1、地質災害預警關鍵技術    地質災害預警關鍵技術方法研究與示范 (工作時間:2003-2006)(實施單位:方法所) 地質災害預警關鍵技術方法研究與示范 (方法所,2003-2006) 地質災害監測技術 優化集成 (方法所,2005-2006) 滄州市地下水系統脆弱性評價與編圖示范 (方法所,2005) 滑坡勘查潛孔錘取芯鉆進技術應用 (工藝所,2005-2006) 圖1:項目關系圖 地質災害預警關鍵技術方法研究與示范重要進展 (2003-2005年) 2005年3月,中國地質調查局以編號"水2005019 "向方法所下達了"

2、;地質災害預警關鍵技術方法研究與示范"2005年項目任務書,此任務書為本項目續作開展的基本依據.據任務書,2005年該計劃項目設4個工作項目(圖1).主要工作任務包括: l 運行并完善巫山縣地質災害預警示范站; l 開展地質災害監測技術優化集成研究; l 開展光纖應變分析技術(BOTDR)在滑坡等災害領域的應用研究與示范; l 進行分布式光纖傳感監測系統儀器基本恢復正常工作(孔隙水壓力2,3號探頭損壞,因屬于隱蔽工程,無法修復). 2. 滑坡地下水微流速儀研制開發 本年度新開,主要工作內容包括總體方案設計,樣機研制(包括傳感器研制,前端面研制和控制軟件,數據處理軟件的編制)及研究報告

3、的編寫.工作進展情況如下: (1)1-3月完成了總體方案設計并通過評審,進行了探頭理論研究和機械圖設計(圖1-13). 圖1-11:GPS監測現場 圖1-12:BOTDR監測現場 6 圖1-16 熱脈沖傳感器實物圖 CPU 模數轉換(A/D) 放大(PGA) 多路>間的連接.使各類監測信息,數據和曲線能夠實時顯示,從而完成了實時化監測的目標(圖1-29). 巫山縣監測預警示范站建設采用了國外高精度GPS,固定式鉆孔圖1-29:示范站信息發布主頁面 13 傾斜儀,光纖應變分析儀(BOTDR)等領先技術,結合TDR,孔隙水壓力,自動雨量計等多種監測技術,監測方法多樣,布網合理有效.和數據采集

4、,傳輸及發布系統配合,首次在國內實現了全過程自動化,實時化監測目標,代表了我國地質災害監測技術的最高水平,取得了完整連續的長期監測資料和良好的示范效果. 【2】研制了滑坡地下水微流速監測儀(科研樣機),為滑坡等地質災害監測提供了新的技術方法. 該儀器應用近年來土體的熱動態和物理參數測定技術取得的先進成果和算法,充分利用了當今的集成微處理芯片技術和結構式組件編程技術,配以熱脈沖式傳感器,實現了對滑坡體中水分運移情況和熱屬性參數的現場動態自動監測,可自動獲取滑坡體的微流速,飽水度,溫度三個參數.微流速測量范圍0mm/h490mm/h,精度2% F S;飽水度測量范圍0-100%,分辨率0.1%;溫

5、度測量范圍0-70,分辨率0.1.對各種流速的模擬試驗結果表明:微流速最大誤差值為9.8mm/h,結果符合精度要求. 儀器前端機采用了MSC1210Y5芯片,可任意設定采集時間及采集間隔,定時采集數據,自動存儲,入庫,從而可方便并入至實時監測系統中. 儀器樣機實物圖見圖1-16,1-18. 【3】研制了地溫與氡氣監測系統(科研樣機),為滑坡等地質災害監測提供了一種新的技術手段.該儀器具以下特點: l 多參數監測 14 系統采用多參數綜合監測的方法,可同時監測地溫,氡氣濃度,環境溫,濕度等參數,為監測數據的綜合處理和分析提供了基礎. l 采用一線制溫度傳感器 系統采用一線制數字溫度傳感器DS18

