CN105806418A - 一种水库滑坡多场信息现场监测系统及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水库滑坡多场信息现场监测系统及其施工方法。本发明的目的是提供一种水库滑坡多场信息现场监测系统及其施工方法，监测内容包括表面位移、深部位移、地下水位和渗透压，力图解决现有技术中监测内容单一和预测预报困难的问题。本发明的技术方案是：水库滑坡多场信息现场监测系统，水库滑坡包括滑动面、水位以上滑坡体和水位以下滑坡体，水位以上滑坡体的表面为滑坡表面，其特征在于：监测系统由滑坡表面上的表部位移监测单元、水位以上滑坡体和水位以下滑坡体中的测斜监测单元及水位以下滑坡体中的渗流场监测单元构成，以各一个GPS监测墩、测斜监测单元和渗流场监测单元为一组沿滑动面间隔布置。本发明适用于地质灾害监测技术领域。

Description

一种水库滑坡多场信息现场监测系统及其施工方法
技术领域
本发明涉及地质灾害监测技术领域，尤其是一种水库滑坡多场信息现场监测系统及其施工方法。
背景技术
在我国，重大水利水电工程的建设成为水利“十三五”规划中的重要内容，意味着将有数量众多的水利水电工程项目在地质条件更为复杂地区开工建设，而此类地区往往是滑坡灾害的易发区域。由于水利水电工程辐射区域广泛，影响人口众多，一旦工程建设和运行中发生滑坡失稳，将造成重大的经济损失和广泛的社会影响。因此，有必要对水利水电工程建设和运行期已查明和潜在的滑坡进行全方位的监测，在滑坡灾害发生前便作出有效的防治和避让措施，以免造成生命财产损失。
目前，在水利水电工程中的滑坡监测内容以位移监测为主，即在滑坡表面设置GPS监测墩，并定期使用GPS接收机对表面位移进行测量，利用滑坡表面位移的时序特征预测滑坡演化趋势。水库区滑坡岩土特性、地层结构等是滑坡的内在属性，降雨、库水位升降则可能成为诱发滑坡滑动的诱发因素。内外影响因素造成滑坡的变形和滑动，在此过程中滑坡的应力场、变形场、渗流场和温度场等均会体现出异常，仅对滑坡表面变形场进行监测显然不能对滑坡的多场信息进行全面监测，可能会对滑坡的预测预报精度造成不利影响。因此，准确的滑坡预测和有效的滑坡防治需要以全面的监测信息为基础。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种水库滑坡多场信息现场监测系统及其施工方法，监测内容包括表面位移、深部位移、地下水位和渗透压，力图解决现有技术中监测内容单一和预测预报困难的问题。
本发明所采用的技术方案是：水库滑坡多场信息现场监测系统，所述水库滑坡包括滑动面、水位以上滑坡体和水位以下滑坡体，水位以上滑坡体的表面为滑坡表面，其特征在于所述监测系统由滑坡表面上的表部位移监测单元、水位以上滑坡体和水位以下滑坡体中的测斜监测单元及水位以下滑坡体中的渗流场监测单元构成，其中：
表部位移监测单元为设于滑坡表面的GPS监测墩，在该监测墩的顶部设有可安装GPS接收机的结构；
测斜监测单元由活动式测斜仪、PVC测斜管、测斜仪读数仪及测斜仪配套电缆组成，PVC测斜管通过测斜钻孔埋设于滑动面以下2m，并在PVC测斜管的底部浇筑5cm厚的水泥砂浆密封盖，PVC测斜管与测斜钻孔之间的缝隙中有填充细砂；所述活动式测斜仪置于PVC测斜管中并通过测斜仪配套电缆与外部的测斜仪读数仪连接；
