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滑坡的预测、预报和加固
发布时间: 2011-10-24
 

        与地震相比,滑坡最大的特点就在于它是可以预测的。地震多发生于地壳深处,即便是震源很浅的地震,震源深度也位于地下几十公里处,这就为地震监测设置了一道难以逾越的屏障。然而,滑坡却不同,它的发生地点均在地壳的浅表层,最大深度也就是五六十米。另外,由于目前传感器和电子设备等科技水平不断发展,许多监测设备的精度甚至可以达到毫米、微米,可以监测滑坡极微小的活动情况。同时由于光纤传输、大容量存储技术的快速发展,已可以实现对滑坡过程的远距离、全程监测。这些都为滑坡的预测预报提供了必要的技术保障。

        降服猴子石

        猴子石滑坡位于重庆市三峡库区奉节新县城中心地带,面积12万平方米,体积450万立方米。早在三峡蓄水之前,猴子石滑坡就已经威胁着移民迁建单位、大量居民住宅楼及道路、桥梁等市政基础设施和大约5000人的生命安全。为了保证三峡蓄水后奉节新县城的安全,如何降服这只顽劣的“猴子”,成为一个重大课题。猴子石滑坡属于基岩滑坡,同一些“高空跌落”式滑坡有着明显区别,其滑体已经脱离了母体,但其本身并没有解体,还保持着相对完整的状态。

        2001年一期治理工程采取“抛石护坡”的方式,抛下73万立方米石头,治理了150米以下的滑体,保证到2003年蓄水至135米水位时滑坡体的安全;2006年,二期续建治理工程开始,包括向水下抛石、坡面整治及填补、排水工程、地下台阶状置换阻滑键4部分,其中地下台阶状置换阻滑键就是将许多钢筋混凝土桩经科学测算后,钻入几十米深的地下,以加固基岩,阻止滑坡发生。这些滑坡加固措施的实施,使得曾经危险遍布的猴子石变成了人民安居乐业的家园。

        用于滑坡预报的斋藤公式

        在滑坡预报的专门研究中,日本学者斋藤迪孝是先驱之一。他于1963年提出一个预报滑坡的经验公式及图解——即著名的“斋藤法”,并利用该模型成功地预报了1970年日本的高汤山滑坡。近年来,国内外学者将这一理论做了进一步的发展完善,为滑坡的预测预报提供了理论和方法支撑。“斋藤法”以位移-时间监测曲线为计算基础,以土体的蠕变理论为依据。土体的蠕变分为3个阶段:缓慢蠕变阶段、稳定蠕变阶段(几乎没有蠕变位移)和加速蠕变阶段。在发现土体蠕变时(一般会有开裂),在开裂处设立监测点,监测土体位移随时间的变化,在稳定蠕变阶段不会出现滑坡,当蠕变进入到加速蠕变阶段时,可任意选取 3个时间点(在滑坡之前),结合测出的相应的位移,根据公式,就可以计算得到最后破坏时间,相应计算公式如下框图。

        准确预报虎山坡滑坡

        龙羊峡水电站距黄河发源地1684公里,是黄河上游第一座大型梯级电站,人称黄河“龙头”电站。虎山坡位于龙羊峡水电站下游消能区右岸,距电站厂龙羊峡水电站距黄河发源地1684公里,是黄河上游第一座大型梯级电站,人称黄河“龙头”电站。虎山坡位于龙羊峡水电站下游消能区右岸,距电站厂房约250~630米,坡高170米,长约380米。由于长时间溢洪道的位移,于1986年7月26日发生滑坡,滑坡量为0.87×106立方米。

        根据斋藤公式,通过位移-时间曲线图中20~25日的监测数据预测虎山坡滑坡时间。以20日为预测起点,为了计算方便,分别取时间间隔Δt=1和Δt=2两种情况,即取t1=0,t2=1,t3=2和t1=1,t2=3,t3=5。将相应的时间和位移代入斋藤公式。将Δl1、Δl2相除可得到关于tr的方程,解方程即可得破坏时间tr。通过计算预测破坏时间集中在25~27日。而实际发生滑坡的时间为7月26日18∶58。

        现在我们就来看看具体的操作过程:我们从监测曲线图上取3个时间点,比如20日、21日、22日,分别对应的位移量为740毫米、825毫米、930毫米,21日增加的位移为825-740 = 85毫米( Δ l1),20日增加的位移为930-825=105毫米(Δl2),利用斋藤公式, Δ l 2 /Δl1=1.24,得到tr的方程,解方程得到 tr/Δt=6的解;起始时间(t1)为20日,间隔时间(Δt)为1日,所以滑坡时间为20+6=26日。同样,可以在曲线上间隔2日取值,比如21日、23日、25日,分别对应的位移量为850毫米、1070毫米、1600毫米,计算结果滑坡时间是26日。

山体滑坡曲线示意图

 
 
 
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