地質災害監(jiān)測之采石場監(jiān)測專項方案目錄TOC\o"1-5"\h\z工程概況 31.1工程概述 31.2工程地質及水文地質條件 3\o"CurrentDocument"地質災害區(qū)域預警預報原理 3\o"CurrentDocument"2.1統(tǒng)計學依據(jù) 3\o"CurrentDocument"2.2預警對象 32.3國內外研究狀況 .4\o"CurrentDocument"2.4地質災害區(qū)域預警原理 5\o"CurrentDocument"2.4.1隱式統(tǒng)計預報法 5\o"CurrentDocument"2.4.2顯式統(tǒng)計預報法 .6\o"CurrentDocument"2.4.3動力預警方法 .7\o"CurrentDocument"監(jiān)測內容與布置 9\o"CurrentDocument"3.1測斜監(jiān)測 9\o"CurrentDocument"3.1.1點位布置 9\o"CurrentDocument"3.1.2選用儀器 9\o"CurrentDocument"3.1.3設備埋設 10\o"CurrentDocument"3.1.4采集頻次 12\o"CurrentDocument"數(shù)據(jù)無線傳輸方案 13\o"CurrentDocument"數(shù)據(jù)無線監(jiān)測方案與傳統(tǒng)人工檢測優(yōu)勢 17\o"CurrentDocument"綜合管理軟件 18\o"CurrentDocument"設備清單 20本項目預期達到的效果如下：1、 能夠實現(xiàn)遠程自動化監(jiān)控，無需人員進行監(jiān)控，采集方式有定時間采集、特殊事件采集等。遠程自動化采集可以實現(xiàn)遠程采集監(jiān)控，無需人員多次進入施工現(xiàn)場。2、 系統(tǒng)實現(xiàn)無線傳輸，無需長距離布設線纜、光纜。3、 實現(xiàn)測試數(shù)據(jù)信息化管理，相關人員可以通過不同權限登入以太網(wǎng)或者利用手機取得現(xiàn)場結構安全數(shù)據(jù)及安全評估信息。4、 當結構出現(xiàn)異常信息是，系統(tǒng)自動進行預報警，在監(jiān)控中心以聲音以及警示燈（屏幕警示）方式進行報警，并通過短信方式將信息及時轉達給相關管理人員。最終該系統(tǒng)達到的效果是在施工期間，使結構安全監(jiān)控達到：自動化、信息化、實時性等效果，從而真正保障結構施工時的安全。1.1工程概述1.2工程地質及水文地質條件二地質災害區(qū)域預警預報原理2.1統(tǒng)計學依據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，滑坡的發(fā)生在過程降雨量和降雨強度兩項參數(shù)中，存在著一個臨界值，當一次降雨的過程降雨量或降雨強度達到或超過此臨界值時，泥石流和滑坡等地質災害即成群出現(xiàn)；不同地區(qū)具體一條溝谷的泥石流始發(fā)雨量區(qū)間為10?300mm，差異之大反映了地質條件、氣候條件等的差異。在降雨過程的中后期或局地單點暴雨達到臨界值時出現(xiàn)突發(fā)性群發(fā)型泥石流、滑坡等地質災害，滑坡以小型者居多；大型滑坡常在降雨過程后期或雨后數(shù)天內出現(xiàn)。2.2預警對象預警對象主要是降雨、融凍等極端氣象條件變化引發(fā)的區(qū)域或流域群發(fā)型崩塌、滑坡和泥石流等突發(fā)性地質災害。局地暴雨影響下的完好斜坡地區(qū)是坡面型“鏈式”反應的崩塌~滑坡~泥石流災害頻發(fā)地區(qū)，這類地質災害具有顯著的特點，是實施預警預報和群測群防的重點與難點。