渗流场监测单元由综合观测钻孔、渗压计、水位计、振弦式读数仪及配套电缆组成，所述渗压计和水位计通过在综合观测钻孔内填充中粗砂固定并在孔口浇筑水泥砂浆封口，渗压计和水位计经配套电缆穿过所述封口与外部的振弦式读数仪连接；
以各一个GPS监测墩、测斜监测单元和渗流场监测单元为一组沿滑动面间隔布置。
本发明水库滑坡多场信息现场监测系统的施工方法，包括以下步骤：
1、施工滑坡表面上的表部位移监测单元，首先进行GPS监测墩的施工，在其混凝土养护完成后，在GPS监测墩顶部安置GPS接收机；
2、施工水位以上滑坡体和水位以下滑坡体中的测斜监测单元，首先采用钻机钻设测斜钻孔，钻至设计深度后清理底部渣土，垂直安装PVC测斜管至滑动面7以下2m，测斜管管口高出钻孔孔口5～10cm，并在PVC测斜管底部浇筑5cm厚水泥砂浆密封盖；水泥砂浆养护结束后，在测斜钻孔和PVC测斜管间的缝隙中逐层灌注填充细砂至测斜钻孔孔口高程；
将活动式测斜仪由上而下通过PVC测斜管，活动式测斜仪通过测斜仪配套电缆与测斜仪读数仪连接，测量活动式测斜仪中轴线与垂直线间的倾角，倾角变化通过电信号转换得到，从而测得水位以上滑坡体和水位以下滑坡体中不同深度处的位移值，通过测斜仪读数仪显示和存储不同深度位移值；
3、施工水位以下滑坡体中的渗流场监测单元，首先采用钻机钻设综合观测钻孔，钻至设计深度后清理底部渣土，在孔内均匀少量地灌注填充中粗砂至底部渗压计底面，垂直安放底部渗压计；继续灌注填充中粗砂至中部渗压计和水位计底面，垂直安放中部渗压计和水位计；其后，填充中粗砂至上部渗压计底面，垂直安放上部渗压计，最后灌注填充中粗砂至距离孔口5cm；
在安放水位计和渗压计过程中，将水位计和渗压计的配套电缆引出孔口，并在孔口浇筑水泥砂浆封口至孔口高程，通过配套电缆将各渗压计和水位计与振弦式读数仪连接，对渗压计和水位计进行初始化，通过振弦式读数仪显示和存储不同时间水位以下滑坡体中的地下水位和渗透压力，从而构造出滑坡中的渗流场。
本发明的有益效果是：本发明与已有的现场监测系统相比较，能够开展滑坡现场多场信息的监测，监测内容包括滑坡表面位移、滑坡深部位移、滑坡地下水位和渗流场渗透压，解决了现有现场监测技术中预测预报信息量不足的问题。通过滑坡多场信息随时间的变化特征，根据已有预测理论，准确判断滑坡稳定性和演化趋势，并及时提出滑坡治理措施或者具体避让方式，从而有效避免滑坡灾害造成的人员和经济损失。
附图说明
图1为本实施例滑坡多场信息现场监测系统的示意图。
图2为本实施例钻孔测斜示意图。
图3为本实施例水位计和渗压计布置图。
图4为本实施例滑坡多场信息现场监测系统的流程图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例水库滑坡多场信息现场监测系统布置于水库9一侧的滑坡上，水库滑坡包括滑动面7、水位以上滑坡体4和水位以下滑坡体5，水位以上滑坡体4的表面为滑坡表面6。本实施例的监测系统由滑坡表面6上的表部位移监测单元、水位以上滑坡体4和水位以下滑坡体5中的测斜监测单元2及水位以下滑坡体5中的渗流场监测单元3构成，将这三个单元组合为一组，沿滑动面7间隔布置。
表部位移监测单元为设于滑坡表面6的GPS监测墩1，在该监测墩的顶部设有可安装GPS接收机的结构，如固定螺栓等。
如图2所示，测斜监测单元2由活动式测斜仪203、PVC测斜管204、测斜仪读数仪201及测斜仪配套电缆202组成，PVC测斜管204通过施打测斜钻孔205埋设于滑动面7以下2m，并在PVC测斜管204的底部浇筑5cm厚的水泥砂浆密封盖207，PVC测斜管204与测斜钻孔205之间的缝隙用细砂206填充；所述活动式测斜仪203从PVC测斜管204的上部悬垂吊入管内居中，并通过测斜仪配套电缆202与外部的测斜仪读数仪201连接。
