茂县黑虎四村滑坡监测预警分析

摘要：近几年来，在极端天气增多与地质构造运动活跃等因素的影响下，我国的地质灾害呈现逐年增多的趋势。文章以茂县黑虎四村滑坡为主要研究对象，布设了滑坡的监测系统，并对监测成果进行分析，建立了滑坡的预警模型与位移时间预报模型，获得的主要研究成果：（1）通过茂县黑虎四村滑坡监测数据，可以将滑坡分为强变形区与弱变形区，运用改进切线角理论判别了滑坡强变形区的变形阶段。（2）基于滑坡速率与滑坡变形之间的关系，建立了变形速率的临界速率预警模型。

[作者简介]张埕豪（1993—），男，硕士，助理工程师，主要从事岩土工程技术工作。

茂县黑虎四村滑坡于2011年、2017年进行了2次治理，但是依然没有达到应有的效果。因此，对该滑坡体进行实时监测，通过监测数据，得出滑坡体的运动趋势与各外界因素对滑坡的影响程度并及时对该滑坡的危险状态进行预警，减少该滑坡造成的损失尤为重要。

滑坡监测按照监测对象主要包含地表监测方法、岩土工程监测方法以及与滑坡形成和活动相关因素的监测等等。滑坡的动态情况通过监测内容得以反映，为滑坡预警预报提供依据。亓星[1]提出过大量的监测手段，传统监测方法主要以大地测量方法为主，Longworth[2]、Ding X et al[3]、张华伟等[4]学者将自动伸缩计与自动裂缝计也投入到滑坡变形监测中，通过测量地表相对位移的变化获取监测数据。

滑坡的预警预报工作主要是在滑坡监测的前提下发展起来的，其是通过监测数据获得滑坡的发育情况、变形阶段，然后对数据进行分析，得出滑坡的预警体系。通过国内外学者对预警方法的研究，曾裕平[5]针对滑坡预警提出了多种方法。本文针对黑虎四村滑坡，研究该滑坡的监测预警体系。

1 茂县黑虎四村滑坡监测成果分析

黑虎四村地表位移计主要包括9个人工地表位移计，5个自动化地表位移计和10个桩顶位移监测计。自监测数据获得以来，在统计了每1个点的位移方向之后，可以总结出滑坡的滑动方向，然后结合滑坡地形地貌与变形特征的描述以及监测点位置与位移量的大小，可以将滑坡区域进行细致的划分，分别为前缘强变形区，中部强变形区，后缘弱变形区，其前缘强变形区与中部强变形区以2017年新建抗滑桩为界（图1）。

1.1 后缘弱变形区

弱变形区范围主要包括滑坡体中后缘部分。在滑坡中后缘的点有ZJC01，ZJC02，JC01，JC02，JC03 5个监测点，它们的变形情况如图2所示。

通过各点的累计位移曲线，我们可以看出，各点总的位移量都是呈非线性增长状态，后缘累计位移量都未超过50 mm，处于相对较稳定的状态，没有呈现出突变的现象。通过计算画出速率圖，发现该5个位置监测点的速率在0附近呈上下波动状态，变形趋势也相同，进一步说明该区域比较稳定，没有进入加速阶段。故最终把它划分进入弱变形区。

1.2 强变形区与弱变形区的分界

通过现场监测点数据与位置情况，发现ZJ03号点与ZJC03号点在现场只相距约9 m左右，但位移情况差别很大（图3）。

通过累计位移的对比，发现ZJC03号监测点的累计位移明显比ZJ03号监测点的累计位移大。ZJC03点的累计位移在8月初已经接近700 mm左右，而ZJ03号点的累计位移一直在15 mm处波动，最大在18 mm左右。通过速率的对比也发现，ZJ03的速率一直在0处波动，ZJC03的速率一直大于0，且在7月17日当天的变形速率超过200 mm/d，而后速率又回到之前的状态，但是速率依然是大于0的状态，经调查为新增裂缝的影响。在对于该两点的比较，变形情况有明显的区别且两点距离相距非常接近，故以这两点之间为强变形区与弱变形区的界限。

