(1Universidad de Geociencias de China (Wuhan), Wuhan, Hubei, 430074;
2Instituto de Métodos de Tecnología Geológica de Ingeniería Hidrogeológica, Servicio Geológico de China, Baoding, Hebei , 071051)
La alerta temprana y el monitoreo de desastres geológicos en el área del embalse de las Tres Gargantas del río Yangtze es el principal trabajo básico para servir a la prevención y el control de los desastres geológicos y garantizar la seguridad de las Tres Gargantas. Construcción del proyecto. En 38 puntos de monitoreo profesional para desastres por deslizamientos de tierra en los condados de Kaixian, Wanzhou y Wushan, monitoreo de deformaciones de la tierra, monitoreo de inclinómetros de pozos de desplazamiento profundo, monitoreo de aguas subterráneas, monitoreo de empuje de deslizamientos de tierra, monitoreo de desplazamiento relativo de grietas en la superficie, monitoreo del sistema de posicionamiento global GPS, métodos de monitoreo integrales como Monitoreo de reflexión en el dominio del tiempo TDR y monitoreo macro. En cada punto de desastre por deslizamiento de tierra, se utilizan dos o más métodos de monitoreo para monitorear la deformación interna o los cambios de tensión en la superficie del deslizamiento de tierra; se usan de 4 a 5 métodos para monitorear simultáneamente puntos de desastre importantes para comparar y realizar un análisis integral. Según el análisis estadístico del monitoreo de deslizamientos de tierra y los resultados del monitoreo, los resultados de varios datos de monitoreo tienen una consistencia y correlación obvias, lo que refleja la deformación y las características del deslizamiento de tierra, lo que demuestra que el método de monitoreo es razonable y efectivo. Los resultados del monitoreo proporcionarán una base confiable para proyectos de alerta temprana de desastres geológicos y proyectos de prevención de desastres geológicos.
Palabras clave: Aplicación de métodos de seguimiento para proyectos de alerta temprana de desastres geológicos en el Área del Embalse de las Tres Gargantas
1 Introducción
El Área del Embalse de las Tres Gargantas del El río Yangtze tiene condiciones geológicas naturales complejas y es propenso a desastres geológicos en los distritos y áreas más afectadas. La construcción del Proyecto de las Tres Gargantas y el Proyecto de Reasentamiento del Millón han cambiado, hasta cierto punto, el equilibrio del entorno geológico original y han agravado la aparición de desastres geológicos. A medida que el Proyecto de las Tres Gargantas continúa avanzando, los desastres geológicos en el área del embalse tienen un impacto cada vez mayor en el Proyecto de las Tres Gargantas y en la seguridad de las vidas y propiedades de las personas en el área del embalse. La prevención y el control oportunos y eficaces de los desastres geológicos en la zona del embalse se han convertido en una de las tareas importantes del Proyecto de las Tres Gargantas. La alerta temprana y el seguimiento de desastres geológicos son la principal labor básica para la prevención y el control de desastres geológicos.
Hay 38 puntos de monitoreo profesional para desastres por deslizamientos de tierra en el área del embalse de las Tres Gargantas, incluidos 14 en el condado de Kaixian, 14 en el distrito de Wanzhou y 18 en el condado de Wushan.
2 métodos de monitoreo
2.1 Monitoreo de la deformación de la Tierra
Se utiliza una estación total para el monitoreo. Seleccione un punto con buenas condiciones geológicas y cimientos relativamente estables fuera del cuerpo del deslizamiento como punto de referencia de monitoreo, y seleccione un punto representativo en el cuerpo del deslizamiento como punto de monitoreo. Todos los puntos de señalización se componen de pilares de control de centrado forzado de hormigón.