（1） 區(qū)域性：一般在數(shù)百至數(shù)千平方千米內出現(xiàn)。（2） 群發(fā)性：崩塌?滑坡?泥石流等在某一區(qū)域多災種呈群體出現(xiàn)。（3） “鏈式”反應：崩塌?滑坡?泥石流等在同一地點逐次快速轉化，破壞力極強。（4） 同時暴發(fā)性：崩塌?滑坡?泥石流“災害鏈”在數(shù)十分鐘?數(shù)小時內先后或同時出現(xiàn)，具有突然暴發(fā)性，宏觀上完好的坡體突然滑塌或“奔流”；當?shù)厝朔Q為“渦旋炮”或“山扒皮”。（5） 持續(xù)超強降雨作用：局地區(qū)域性持續(xù)超強降雨造成極大沖刷力，使達到過飽和狀態(tài)的松散堆積層奔涌而下。（6） 地形陡峻，地質結構上軟下硬：一般斜坡坡度25°?70°，高差100?400m；地質上具備二元結構，上為松散堆積層，下為堅硬基巖，容易在二者的接觸處形成強大滲流帶；松散堆積層厚度小，一般0.5?5m。（7） 植被類型特殊：生態(tài)環(huán)境不利于固坡穩(wěn)定，如大量種植毛竹、杉樹等淺根性、速生速長類樹種，在持續(xù)的暴風、暴雨“耦合”作用下加劇斜坡表層的整體破壞。（8） 區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展水平低：房屋、道路建設切坡而很少維護，缺乏地質環(huán)境保護意識。房屋結構簡易、破舊，房屋結構抗破壞強度低。缺乏災害風險意識。（9） 后續(xù)性：大型滑坡一般出現(xiàn)在降雨過程后期，甚至降雨結束后數(shù)天，如中國新灘滑坡（1985年6月12日），菲律賓特大滑坡災難（2006年2月17日）。（10） 發(fā)災區(qū)域總體造成人員傷亡和各種財產(chǎn)損失重大，但單點損害的規(guī)模較小。2.3內外研究狀況2.3內外研究狀況據(jù)統(tǒng)計，全球約有23個國家和地區(qū)的學者對降雨滑坡進行了不同程度的研究，以美國、意大利、中國香港（地區(qū)）、日本、英國、澳大利亞、新西蘭和中國等開展全國性或典型地區(qū)的研究。中國香港（Brand.et.al，1984）、美國（Keefer.et.al,1987）、日本（Fukuzono，1985）、巴西（Neiva，1998）、委內瑞拉（Wieczorek等，2001）、波多黎各（Larsen&Simon，1993）和中國等國家和地區(qū)曾經(jīng)或正在進行面向公眾的區(qū)域性降雨滑坡實時預報，預報的地質精度可以達到以小時數(shù)量級。這些國家和地區(qū)一般都開展或完成了比較詳細的地質災害調查和深入的災害發(fā)育特征、災害易發(fā)區(qū)或危險區(qū)分區(qū)評價研究，擁有長期、比較完整的降雨資料，具有布置密度比較合理的降雨遙控監(jiān)測網(wǎng)絡和先進的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。其中，中國香港和美國預警系統(tǒng)的發(fā)展過程最具代表性。2.4地質災害區(qū)域預警原理綜合分析國內外研究與應用狀況，基于氣象因素的地質災害區(qū)域預警理論原理可初步劃分為三大類，即隱式統(tǒng)計預警方法、顯式統(tǒng)計預警方法和動力預警方法。2.4.1隱式統(tǒng)計預報法隱式統(tǒng)計預警方法把地質環(huán)境因素的作用隱含在降雨參數(shù)中，某地區(qū)的預警判據(jù)中僅僅考慮降雨參數(shù)建立模型。