如图3所示，渗流场监测单元3由综合观测钻孔302、三只渗压计、一只水位计307、振弦式读数仪304及配套电缆305组成，所述渗压计和水位计均通过在综合观测钻孔302内填充中粗砂306来固定，并在孔口浇筑水泥砂浆封口301，渗压计和水位计均采用配套电缆305穿过所述封口与外部的振弦式读数仪304连接。
如图4所示，本发明实施例的施工步骤如下：
1、施工滑坡表面6上的表部位移监测单元。主要为布设于滑坡表面6的钢筋混凝土GPS监测墩1。首先进行GPS监测墩1的施工，在其混凝土养护完成后，在GPS监测墩1顶部安置GPS接收机，由此可在固定间隔时间点接受滑坡表面6的坐标数据，并通过矢量运算计算固定间隔中滑坡表面6不同部位的位移量。该监测单元用于监测滑坡表面6的总位移量，并可以确定滑坡表面的滑动方向。
2、施工水位以上滑坡体4和水位以下滑坡体5中的测斜监测单元2。首先采用XY-100型钻机施打Φ91的测斜钻孔205，钻至设计深度后清理底部渣土，垂直安装PVC测斜管204至滑动面7以下2m，并使测斜管管口高出钻孔孔口5～10cm，在PVC测斜管204底部浇筑5cm厚的水泥砂浆密封盖207；水泥砂浆养护结束后，在测斜钻孔205和PVC测斜管204之间的缝隙中逐层灌注填充细砂206至测斜钻孔205孔口高程；
将活动式测斜仪203由上而下通过PVC测斜管204，测得测斜仪中轴线与垂直线间的倾角，倾角变化通过电信号转换得到，从而测量水位以上滑坡体4和水位以下滑坡体5中不同深度处的位移值。活动式测斜仪203通过测斜仪配套电缆202与测斜仪读数仪201连接，通过测斜仪读数仪201显示和存储不同深度位移值。
3、施工水位以下滑坡体5中的渗流场监测单元3。首先采用XY-100型钻机施打Φ76综合观测钻孔302，钻至设计深度后清理底部渣土，在孔内均匀少量地灌注填充中粗砂306至底部渗压计303底面，垂直安放底部渗压计303；继续灌注填充中粗砂306至中部渗压计303和水位计307底面，垂直安放中部渗压计303和水位计307；其后，填充中粗砂306至上部渗压计303底面，垂直安放上部渗压计303，最后灌注填充中粗砂306至距离孔口5cm。填砂过程中根据孔径计算好中粗砂306灌注量，并且随时测量灌注后的孔深进行校核；
安放水位计和渗压计过程中，将水位计和渗压计的配套电缆305从综合观测钻孔302的孔口引出，并在孔口浇筑水泥砂浆封口301至孔口高程。通过水位计和渗压计的配套电缆305将各个渗压计、水位计307与振弦式读数仪304连接，对渗压计和水位计307进行初始化。通过振弦式读数仪304可显示和存储不同时间水位以下滑坡体5中的地下水位8和渗透压力，从而构造出滑坡中的渗流场。

Claims (2)

1.一种水库滑坡多场信息现场监测系统，所述水库滑坡包括滑动面(7)、水位以上滑坡体(4)和水位以下滑坡体(5)，水位以上滑坡体(4)的表面为滑坡表面(6)，其特征在于：所述监测系统由滑坡表面(6)上的表部位移监测单元、水位以上滑坡体(4)和水位以下滑坡体(5)中的测斜监测单元(2)及水位以下滑坡体(5)中的渗流场监测单元(3)构成，其中：
表部位移监测单元为设于滑坡表面(6)的GPS监测墩(1)，在该监测墩的顶部设有可安装GPS接收机的结构；