2.2 Monitoreo de desplazamiento profundo
Para el monitoreo se utiliza un inclinómetro de pozo. Seleccione puntos representativos en el deslizamiento de tierra para organizar perforaciones inclinométricas y realice lecturas positivas y negativas de abajo hacia arriba en la dirección de deslizamiento principal y en la dirección de deslizamiento principal vertical. El espacio entre los puntos de monitoreo es de 0,5 m. Los datos de monitoreo se utilizarán después de la estabilización. El "Inclinómetro de pozo con acelerómetro de gravedad CX-01" móvil registra automáticamente y registra 4 conjuntos de datos en cada ciclo de monitoreo.
2.3 Monitoreo del empuje de deslizamientos de tierra
Elija puntos representativos en el deslizamiento de tierra para organizar los pozos, seleccione ubicaciones con la profundidad adecuada en los pozos y preestablezca una serie de sensores de empuje de deslizamientos con fibras ópticas conductoras. conectado al suelo. Durante cada monitoreo, los datos de cada punto se miden y registran a través del "sistema de monitoreo de empuje de deslizamientos de tierra BHT-II".
2.4 Monitoreo del desplazamiento relativo de las grietas superficiales
Coloque varios juegos de medidores de grietas en posiciones apropiadas en ambos lados de la grieta para monitorear el desplazamiento relativo de la grieta in situ. El monitoreo mecánico tiene las características de menos interferencia, alta confiabilidad y rendimiento estable. La curva de tiempo-desplazamiento se puede dibujar directamente a partir de los datos de monitoreo y los resultados de la medición son intuitivos. El rango de medición general del instrumento es de 25 ~ 100 mm, la resolución del lector es de 0,01 mm y la temperatura de funcionamiento es de -40 °C ~ +105 °C.
2.5 Monitoreo de aguas subterráneas
Organice perforaciones en puntos representativos del deslizamiento de tierra y utilice registradores automáticos de nivel de agua, monitores de presión de agua de poro y otros instrumentos para monitorear los niveles de agua subterránea y la presión de agua de poro, el suelo. contenido de humedad, temperatura y otros parámetros. El rango de presión de agua de poro del monitor de presión de agua de poro es de -80 kPa ~ 200 kPa, la resolución es de 0,1 kPa y la precisión es de 0,5 % f·s; el rango de contenido de agua del suelo es de 0 a contenido de agua saturada y la resolución; es 1%. El rango de temperatura es de 0 ~ 70 ℃, la resolución es de 0,65438 ± 0 ℃ y la precisión es de 65438 ± 0 % f·s.
2.6 Monitoreo del sistema de posicionamiento global GPS
Seleccione un punto fuera del deslizamiento de tierra con buenas condiciones geológicas y una base relativamente estable como punto de referencia de monitoreo; seleccione un punto representativo del deslizamiento de tierra como punto de monitoreo; punto, todos Los puntos de referencia están hechos de pilares de monitoreo de centrado forzado de concreto, y durante la observación se utiliza la medición de juntas multipunto. El método de monitoreo GPS permite el monitoreo en todo clima y no está limitado por las condiciones de visibilidad. Al mismo tiempo, es conveniente y flexible monitorear el desplazamiento en las direcciones X, Y y Z. También puede monitorear la deformación regional de la corteza en el área donde se encuentra el cuerpo del desastre. Se utiliza el GPS UZ CGRS producido por Ashtech Company de los Estados Unidos. El intervalo de muestreo mínimo es de 1 segundo y puede rastrear y recibir al menos 12 satélites. Usando el software Ashtech Solution 2.6, la precisión puede alcanzar 3 mm+1 ppm horizontalmente y 6 mm+2 ppm verticalmente.