隱式統(tǒng)計方法可稱為第一代預警方法，比較適用于地質環(huán)境模式比較單一的小區(qū)域，如以花崗巖及其風化殘積物分布為主的香港地區(qū)多年來一直在研究應用和深化這一方法。由于這種方法只涉及降雨量或降雨強度等一類參數(shù)，無論預警區(qū)域的研究程度深淺均可使用，所以這是國內外廣泛使用的方法，也是最易于推廣的方法。隱式統(tǒng)計預警方法抓住了氣象因素誘發(fā)地質災害的關鍵方面，但預警精度必然受到所預警地區(qū)面積大小、突發(fā)性地質事件樣本數(shù)量、地質環(huán)境復雜程度和地質環(huán)境穩(wěn)定性及區(qū)域社會活動狀況的限制，即單一臨界雨量指標難于解釋地質環(huán)境變化及地質災害成因，且更新判據(jù)與提高準確性也比較受限制。2.4.2顯式統(tǒng)計預報法顯式統(tǒng)計預警方法是一種考慮地質環(huán)境變化與降雨參數(shù)等多因素迭加建立預警判據(jù)模型的方法，它是由地質災害危險性區(qū)劃與空間預測轉化過來的。這種方法可以充分反映預警地區(qū)地質環(huán)境要素的變化，并隨著調查研究精度的提高相應地提高地質災害的空間預警精度。顯式統(tǒng)計法可稱為第二代預警方法，是正在探索中的方法，比較適用于地質環(huán)境模式比較復雜的各類區(qū)域?；诘刭|環(huán)境空間分析的突發(fā)性地質災害時空預警理論與方法是根據(jù)單元分析結果又合成實現(xiàn)的，克服了僅僅依據(jù)單一臨界雨量指標的限制，但對臨界誘發(fā)因素的表達、預警指標的選定與量化分級等尚存在需要進一步研究的諸多問題。因此，要實現(xiàn)完全科學意義上的區(qū)域突發(fā)性地質災害預警，必須建立臨界過程降雨量判據(jù)與地質環(huán)境空間分析耦合模型的理論方法一一廣義顯式統(tǒng)計模式地質災害預警方法，預警等級指數(shù)（W）是內外動力的聯(lián)立方程組。W=f（a，b，c，d） （0）W——預警等級指數(shù)；a——地外天體引力作用；a=f（a1，a2，......，an）太陽、月亮的引潮力，太陽黑子、表面耀斑和太陽風等的出現(xiàn)與地球表面災害的出現(xiàn)有密切關系。b 地球內動力作用；b=f（b1，b2，......，bn）地球內動力作用主要表現(xiàn)為斷裂活動、地震和火山爆發(fā)等。c——地球表層外動力作用；c=f（c1，c2，......，cn）地球表層外動力作用如降雨、滲流、沖刷、侵蝕、風化、植物根劈、風暴、溫度、干燥和凍融作用等。d——人類社會工程經(jīng)濟活動作用。d=f（d1，d2，......，dn）2.4.3動力預警方法動力預警是一種考慮地質體在降雨過程中地?氣耦合作用下研究對象自身動力變化過程而建立預警判據(jù)方程的方法，實質上是一種解析方法。該方法主要依據(jù)降雨前、降雨過程中和降雨后降水入滲在斜坡體內的動力轉化機制，具體描述整個過程斜坡體內地下水動力作用變化與斜坡體狀態(tài)及其穩(wěn)定性的對應關系。通過鉆孔監(jiān)測地水位動態(tài)、孔隙水壓力和斜坡應力?位移等，揭示降雨前、降雨過程中和降雨后斜坡體內地下水的實時動態(tài)響應變化規(guī)律、整個坡體物理性狀變化及其變形破壞過程的關系。在充分考慮含水量、基質吸力、孔隙水壓力、滲透水壓力、飽水帶形成和滑坡?泥石流轉化因素條件下，選用數(shù)學物理方程研究解析斜坡體內地下水動力場變化規(guī)律與斜坡穩(wěn)定性的關系，確定多參數(shù)的預警閾值，從而實現(xiàn)地質災害的實時動力預警。