高陡边坡地质安全监测预警技术示范
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发布时间：2022-04-23 13:20
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时间：2023-09-10 12:00
一、内容概述
本项目主要目标为以三峡库区奉节县新城区地质灾害详细调查为基础，进行以高边坡为主的地质灾害监测预警技术试验研究，开展以高边坡风险控制为主要内容的城市地质灾害风险评价与风险管理示范研究，建立地质灾害风险管理信息系统，为山区城市开展地质灾害风险管理积累经验。项目主要任务包括奉节新城区地质灾害调查与评价、奉节新城区监测系统优化、风险评估理论及评估方法研究、地质灾害风险管理信息系统建设及地质灾害风险管理示范5个方面内容。
项目主要成果如下：
1）通过对野外调查资料的综合研究，明确了新城区地质灾害与地形地貌、地质构造、水文条件和人类工程活动间的相互关系，分析了地质灾害的形成条件及影响因素，为区域风险评估提供了基础资料。
2）在风险评价理论方法方面将新城区的监测预警数据动态分析作为对新城区地质灾害现状评价（治理后的工程效果评价）的重要依据，通过监测数据位移曲线的分析，对区域及单个灾害体的稳定性进行半定量分析评价。在治理前的单体危险性评价方面主要利用刚体极限平衡理论进行分析，采用本项目风险管理理论方法研究的成果（基于GIS技术的分析评价）及其他常用刚体理论分析（如折线传递系数法）方法。在（治理措施采取前）区域危险性评价方面主要采用叠加法进行评价，治理后的区域危险性评价主要是结合区域监测数据分析加人工干预方法对区域进行动态危险性及风险分区评价。
3）通过对2007年、2008年的高边坡调查工作进行总结，结合对圈定的边坡隐患点的破坏机理分析，确定了影响边坡稳定的因素主要有以下几个方面：地层及岩性组合，水的作用（地表水、地下水及库水位变化），人类工程活动，工程建（构）筑物附加荷载，工程质量等。以上的一种因素或几种因素的不利组合，可能会影响边坡的稳定而导致其失稳，在此基础上结合奉节监测系统的运行情况，运用风险管理信息系统对高边坡点进行了风险评价。单体灾害的危险性分析基本过程如下：
●边坡的失效概率分析，对于单个边坡的失效概率分析，主要包括两方面的内容：①边坡的稳定性计算，主要是指下滑力、抗滑力、稳定性系数的计算；②基于稳定性的分析，结合降雨资料、边坡监测成果等，确定边坡的失效概率。
●边坡的失效概率计算。边坡失效概率的计算包括静态和动态两种因素，其中静态的失效概率计算主要是在稳定性计算的基础上利用蒙特卡洛方法来实现，动态的失效概率计算主要是考虑降雨和监测数据的结果。最终的失效概率以一种定性半定量的方式由稳定性计算的结果并考虑降雨和监测数据综合得到。
4）对于奉节3个主城区（对应3个主监测剖面），结合地质分析及监测资料，分别进行了风险评价，主要结论如下：①对于有争议的三马山滑坡问题，根据对收集资料的分析，结合投入的钻探实物工作量和地面调查，认为三马山地段作为整体滑坡证据不足，但三马山地段靠近长江前缘的猴子石滑坡、植物油厂滑坡、老房子滑坡是存在的，三马山地段地层突变主要为东西向三马山断层所致，以构造作用为主，除三马山前缘水位变动带地质灾害危险性大外，其余地段地质灾害危险性较小，剖面整体处于稳定状态；②对于有争议的宝塔坪滑坡，通过调查，项目组认为其是一个受构造和重力卸荷双重作用的变形体，总体上基本稳定，潜在变形部位主要集中于沿江大道和原地形冲沟的侧壁；③王家坪剖面的王家坪滑坡是存在的，主要高风险区集中于滑坡中上部，主要受控因素为人类工程活动。
5）在影响新城区内地质灾害危险性的诸多因素中，选取地形坡度、地层岩性、地质构造及裂隙发育程度、斜坡结构、斜坡有效临空面、降雨强度、地下水丰富程度、灾点分布、人类工程经济活动、长江水位影响等参数作为评价因子，结合易损性评价结果对新城区进行了综合风险分区评价。综合风险分区评价方法主要采用层次分析法，层次分析法是一种定性与定量相结合的决策分析方法，可以解决多目标的复杂问题。它可以根据具体问题的实质和决策要求达到的目标，把问题划分为不同的组成要素，并按照各要素之间的相互影响及隶属度关系将各因素按照不同的层次组合在一起，形成一个多层次的分析结构模型，从而把最低层和最高层的相互重要权重或相对优劣顺序排列出来。根据风险分析，除个别高边坡隐患区域外，高风险区域主要集中于沿江175～145m水位变动带及其牵动影响区。
6）针对奉节多年监测工作的实际，在对奉节新城区监测系统进行优化工作的基础上，主要采用了以钻孔深部位移监测、滑坡光纤推力监测、地下水位动态监测、GPS监测和降雨量监测为主要监测方法的综合监测技术体系。在此基础上开展了监测数据采集及传输系统的应用性研究，做到了监测数据的实时采集和网络传输，实现了数据网上共享。
通过几年的研究工作，在监测仪器数据采集与传输设备研制、实时监测网点建设、监测数据库建设以及监测成果发布等方面取得了较好的成果，成功建立了高陡边坡地质灾害安全监测预警技术示范站，取得了大量的监测数据，并及时通过网站向公众发布相关信息，掌握了地质灾害实时监测系统建设的全部技术，能够为今后类似地区建设实时监测网络提供技术支持。
7）在奉节新城区空间数据的基础上以及风险评估理论和方法研究的基础上，通过GIS（arcgis server 9.3以及arcengine 9.3）进行二次开发，建立了融GIS技术、RS技术、DB技术和Web技术于一体的“奉节新城区高边坡风险管理信息系统”，该系统符合国土、防灾部门要求，系统的功能能够满足信息时代地质灾害风险管理工作的需要，可为决策部门防灾减灾的宏观决策提供基础信息和信息共享支持技术。
8）在对新城区综合风险进行评价的基础上，针对单体及区域风险评价结果分别提出了有针对性的风险管理建议。
二、应用范围及应用实例
本项目应用主要在奉节新城区，项目组在新城区开展了以高边坡风险控制为主要内容的城市地质灾害风险评价与风险管理研究，初步建立了地质灾害风险管理信息系统，为类似山区城市开展地质灾害风险管理积累了一定经验，高边坡监测预警成果得到了奉节县*的肯定。
三、推广转化方式
可通过会议交流、技术咨询方式推广本项目在监测预警、风险管理方面取得的初步成果。
技术依托单位：中国地质科学院探矿工艺研究所
联系人：郭启锋
通讯地址：成都市郫县成都现代工业港北区港华路139号
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