滑坡监测：减少灾害风险的“安全锁”-欧美大地仪器

滑坡，是我国最常见的地质灾害之一。根据国家防灾减灾救灾委员会办公室、应急管理部发布的我国2023年全国自然灾害基本情况：全国共发生滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害3666起。根据自然资源部发布的《2023年中国自然资源公报》显示：2023年，全国共发生地质灾害3668起，其中滑坡925起；2022年共发生地质灾害5659起，其中滑坡3919起；2020年地质灾害7840起，滑坡4810起；2021年地质灾害4772起，滑坡2335起。

而国家防灾减灾救灾委员会办公室、应急管理部发布的2024年一季度全国自然灾害情况，全国地质灾害也主要以崩塌和滑坡为主。

诱发因素

诱发滑坡的主要因素有以下几个方面：

▷ 降雨

大雨、暴雨和长时间的连续降雨，使地表水体渗入坡体，软化岩、土及其中软弱面，极易诱发滑坡。

▷ 地震

引起坡体晃动，破坏坡体平衡，易诱发滑坡。

▷ 地表水的冲刷、浸泡

河流等地表水体不断地冲刷坡脚或浸泡坡脚，削弱坡体支撑或软化岩、土，降低坡体强度，也可能诱发滑坡。

▷ 不合理的人类活动

如开挖坡脚、地下采空、水库蓄水、泄水等改变坡体原始平衡的人类活动，都可以诱发滑坡，常见的可能诱发滑坡的人类活动有采矿、切坡建房、道路工程、水库蓄水放水与渠道渗漏、堆（弃）渣填土、强烈的机械震动等。

防治措施

我国防治滑坡的工程措施很多，归纳起来可分为三类：一是消除或减轻水的危害；二是改变滑坡体的外形，设置抗滑建筑物；三是改善滑动带的土石性质。

除工程措施外，加强边坡的监测是及时发现滑坡灾害征兆，为相关部门提供预警信息，采取有效应对措施，减少人员伤亡和财产损失的有效手段。

案例：滑坡迁移监测

滑坡原因

加利福尼亚州的沃森维尔（Watsonville，California）绿谷路（Green Valley Road）建于 20 世纪 60 年代。位于更新世Aromas地层形成的砂质和粘土质的填土路堤上。原始地面向东倾斜。

由于在施工过程中挖掘了一部分路堤底部，在一天之内，上方路面就出现了裂缝。很明显，几天之内边坡将向东下滑。滑坡几何形状通过以下步骤建立的：1）对道路中滑坡陡崖的视觉观察；2） 滑坡坡脚的位置；3） 包含滑动面土石特性的芯样的分析。

绿谷路滑坡整体示意图

项目情况

该项目使用了钻孔测斜仪A906 Little Dipper型，监测的三个目标是：

确定不稳定地面的上坡范围，并确保早期发现滑坡的源头迁移；

提供加速滑动的预警信息；

为判断滑坡修复效果建立定量依据。

在对滑坡进行地表测绘后，在道路上的两个钻孔中安装了三个钻孔测斜仪（图 1）。在滑坡体上钻了一个孔；将测斜仪 A2 安装在滑动面下方，然后将测斜仪A1放置在滑动体内。将测斜仪B安装在稳定地面的第二个钻孔中，距离活动滑动体以南20英尺。图1和图2显示了近似的滑动几何形状和仪器位置。

绿谷路滑坡理想断面示意图

三个测斜仪连接到一个连续记录和电池供电的数据记录器，以获得几个月内地面行为的不间断记录。现场技术人员每两周检索一次数据，并将其绘制在PC上进行审查和分析。

图3显示了从测斜仪A1和B收集的Y方向倾斜数据（垂直于绿谷路的旋转）图。滑坡体中的测斜仪A1检测到最大的移动。3月，当现浇钢筋混凝土沉箱墙（图 1）完成时，测斜仪A1的Y方向图显示了连续旋转，运动在这个时候基本上停止了，这证明了修复的有效性。1月初的加速运动等效于一段时间的强降雨过程。