動力方法預警的結果是確定性的，可稱為第三代預警方法。這種方法尚局限于試驗場地或單個滑坡區(qū)的研究探索階段，必須依賴具有實時監(jiān)測、實時傳輸和實時數(shù)據(jù)處理功能的立體監(jiān)測網(wǎng)（地~氣耦合）作為支撐才能實現(xiàn)實時預警。由于理論、技術和經(jīng)費等方面的高要求，這類方法的研究工作尚局限于局部地區(qū)，如美國舊金山灣地區(qū)和我國四川雅安試驗區(qū)。未來的方向是探索地質災害隱式統(tǒng)計、顯式統(tǒng)計與動力預警三種模型的聯(lián)合應用方法，以適應不同層級的地質災害預警需求。研究內容包括臨界雨量統(tǒng)計模型、地質環(huán)境因素疊加統(tǒng)計模型和地質體實時變化（水動力、應力、應變、熱力場和地磁場等）的數(shù)學物理模型等多參數(shù)、多模型的耦合。三種模型聯(lián)合應用不僅適應特別重要的區(qū)域或小流域，也為單體地質災害的動力預警與應急響應提供決策依據(jù)。

三.滑坡監(jiān)測項目和方法表監(jiān)測項目監(jiān)測內容監(jiān)測方法主滑帶（面）主滑帶（面）位置、位移速度傾測儀三監(jiān)測內容與布置本監(jiān)測項目主要監(jiān)測巖石體內部位移監(jiān)測。通過斷面監(jiān)控，達到控制該斷面結構穩(wěn)定。3.1測斜監(jiān)測測斜監(jiān)測細則適用于支護（維護）結構變形、土體深層位移。3.1.1點位布置根據(jù)設計提供的監(jiān)測平面布置圖進行布設，共布置9個測點（含樁體和巖土體測點）。3.1.2選用儀器A:產(chǎn)品介紹:深層水平位移監(jiān)測采用固定式測斜儀。A:產(chǎn)品介紹:導輪式固定測斜儀通過不銹鋼連接桿與滑輪組件連接后，安裝在帶導槽的測斜管中與測斜管一起移動，以監(jiān)測邊坡、滑坡體、堤壩、公路、防滲墻等結構的傾斜、水平位移或沉降變形。配合自動化數(shù)據(jù)采集設備，可以自動、連續(xù)地監(jiān)測，安裝多個傳感器可以獲得沿測斜管軸向的撓度變形剖面圖。B:工作原理:傾角傳感器經(jīng)常用于系統(tǒng)的水平測量，從工作原理上可分為“固體擺”式、“液體擺”式、“氣體擺”三種傾角傳感器，固定式測斜儀采用的是液體擺原理。液體擺的結構原理是在玻璃殼體內裝有導電液，并有三根鉑電極和外部相連接，三根電極相互平行且間距相等。當殼體水平時，電極插入導電液的深度相同。如果在兩根電極之間加上幅值相等的交流電壓時，電極之間會形成離子電流，兩根電極之間的液體相當于兩個電阻RI和RIII。若液體擺水平時，則RI=RIII。當玻璃殼體傾斜時，電極間的導電液不相等，三根電極浸入液體的深度也發(fā)生變化，但中間電極浸入深度基本保持不變。左邊電極浸入深度小，則導電液減少，導電的離子數(shù)減少，電阻RI增大，相對極則導電液增加，導電的離子數(shù)增加，而使電阻RIII減少，即RI>RIII。反之，若傾斜方向相反，則RIVRIII。在液體擺的應用中也有根據(jù)液體位置變化引起應變片的變化，從而引起輸出電信號變化而感知傾角的變化。在實用中除此類型外，還有在電解質溶液中留下一氣泡，當裝置傾斜時氣泡會運動使電容發(fā)生變化而感應出傾角的“液體擺”。C:產(chǎn)品型號及性能指標:產(chǎn)品型號Xxxxx技術參數(shù)里程±30°靈敏度0.005%精度9"工作溫度(°C)-25?