6、B20進行地溫測量,其 BOTDR監測儀器的研制與開發 BOTDR在地質災害監測中的技術方法研究 圖2-1:工作內容分解圖 18 (一)項目工作進展 1. 地質災害監測技術優化集成 (1)廣泛收集了地質災害監測技術方法等相關資料,對國內外滑坡分類方案進行了系統總結,并初步總結出適合于本工作項目的滑坡分類方案. (2)完成了位移監測,相關因素監測,誘發因素監測等技術方法的適應性研究. (3)對鏈子崖危巖體,新灘滑坡等4個典型災害體的組構特征,動力成因和變形特點及變形機理進行了分析研究; (4)結合BOTDR應用研究與示范,對BOTDR光纖應變監測技術在地質災害中的應用進行了初步總結.對InSAR

7、,GB-InSAR,激光掃描等技術應用于地質災害監測的國內外現狀和應用方向進行了系統總結和探討. (5)調研適用于滑坡災害監測的儀器設備20余種.針對滑坡分類,監測方法,監測方法適用性,監測網點時空布置模式等相關技術內容進行了階段成果報告的編寫;對鏈子崖危巖體等典型災害體的監測技術進行了優化,并編寫了相關內容. (6)組織召開了2次專題技術研討會.在項目專題討論會上,對已完成的報告內容進行了討論交流,就成果的關鍵技術,定位等內容進行廣泛的交流討論. 2. BOTDR在地質災害監測中的技術方法研究 (1)按照設計書要求,在實地調查監測點的基礎上分別選擇了巫山縣殘聯滑坡,巫山縣向家溝滑坡,巫山縣國

8、賓館前大橋,巴東縣19 沿江公路王家灘大橋,巴東縣沿江公路萬戶沱大橋,實施光纖監測.和巫山縣地質災害監測預警示范站密切配合,完成了光纖鋪設和監測點建設并開展監測和研究工作.共建立了光纖監測點6處,建造光纖測試臺5個,安置光纖應變監測柜5個,在監測柜體上做了監測標志,鋪設光纖總計長度15000m.在光纖鋪設沿線做了監測標志,共做監測米刻度標志300個. (2)光纖監測點建設完成后進行逐月連續監測,取得了可靠的監測數據,對監測數據進行了初步處理和分析. (3)收集了各監測點的滑坡地質資料,鉆孔資料,地層物理力學參數等,對監測對象進行變形機理分析.結合地質環境條件,對BOTDR監測數據進行解釋和監測

9、效果綜合分析,表明光纖監測技術在地質災害監測領域有著良好的應用前景. (4)編寫了2005年度階段性成果報告,總結了光纖在滑坡災害監測中的鋪設施工工藝,分析了BOTDR的應用效果和應用中存在的問題等,取得了階段性的研究成果,為進一步開展研究打下了基礎. 3. BOTDR監測儀器的研制與開發 (1)收集有關光纖傳感技術資料,了解國內外光纖傳感技術的研究動態.同時,進行分布式光纖傳感監測系統的構成方案設計(圖2-2). 20 光源 耦合器 隔離器 波長標準具 耦合器 耦合器 探測器 探測器 微處理器 數 據 輸出 FBFB圖2-2 光纖傳感監測系統 (2)調研光 【1】在系統總結國內外滑坡分類方案

10、的基礎上,提出了適合本項目的滑坡分類方法;對典型滑坡組構特征,動力成因,變形機理進行了深入研究;系統總結了各類監測技術方法(含監測儀器)的適用性.并據此編寫了階段性研究報告. 【2】結合BOTDR應用研究與示范,對BOTDR光纖應變監測技術在地質災害中的應用進行了初步總結.對InSAR,GB-InSAR,激光掃描等技術應用于地質災害監測的國內外現狀和應用方向進行了系統總結和探討. 【3】和巫山縣地質災害監測預警示范站密切配合,完成了巫山縣殘聯滑坡,向家溝滑坡,巫山縣國賓酒店前橋,巴東縣沿江公路王家灘大橋,萬戶沱大橋等處的光纖鋪設工作,建立光纖應變監測點6處.在此基礎上,完成了階段性成果報告的編寫.就光纖選型,鋪設方式,光纖距離分辨率,BOTDR監測周期的確定,影響因素,監測數據的解釋方法以及光纖在滑坡體地表,鉆孔,大橋等不同地點的鋪設施工工藝等應用技術進行了探討.表明BOTDR在地質災害監測中具有較好的應用前景,但同時存在許多的技術問題,報告對其優缺點進行了初步分析,并指明了