及其应用

介绍了基于无线通讯网络的GPS多天线监测系统的构成情况,包括系统设计、数据传输与管理、数据处理、数据质量分析和控制等。在公路边坡变形监测中的实际应用结果表明,该系统1 h测量精度已达到3.0 mm左右,既能自动连续地对滑坡变形进行监测,又能大幅度降低整个监测系统的费用,是滑坡等地质灾害变形监测的理想技术之一。     

应力监测在公路岩质边坡中的应用研究

针对山区高速公路岩质边坡数量大、失稳难以及时预警的问题,提出对边坡支护锚杆进行应力监测的方式以评价其稳定性。以广陕高速改扩建工程沿线的一处典型岩质边坡为例,采用FLAC3D软件对岩质边坡的开挖支护过程进行模拟,利用强度折减法分析随岩体强度降低过程中支护锚杆的轴力变化规律,确定应力监测预警值,并结合现场试验结果对边坡安全状况进行评价。研究结果表明,试验边坡监测位置应以泥岩结构面处为主,应力监测预警是一个整体的预警系统,监测点位任一处达到预警值均应提出预警。监测结果显示,应力监测在120 d时出现明显变化,而位移变化则较为滞后,在167 d后才出现明显变化;综合应力与位移监测的结果可以得出,试验边坡处于安全运营状态,所提出的应力监测评价公路岩质边坡的稳定性具有可行性。     

施工诱发边坡失稳变形机制及应急治理对策

通过对香溪大道失稳边坡地质灾害调查,对边坡的地形地貌、地层岩性、岩体结构、原设计方案与施工过程进行研究,在此基础上通过FLAC3D数值模拟,结合工程地质条件分析,对原格构挡墙逆作法施工诱发边坡牵引式滑动过程进行了分析,并对其变形破坏机制进行深入探讨。研究结果表明:边坡变形受工程地质条件控制作用明显,边坡开挖改变了坡体原来的力学平衡条件,为边坡变形失稳创造了客观条件;由于超开挖施工,受格构挡墙自重作用,下部支撑岩体受压破坏,导致格构挡墙失稳下沉,带动其后坡体变形,形成牵引式滑动;随着坡体滑移的发展,边坡将逐渐拉裂破坏并形成贯通的剪切滑动面,从已施工的格构挡墙下部贯通剪出,最终整体失稳破坏;基于破坏机制分析的应急治理措施将重点放在为原格构挡墙下部提供有效支撑和控制潜在滑动面变形上;监测结果表明,应急治理后边坡达到稳定性要求。      

基于表面位移的公路滑坡监测预警研究

公路滑坡是常见的地质灾害,但对运营期公路边坡进行长期监测并成功预警的实例却很少。主要原因是公路边坡点多、线长、规模小、缺乏详细的地质勘探资料、监测费用高、预警难度大。利用拉索触发式位移计对滑坡表面位移进行监测,精度可达1 mm,通过电信的GPRS公网实时传送到远程监控中心,全程自动化,且费用低。同时,利用有限元商用软件 PLAXIS的强度折减模块和塑性分析模块对不同参数组合进行计算,在缺乏滑坡岩土体强度参数、渗透系数、土-水特征曲线等资料的情况下,建立滑坡安全系数与表面监测位移的关系, 从而通过表面位移量的变化进行阶段式预警,并制定相应的预防措施。提出的方法已在湘西某高速公路滑坡获得应用。     

黟县Y027公路溪下村段崩塌变形破坏机理分析

地质体作为地质灾害的载体,控制地质灾害的类型、规模、方向、变形破坏的方式等。本文以黟县Y027公路溪下村段崩塌为例,从构造、节理裂隙、工程特性等方面分析总结了该崩塌的三种结构破坏模式,其中,节理裂隙的密度、产状,决定危岩体的块度、变形破坏的结构面等;构造褶皱等活动强度决定了岩体的破碎程度,也即灾害的规模;岩体的工程特性反映了岩土体的力学机制及吸水能力,也即抗滑能力的强度。地质体孕育了斜坡变形的主体,在人类工程活动及降雨等外力因素激发下,形成地质灾害。     

震后公路边坡崩塌地质灾害形成机理分析

震后崩塌是强震作用下形成的一类分布广泛、震裂变形严重、潜在威胁大的次生地质灾害。为了较为深入系统地分析其形成机理,本文结合对映秀至卧龙公路沿线震后公路边坡崩塌地质灾害详细调查和115条实测剖面的分析,首先把震后公路边坡崩塌地质灾害从孕育形成到失稳破坏的演化发展过程分为4个阶段,即原始结构面的形成阶段、潜在变形体的形成阶段、震裂岩体的形成阶段和失稳破坏阶段。在此基础上,分析认为震后公路边坡崩塌地质灾害的形成机理可归纳为震裂-滑移式、震裂-倾倒式、震裂-溃屈式和震裂-错断式4种模式,研究成果为灾后公路重建和防灾减灾提供了有力参考。     

陇南山区国家级地质灾害防治管理与监测预警示范区构想

甘肃陇南山区作为我国4大滑坡、崩塌、泥石流分布区,地质灾害集中发育,严重威胁人民生命财产安全且损失巨大,是我国地质灾害防治的重点区域。陇南山区地质灾害的多元性和复杂性为建设国家级监测预警和防治管理示范区提供了必要条件,但其功能如何定位、示范领域如何实现、作用如何发挥是示范区建设需要研究的关键问题。本文在研究国际、国内地质灾害防治管理和监测预警示范区建设进展的基础上,深入分析了陇南山区地质灾害的类型、分布发育特征及示范区建设的基础条件,提出了陇南山区国家级防治管理和监测预警示范区的建设思路、功能定位、建设内容等方面的建议。     

吕梁山区黄土边坡工程地质分区及强度参数选取

在山西省黄土高原综合治理分区图基础上,通过实地调查最典型黄土丘陵沟壑区（I区）的53个典型公路黄土边坡,根据边坡类型、地层组合形式以及边坡破坏模式等要素,将其进一步划分为晋西北（Ia）、晋西（Ib）和晋西南（Ic）3个亚区; 并对53个边坡的黄土进行了强度特征的试验研究,获得了边坡黄土在不同直剪试验方法下的峰值强度、启动强度与残余强度的参数值。根据边坡工程地质特征与工程调查类比,对3个亚区边坡在3种强度参数下的稳定性进行了统计和数值分析,结合应力变形计算实例分析发现:强度参数在不同地域具有明显的差异特征,晋西北区（Ia）降雨少,构造活动不频繁,边坡以坡面破坏为主,采用峰值强度进行边坡设计更为合适; 晋西区（Ib）构造发育,老滑坡较多,且地震活动使得土体强度相对下降,公路边坡设计的强度参数选用残余强度,有较高的安全保证; 晋西南区（Ic）降雨多,优先选用启动强度,能最大程度地避免地质灾害的发生。