+70注：尺寸、性能參數(shù)為常規(guī)產(chǎn)品參數(shù)，其他參數(shù)指標可按需求訂制:3.1.3設備埋設設備埋設步驟如下：鉆孔：鉆孔要求：定位精確：傾角度小于1度：鉆孔直徑與測斜管匹配；（2） 檢查測斜管：下管前必須對測斜管進行排查。對外觀質量較差、受力后彎曲變形、老化、受損的不合格管子，予以報廢，底部測斜管用悶頭封好，以防泥漿進入；（3） 下管準備：下管前計算好長度、節(jié)數(shù)。接頭處打好自攻螺絲導孔。并準備好下管時固定用的麻繩或卡口。（4） 下管：確定好導向槽的方向，逐節(jié)連接下管。將測斜管逐節(jié)組裝并放入鉆孔內，當浮力太大或鉆孔收縮時，應適當施加壓力，但不可將測斜管壓彎，要求測斜管底部埋入相對硬層或30m以上，下入鉆孔內預定深度后，即向測斜管與孔壁之間的間隙由下而上逐漸段灌漿或用砂填實，固定測斜管。另外，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，孔位可以進行適當?shù)恼{整。安裝或埋設時，應及時檢查測斜管內的一對導槽，其指向是否與預測量的位移方向一致，并及時修正。（5） 測斜管檢查：測斜管固定完畢后，用清水將測斜管內沖洗干凈，如果條件允許，可用側頭模型放入測斜管內，沿導槽上下滑行一遍，一檢查導槽是否暢通無阻，滾輪是否有滑出導槽的現(xiàn)象。如果沒有側9頭模型，可以緩慢速度將側頭放入，如遇阻礙，立即拔出側頭，對該測斜管進行必要處理或廢棄重新安裝，由于測斜儀的側頭是貴重儀器，在未確認測斜管導槽暢通時，應謹慎放入真實的側頭；（6） 孔壁回填：①當測斜孔較淺（一般小于20m），且埋管與觀測時間間隔較大（大于兩個月）時，采用細砂回填和自然塌落消除孔壁孔隙。細砂回填時用場鋼筋搗動，且間隔一定時間加砂，達到真正密實。當測斜孔較深，或埋設與觀測時間間隔較短，此時應采用孔壁注漿的方法。孔壁注漿有管外注漿和管內注漿兩種方法。管外注漿是在管壁外下注漿管，然后用水泥漿泵注入水泥漿。管內注漿則是采用特殊的注漿悶頭，將其安裝在測斜管底部，然后在管中接上注漿管，由下往上注入水泥漿，直到水泥漿溢出。（7） 孔口位置：測量測斜管頂端坐標及高程，安裝保護蓋，測斜管四周設混凝土墩，并做好標志。埋設記錄：測斜管埋設記錄包括：工程名稱、測斜孔編號、孔深、孔口坐標、高程、測斜管導槽方位、導槽方向、管徑、主要埋設人員、日期等，并及時做好孔口保護裝置，做好記錄。3.1.4采集頻次實時水平位移監(jiān)控，每30分鐘采集一次。也可根據(jù)人工設置時間段進行實時采集。數(shù)據(jù)無線傳輸方案該方案通過成熟的GPRS/GSM網(wǎng)絡，通過靈活地控制設備的采集制度，進行遠程控制。特點：該方案中只要無線數(shù)傳主機在哪里，就可以控制設備的采集，簡單方便。無線數(shù)傳模塊無線數(shù)傳是依靠成熟的GPRS/GSM網(wǎng)絡，在網(wǎng)絡覆蓋內區(qū)域內可以快速組建數(shù)據(jù)通訊，實現(xiàn)實時遠程數(shù)據(jù)傳輸。通訊模塊內置工業(yè)級GSM無線模塊，支持AT指令集，采用通用標準串口對模塊進行設置和調試，提供標準的RS232/485接口。環(huán)境溫度：-25°C?70°C；濕度：0?90%，非冷凝；波特率：300?115200BPS；接口：RS232/RS485/TTL232；標準電源：DC12V。