2.7 Monitoreo TDR en el dominio del tiempo
Es decir, la tecnología de prueba de "radar" en el cable se utiliza para transmitir señales de pulso en el cable y monitorear la señal reflejada al mismo tiempo. Seleccione puntos representativos en el deslizamiento de tierra para organizar pozos de monitoreo, entierre el cable coaxial en el pozo de monitoreo, conecte la superficie del suelo al monitor TDR, compare la señal de prueba con la señal reflejada y juzgue el cable coaxial de acuerdo con sus condiciones anormales. Se puede inferir el circuito, el cortocircuito y el estado de deformación del cable para inferir la posición de deformación del cable, y luego se puede calcular la posición de deformación y el desplazamiento de la formación de deslizamiento de tierra. El monitoreo TDR utiliza cables coaxiales fijos preestablecidos, que son de bajo costo, pueden realizar un monitoreo continuo de arriba hacia abajo de sección completa y tienen un amplio rango de medición.
2.8 Macromonitoreo
Basado en el método de inspección regular, de acuerdo con las características de deformación de los deslizamientos de tierra de gran deformación, se organizan una cierta cantidad de puntos de observación simples para que la observación regular pueda captar su deformación en el momento oportuno.
Para cada punto de peligro de deslizamiento de tierra, se utilizan más de dos métodos de monitoreo para monitorear la deformación de la superficie y la deformación interna o los cambios de tensión del deslizamiento de tierra. Al mismo tiempo, se usan de 4 a 5 métodos para monitorear un peligro importante. Puntos de comparación y análisis exhaustivo. Se debe resaltar el diseño de los puntos de monitoreo para controlar las partes clave del deslizamiento de tierra; se debe realizar un tratamiento integral para reflejar la deformación general del deslizamiento de tierra tanto como sea posible. Se vierte hormigón alrededor del pozo y se disponen puntos de control precisos.
3 Análisis del efecto del monitoreo
Basado en los datos de monitoreo profesional de desastres por deslizamientos de tierra de julio a junio de 2003, este artículo analiza preliminarmente los métodos de monitoreo del proyecto de alerta temprana de desastres geológicos en los Tres Zona del Embalse de Gargantas y efectos de aplicación.
3.1 Monitoreo de la deformación del suelo
Se llevó a cabo un monitoreo de la deformación del suelo para los deslizamientos de tierra de Daqiu Jiushe y Juping Jiushe en el condado de Kaixian, el deslizamiento de tierra de Gouzibao, el deslizamiento de tierra de Banbitang y cuatro deslizamientos de tierra en el condado de Wushan. A continuación se toma como ejemplo el deslizamiento de tierra de Jiushe en el condado de Daqiu, condado de Kaixian, para describir brevemente el efecto de monitoreo.
El deslizamiento de tierra de Daqiu Jiushe se encuentra en la ladera de Daqiu Jiushe, ciudad de Zhendong, condado de Kaixian. La forma plana del deslizamiento de tierra es aproximadamente rectangular y la sección transversal es cóncava. La altitud de distribución es de 205 ~ 300 m, el cuerpo del tobogán mide aproximadamente 250 m de largo, 300 m de ancho, con un área de 765,438+ millones de m2, un espesor estimado de 20 m y un volumen de aproximadamente 14,000 m3. El deslizamiento de tierra se desarrolló en una pendiente suavemente estratificada compuesta de lutita púrpura y arenisca intercaladas de la Formación Jurásica Shaximiao (J2s). La composición material del cuerpo del deslizamiento de tierra es principalmente arenisca y suelo clástico de arenisca. La superficie está suelta y los clastos de arenisca están expuestos localmente, que es un cuerpo de acumulación de deslizamiento de tierra.
Figura 1 Curva de desplazamiento acumulativo del deslizamiento de tierra de Jiushe en Daqiu, condado de Kaixian
(a) Dirección X (b) Dirección Y (c) Dirección H d Número de 1 punto de monitoreo
Hay tres filas de puntos de monitoreo de deslizamientos de tierra en Daqiu Jiushe, cada fila tiene 9 puntos de monitoreo. Dos puntos de referencia están dispuestos en la pendiente opuesta al deslizamiento de tierra, y el monitoreo se lleva a cabo en los dos puntos de referencia respectivamente. El diseño de la red de monitoreo no solo controla todo el deslizamiento de tierra sino que también resalta puntos clave, y el método de intersección directa se utiliza para la medición.