绿谷路滑坡，倾斜数据图

案例：水库边坡监测

山体滑坡

加利福尼亚州McKay’s Point水库上方路基出现裂缝表明水库东南岸上方的斜坡上存在一个大型且活跃的滑坡。北加州电力公司随后的调查和监测显示，滑坡高480英尺，宽450英尺，有两个不同的剪切面，估计总体积为450000立方码（约34.4万立方米）。

滑坡监测工作包括安装钻孔测斜仪，但随着深度滑动的进行，损坏的测斜仪套管阻碍了某些位置的测量。

项目情况

考虑到手动采集测斜仪数据所需的时间和精力，以及损坏的套管阻碍了许多套管在剪切面下方进行有效的测斜仪采集的问题，因此，在现有套管中安装了A906 Little Dipper原位测斜仪。21个Little Dipper测斜仪连接到一个自动数据采集系统，以实现测斜仪状态的自动监测。该系统为客户自动提供连续的地下位移信息。

参考大量的场地数据及历史监测数据，通过组合多点和多间隔的Little Dipper测斜仪，最终21个Little Dipper原位测斜仪被安装在五个外壳中，测量五个不同套管中的临界运动，并成功连接到一个自动监测系统。尽管由于损坏的外壳阻碍了一些较深仪器的安装，仪器安装不太理想，但系统数据与其他数据站点信息的相关性很好。在没有导向翅片的情况下安装的较深仪器的响应非常明显，即使这些传感器与套管壁没有正连接。这延长了这些套管的使用寿命，并允许对这一关键区域进行安全的远程监控。

案例：CSO项目施工监测

项目情况

北多切斯特湾联合污水溢流（North Dorchester Bay Combined Sewage Overflow，CSO）蓄水隧道耗资2.5亿美元，计划在南波士顿修建一条直径17英尺、长2.1英里的软土隧道。该项目旨在消除下水道溢流和向南波士顿海滩排放的雨水。目标是保护游泳海滩、贝壳渔场和其他敏感水域免受暴雨溢流的影响。

工程包括在Massport的Conley码头隧道的下游端修建一个采矿竖井；位于海湾博览会中心附近隧道上游端的设备拆除井；现有CSO排水口的六个中间排水井；CSO和雨水分流和控制结构；以及相关的浅管道和公用事业管道。由于浅层软土覆盖层的存在，需要设计和部署一个全面、自动化且基于网络的岩土工程监测系统。

监测系统

由于许多住宅和历史建筑位于隧道项目沿线，需要注意确保它们不受施工活动的影响。设计师实施了一项岩土工程和结构监测方案，该方案包括传统的测量仪器，以及现代最先进的仪器，包括：

• 隧道掘进机（Tunnel Boring Machine，TBM）数据监测：实时监测了近500个传感器。来自关键传感器的数据包括表面压力、灌浆体积和淤泥体积；每3秒在网上更新一次。

• 地表沉降监测：振弦式多点钻孔伸长计三个一组，一个直接位于隧道顶部上方，两个分别位于隧道中心线右侧20英尺和左侧20英尺处。

• 906型现场测斜仪部署在发射坑和接收井，以监测泥浆墙板的横向运动。

• 使用位于隧道顶部的振弦式孔隙水压力计沿隧道定线测量孔隙水压力。

• 使用基于网络的数据采集程序对所有仪器进行。

监测结果

北多切斯特湾CSO项目取得了前所未有的成功。施工方使用轮班制，以每天超过100英尺的速度驾驶TBM。自动化岩土工程仪器系统是该项目成功的关键因素。通过使用基于网络的程序，施工方、工程师和业主能够24小时持续关注项目，从而 最大限度地减少因沟通失误而造成的停机时间。

A906型小北斗（Little Dipper）是一款高精度、低成本的固定测斜仪（IPI，原位测斜仪），用于监测斜坡、挡土墙、堤坝/路堤、地面沉陷/沉降等。A906安装在标准的测斜管中，也可以直接灌浆或埋入到位。A906型IPI的额定耐水压为72 psi（约0.5 MPa，50.6米水柱）。其输出为±2.5 VDC电压信号，因此可以很容易连接到任何一款电压输入的数据记录仪。A906有两种配置，分别适用于垂直和水平钻孔。标配有3米长的电缆（在订单请指定额外的电缆长度）。

更多测斜仪信息，请关注欧美大地仪器。