無線遠程無線實時監(jiān)測結構圖系列傳感器無線傳輸模塊中心服務器/PC機SMS預系列采集模塊圖4-1無線實時監(jiān)測結構圖（3）無線遠程數(shù)傳采集系統(tǒng)具備的特點支持GSM雙頻網(wǎng)絡和GPRS數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡等2.5代無線網(wǎng)絡；易于安裝、維護；使用方便、靈活、可靠，即插即用；能強大的嵌入式互聯(lián)網(wǎng)控制器，具備完整的TCP/IP協(xié)議棧及功能強大的透明傳輸保障機制；可實現(xiàn)點對點、點對多點多種方式的實時數(shù)據(jù)傳輸；不依賴于運營商交換中心的數(shù)據(jù)接口設備，直接通過Internet網(wǎng)絡隨時隨地的構建覆蓋全國范圍內的移動數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡。特點：只要能夠接入互聯(lián)網(wǎng)，即可取得測試得到的數(shù)據(jù)；安全可靠，SQLServer數(shù)據(jù)庫是大型的數(shù)據(jù)庫，它的安全性高用它來做監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)引擎可以保證數(shù)據(jù)的安全；系統(tǒng)對用戶實現(xiàn)管理功能，通過檢查使用者的名字和密碼，使用者才能進入。通過數(shù)據(jù)流方式傳輸，資費與短信相比較為便宜。GPRSDTU采用ARM9高性能工業(yè)級嵌入式處理器，以實時操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺，超大內存,內嵌自主知識產(chǎn)權的TCP/IP協(xié)議棧。為用戶提供高速，穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)終端永遠在線，多種協(xié)議轉換的虛擬專用網(wǎng)絡。DTU在應用之前首先要進行設置，通過軟件設置好數(shù)據(jù)中心的IP和端口及其它參數(shù)的設置，設置好之后串口和采集器串口對接，DTU上電之后根據(jù)事先設置好的中心IP和端口進行連接，成功連接到中心軟件后即可雙向透明傳輸數(shù)據(jù)。用戶可以通過任何能聯(lián)網(wǎng)的電腦，登錄服務器輸入自己的用戶名密碼及時查看自己監(jiān)測的信息。系統(tǒng)提供的圖標顯示更直觀的顯示了被監(jiān)測的數(shù)據(jù)。

11）能2）可實現(xiàn)短信報警;3） 可節(jié)省大量線材等費用；4） 可在任何有網(wǎng)路的地方經(jīng)過授權后即可查看實時監(jiān)測數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)無線監(jiān)測方案與傳統(tǒng)人工檢測優(yōu)勢目前傳統(tǒng)人工檢測存在以下幾方面的不足：首先，檢測工作費時費力；第二，在極端惡劣氣候情況下，很難到現(xiàn)場進行檢測；第三，很難對滑坡進行全天候24小時監(jiān)測；針對人工檢測中的問題，無線監(jiān)測技術的發(fā)展很好的解決目前檢測中的不足。首先，不需要人員多次進入現(xiàn)場，節(jié)省人力物力；第二，能夠全天候24小時實時監(jiān)測，確保數(shù)據(jù)的連續(xù)性；第三，當結構物出現(xiàn)異常時，系統(tǒng)能夠第一時間以短信的方式通知相關管理人員。無線傳輸優(yōu)勢：無線傳感器網(wǎng)絡可以得到山體滑坡實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，并據(jù)此確定出現(xiàn)山體滑坡的危險性。無線傳感器網(wǎng)絡可以很方便的進行初期的部署，數(shù)據(jù)的傳輸