La primera medición se realizó el 5 de agosto, y la segunda medición de D1 se realizó el 20 y 21 de septiembre. Los resultados muestran que la tendencia a la deformación es obvia y el cuerpo deslizante se desliza en la dirección NEE. Los resultados del monitoreo del 24 de octubre de 2010 mostraron que la deformación de cada punto de monitoreo tendía a disminuir. Los resultados del monitoreo del 11 de junio y 1 de febrero no mostraron cambios significativos en cada punto de monitoreo (ver Figura 1). Los datos de seguimiento son consistentes con el análisis cualitativo de las macroencuestas.
La característica de utilizar una estación total para monitorear la deformación del suelo es que es conveniente monitorear y puede monitorear algunos deslizamientos de tierra peligrosos en cualquier momento. Se pueden instalar pilas de monitoreo tanto permanentes como temporales sobre el deslizamiento de tierra. La precisión del monitoreo es alta y el error del punto de medición puede alcanzar 3,5 mm; no solo puede medir el desplazamiento relativo, sino también monitorear el desplazamiento absoluto; Cuando se cumplen las condiciones de medición, se puede realizar un monitoreo continuo y se puede monitorear todo el proceso de deslizamiento de tierra sin restricciones de alcance.
Sin embargo, el monitoreo de este instrumento está limitado por factores climáticos y condiciones de iluminación. Es difícil monitorear en condiciones de lluvia y niebla y también está limitado por las condiciones del terreno y de visibilidad. operación.
3.2 Monitoreo del inclinómetro de pozo de desplazamiento profundo
Los puntos de monitoreo del inclinómetro de pozo de desplazamiento profundo son 6 deslizamientos de tierra y 16 pozos en el condado de Kaixian, 5 deslizamientos de tierra y 19 pozos en el condado de Wushan Hay 8 deslizamientos de tierra y 24 perforaciones en el distrito de Wanzhou, lo que representa un total de 19 deslizamientos de tierra y 59 perforaciones. A continuación se toma como ejemplo el deslizamiento de tierra en la aldea de Hucheng, condado de Kaixian, para describir brevemente el efecto de monitoreo.
El deslizamiento de tierra de la aldea de Hucheng es un deslizamiento de tierra apilado ubicado en la ladera de la aldea de Hucheng, ciudad de Changsha, condado de Kaixian. El deslizamiento de tierra es aproximadamente rectangular en plano y sección cóncava, con una elevación de distribución de 330 a 400 m, una longitud longitudinal de aproximadamente 300 m y un ancho transversal de aproximadamente 500 m. Se estima que el deslizamiento de tierra tiene un espesor promedio de 12. m, una superficie de 150.000 m2, y un volumen de 180.000 m3. El deslizamiento de tierra se desarrolló sobre una pendiente de roca en capas horizontales compuesta de lutita de color rojo púrpura y limolita arcillosa de la Formación Shaximiao del Jurásico Medio (J2s). La parte superior del deslizamiento de tierra es suelo coluvial de grava de color rojo púrpura. Los deslizamientos de tierra amenazan la seguridad de más de 400 residentes y sus propiedades. El deslizamiento de tierra estaba equipado con tres inclinómetros de pozo de desplazamiento profundo para monitorear los pozos.
El taladro Kx-162 se sitúa en el centro del cuerpo corredero. El 10 de junio de 2004, se produjo un desplazamiento y una deformación significativos a una profundidad de 9,5 ~ 10,5 m. La cantidad de deformación este mes fue de 5,56 mm y la dirección de la deformación fue de 247°. No hay una tendencia creciente en el mes de 11, y la deformación acumulada es de 4,58 mm, que es ligeramente menor que la del mes de 1, y la dirección de la deformación es de 253 ° (ver Figura 2).