1.3 强变形区

通过以上对弱变形区以及弱变形区与强变形区交界处的描述，最终得出强变形区的范围，强变形区中从后部到前部地表监测点分别有ZJC3，JC7，JC8，ZJC4，ZJC5，ZJ7，ZJ8，ZJ9，JC5，ZJ6，JC4这11个点，通过这11个点的变形数据进一步验证（图4）。

从11个监测点的累计位移曲线中，可以明显的看出，各点位移情况随时间的增长位移不断增加，其中坡体前缘监测点JC4累计位移最大，其次为坡体前缘桩板墙上监测点ZJ6，在新建抗滑桩上的点累计位移最大的为ZJ9（滑坡体初期最接近前缘陡坎），自动监测点ZJC3处于强变形区最后缘，累计位移最小。在累计位移变形曲线中，也能够发现除了JC4与ZJ6监测点累计位移变形格外大外其余各监测点的变形趋势相同，所有监测点的累计位移最小值都已经超过1 000 mm，明显大于弱变形区中各监测点的累计位移。同理，在变形速率图中，在7月后出现加速状态，结合地形图发现，随着距离滑坡体最前缘的距离越小，运动状态越活跃。

2 茂县黑虎四村滑坡预警模型

目前结合监测成果，茂县黑虎四村滑坡具有较为明显的渐变过程，由滑坡监测点中拥有最大变形量的JC04点为例，通过求得在其匀速时期平均速率为9.843 mm/d，说明滑坡速率在9.843 mm/d波动时，滑坡体处于匀速变形阶段，滑坡预警等级定为蓝色。当滑坡速率不断增加，超过以位移切线角达到70°时的速率V1时，滑坡体处于初加速状态，此时滑坡预警等级定为黄色。当速率超过以位移切线角达到80°时的速率V2时，滑坡体处于加速状态中期，此时滑坡预警等级定为橙色。当滑坡速率进一步增加，滑坡速率达到位移切线角为85°时的速率定为V3时，滑坡体进入加速状态后期且加速不收敛，此时若受到外界轻微扰动的影响极有可能导致滑坡发生，滑坡预警等级定为红色。由此，通过变形速率判断滑坡的变形情况，建立多级变形速率阈值预警指标（表1）。

根据滑坡变形速率预警判别表，通过滑坡的变形速率规律，建立滑坡预警模型。蓝色预警所对应的变形速率主要用于识别滑坡出现异常变形，黄色预警主要识别滑坡变形是否加快，橙色预警主要对应滑坡变形速率已经比较快了，需要不断随时监测，看是否需要采取相应措施，红色预警所对应的速率以及非常快了，符合完全进入临滑阶段时的变形情况，需要及时采取措施避免滑坡发生造成的影响（图5）。

3 结论

本文以茂县黑虎四村滑坡为研究对象，基于监测成果分析，得到了滑坡的变形范围、变形状态，在此基础上建立了滑

坡的监测预警模型，得到结论：

（1）通过对处理后的滑坡变形数据进行分析，得到滑坡强变形区范围，为滑坡预警系统建立提供依据。

（2）根据茂县黑虎四村滑坡变形特点及监测数据曲线特征，通过滑坡的变形速率，确定了滑坡预警指标，建立了基于地表变形速率多级预警模型。

参考文献

[1] 亓星.突发型黄土滑坡监测预警研究[D].成都：成都理工大学.2017.

[2] Longworth I.1992. Automatic monitoring of ground movements[J].Ground Engineering. 25（11）：36-44.

[3] Ding X，Ren D，Montgomery B，et al.2000.Automatic monitoring of slope deformations using geotechnical instruments[J].Journal of Surveying Engineering，126（2）：57-68.

[4] 张华伟，王世梅，霍志涛，等.2006.自动位移计在树坪滑坡中的应用[J].工程地质学报. 14（3）：401-404.

[5] 曾裕平.重大突发性滑坡灾害预测预报研究[D].成都：成都理工大学.2009.