测斜监测单元(2)由活动式测斜仪(203)、PVC测斜管(204)、测斜仪读数仪(201)及测斜仪配套电缆(202)组成，PVC测斜管(204)通过测斜钻孔(205)埋设于滑动面(7)以下2m，并在PVC测斜管(204)的底部浇筑5cm厚的水泥砂浆密封盖(207)，PVC测斜管(204)与测斜钻孔(205)之间的缝隙中有填充细砂(206)；所述活动式测斜仪(203)置于PVC测斜管(204)中并通过测斜仪配套电缆(202)与外部的测斜仪读数仪(201)连接；
渗流场监测单元(3)由综合观测钻孔(302)、渗压计、水位计(307)、振弦式读数仪(304)及配套电缆(305)组成，所述渗压计和水位计(307)通过在综合观测钻孔(302)内填充中粗砂(306)固定并在孔口浇筑水泥砂浆封口(301)，渗压计和水位计(307)经配套电缆(305)穿过所述封口与外部的振弦式读数仪(304)连接；
以各一个GPS监测墩(1)、测斜监测单元(2)和渗流场监测单元(3)为一组沿滑动面(7)间隔布置。
2.一种水库滑坡多场信息现场监测系统的施工方法，该水库滑坡包括滑动面(7)、水位以上滑坡体(4)和水位以下滑坡体(5)，水位以上滑坡体(4)的表面为滑坡表面(6)，所述施工方法包括以下步骤：
2.1、施工滑坡表面(6)上的表部位移监测单元，首先进行GPS监测墩(1)的施工，在其混凝土养护完成后，在GPS监测墩(1)顶部安置GPS接收机；
2.2、施工水位以上滑坡体(4)和水位以下滑坡体(5)中的测斜监测单元(2)，首先采用钻机钻设测斜钻孔(205)，钻至设计深度后清理底部渣土，垂直安装PVC测斜管(204)至滑动面7以下2m，测斜管管口高出钻孔孔口5～10cm，并在PVC测斜管(204)底部浇筑5cm厚水泥砂浆密封盖(207)；水泥砂浆养护结束后，在测斜钻孔(205)和PVC测斜管(204)间的缝隙中逐层灌注填充细砂(206)至测斜钻孔(205)孔口高程；
将活动式测斜仪(203)由上而下通过PVC测斜管(204)，活动式测斜仪(203)通过测斜仪配套电缆(202)与测斜仪读数仪(201)连接，测量活动式测斜仪(203)中轴线与垂直线间的倾角，倾角变化通过电信号转换得到，从而测得水位以上滑坡体(4)和水位以下滑坡体(5)中不同深度处的位移值，通过测斜仪读数仪(201)显示和存储不同深度位移值；
2.3、施工水位以下滑坡体(5)中的渗流场监测单元(3)，首先采用钻机钻设综合观测钻孔(302)，钻至设计深度后清理底部渣土，在孔内均匀少量地灌注填充中粗砂(306)至底部渗压计(303-1)底面，垂直安放底部渗压计(303-1)；继续灌注填充中粗砂(306)至中部渗压计(303-2)和水位计(307)底面，垂直安放中部渗压计(303-2)和水位计(307)；其后，填充中粗砂(306)至上部渗压计(303-3)底面，垂直安放上部渗压计(303-3)，最后灌注填充中粗砂(306)至距离孔口5cm；
在安放水位计(307)和渗压计过程中，将水位计和渗压计的配套电缆(305)引出孔口，并在孔口浇筑水泥砂浆封口(301)至孔口高程，通过配套电缆(305)将各渗压计和水位计(307)与振弦式读数仪(304)连接，对渗压计和水位计(307)进行初始化，通过振弦式读数仪(304)显示和存储不同时间水位以下滑坡体(5)中的地下水位(8)和渗透压力，从而构造出滑坡中的渗流场。
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