El taladro Kx-165 se encuentra situado en la parte inferior del cuerpo corredero. El 10 de junio de 2004, se produjo un desplazamiento y una deformación evidentes a la profundidad de prueba de 15,0 ~ 16,5 m (ver Figura 3). La cantidad de deformación este mes fue de 5,45 mm y la dirección de deformación fue de 241. En noviembre, no hubo una tendencia creciente obvia y la deformación acumulada fue de 5,39 mm, que fue similar a la deformación acumulada en enero, y la dirección de deformación fue de 240. .
Colección de métodos tecnológicos de monitoreo e investigación de peligros geológicos
Figura 2. Curva de desplazamiento del pozo Kx-162 en la aldea de Hucheng, condado de Kaixian, en función de la profundidad.
(a) Dirección este-oeste (b) Dirección norte-sur
Fig. 3 Curva de desplazamiento del pozo Kx-165 en el deslizamiento de tierra de la aldea de Hucheng, condado de Kaixian, con profundidad.
(a) Dirección este-oeste (b) Dirección norte-sur
El método de monitoreo del inclinómetro de pozo de desplazamiento profundo puede monitorear las capas medias y poco profundas del cuerpo del deslizamiento de tierra en pozos dispuestos en una determinada posición, la dirección de deslizamiento y el desplazamiento de deslizamiento relativo de la capa media, la capa profunda y la zona de deslizamiento en la dirección vertical, pero cuando el deslizamiento de tierra sufre una deformación de desplazamiento grande o rápidamente acelerada, la sonda del inclinómetro se dañará debido a la deformación; Daños en el pozo y en el tubo inclinómetro del pozo. Si no se alimenta el pozo, éste puede resultar inútil para el monitoreo.
3.3 Monitoreo del empuje de deslizamientos de tierra
Monitoreo del empuje de deslizamientos de tierra* * *Hay 2 puntos de medición y 4 perforaciones: 2 perforaciones para el deslizamiento de tierra de Litang en el condado de Wushan y 2 perforaciones para el deslizamiento de tierra de Caojiatuo. A continuación se toma el deslizamiento de tierra de Litang como ejemplo para describir brevemente los métodos y efectos de monitoreo.
El deslizamiento de tierra de Litang se encuentra en la ladera de la margen izquierda de la corriente principal del río Yangtze en el municipio de Quchi, condado de Wushan. El deslizamiento de tierra tiene la forma de un sillón irregular en el avión. El borde delantero tiene 90 m de altura, el borde de salida tiene 400 m de altura, la pendiente promedio es de aproximadamente 30 ° ~ 40 °, la longitud longitudinal es de aproximadamente 800 m, el ancho transversal es de 150 ~ 250 m ~ 250 m, el cuerpo del tobogán tiene 20 m de espesor, el La superficie es de 240.000 m2 y el volumen es de 4,9 millones de m3. El deslizamiento de tierra se desarrolló en piedra caliza, marga y lutita de la Formación Triásica Badong (T2b). El material principal del deslizamiento de tierra son fragmentos de margas y lutitas. La capa superficial es principalmente tierra suelta y los fragmentos inferiores tienen una estructura densa.
El orificio de empuje Ws-t-tzk1 está situado en la parte inferior del cuerpo deslizante, y el orificio de empuje Ws-t-tzk2 está situado en el centro del cuerpo deslizante. Los datos de los resultados del monitoreo del empuje de los deslizamientos de tierra se muestran en las Figuras 4 y 5. La curva de monitoreo de empuje muestra que los datos de monitoreo tienen una gran regularidad y son básicamente consistentes, y el sensor no encontró cambios numéricos obvios. Los resultados del monitoreo del empuje del deslizamiento de tierra son consistentes con los resultados del monitoreo macroscópico y los resultados del monitoreo simultáneo del inclinómetro del pozo, lo que indica que el deslizamiento de tierra se encuentra en un estado de microdeformación relativamente estable en esta etapa.
Figura 4 Curva de monitoreo del empuje de deslizamientos de tierra del pozo Ws-t-tzk1 en el condado de Litang, condado de Wushan.
Figura 5 Curva de monitoreo del empuje de deslizamientos de tierra del pozo Ws-t-tzk2 en Litang, condado de Wushan.
El método de monitoreo del empuje de deslizamientos pertenece al monitoreo de punto fijo. Los sensores están preestablecidos en el pozo y conectados a través de fibras ópticas de detección, y la información de detección es recopilada por el sistema de monitoreo de empuje de deslizamientos de tierra.
Organizar perforaciones en determinadas posiciones del cuerpo del deslizamiento para monitorear los cambios de empuje vertical del deslizamiento en las zonas poco profundas, medias, profundas y de deslizamiento del cuerpo del deslizamiento de arriba a abajo, y recopilar datos de monitoreo con regularidad. Sobre la base de la mejora del sistema de recolección, transmisión y procesamiento, se puede lograr un monitoreo continuo automático sin supervisión.
4 Conclusiones
(1) A través de un monitoreo integral por múltiples medios, se han dominado las condiciones de deformación y tensión de la superficie y la zona de deslizamiento interna del cuerpo del deslizamiento monitoreado. Un análisis exhaustivo de los datos muestra que reflejan los cambios de desplazamiento y las características dinámicas de los deslizamientos de tierra, proporciona datos básicos importantes para la alerta temprana de desastres y muestra que el método de monitoreo utilizado es razonable y efectivo.
(2) Con el método de monitoreo de desplazamiento profundo del inclinómetro de pozo, cuando ocurre una cierta cantidad de desplazamiento lento en un deslizamiento de tierra, algunos pozos ya no pueden realizar mediciones de todo el pozo, lo que resulta en un desperdicio de investigación y monitoreo. fondos y monitoreo de deslizamientos de tierra. Reducción de puntos y lugares de monitoreo.
(3) El ciclo de monitoreo actual de una vez al mes dificulta garantizar un monitoreo efectivo cuando los deslizamientos de tierra están en peligro de deslizarse. Por tanto, además del seguimiento profesional, se debe realizar un seguimiento grupal y un seguimiento preventivo. En circunstancias especiales, para puntos de desastre peligrosos por deslizamientos de tierra, el plan de monitoreo se ajusta y se lleva a cabo un monitoreo intensivo o monitoreo continuo para garantizar que el monitoreo cumpla con los requisitos de alerta temprana y pronóstico.
(4) Desde la perspectiva del desarrollo a largo plazo, el monitoreo debe ser de recolección y transmisión continua desatendida, fácil de mantener, de bajo costo, fija, automática y rápida, monitoreo semiautomático y monitoreo manual para Establecer una red eficiente de vigilancia de desastres geológicos y un sistema de alerta temprana de desastres geológicos.
Referencia
[1] Wang Hongde, Gao Youlong, Xue Xingqiao, Zhu Rulie. Sistema de seguimiento y previsión del proyecto de control y prevención del macizo rocoso peligroso de Lianziya y sus efectos. Revista china de prevención y peligros geológicos, 2001, 12 (2): 59 ~ 63.
Wang Hongde, Yao Xiuju, Gao Youlong, Xue Xingqiao. Evite que las obras de ingeniería perturben la peligrosa masa rocosa de Lianziya. Acta Geologica Sinica, 2003, 24 (4): 375 ~ 378
, Shi y Zhu Rulie. Investigación sobre la tecnología de monitoreo de deslizamientos de tierra TDR. Revista china de prevención y peligros geológicos, 2001, 12 (2): 64 ~ 66.
Dong Ying, Zhu Xiaodong, Li Yuan, Gao Dao, Zhou Pinggen. Métodos técnicos para el seguimiento de desastres geológicos en China. Revista china de prevención y peligros geológicos, 2001, 13(1):105 ~ 107.
Duan, etc. Desastres geológicos en China. Beijing: Prensa de la industria de la construcción de China, 1993.