Investigación sobre monitoreo de peligros geológicos y alerta temprana en la sección de Wanzhou a Wushan del área del embalse de las Tres Gargantas

(Instituto de Investigación de Estrés Insitu de la Administración de Terremotos de China, Beijing, 100085)

Para resolver el Problema de alta incertidumbre en el monitoreo de deslizamientos de tierra Los problemas requieren que varios tipos de sistemas de monitoreo cooperen entre sí. Introdujo sistemáticamente el trabajo de investigación sobre monitoreo de desastres geológicos y alerta temprana en Wanzhou, Fengjie, Wushan y otros lugares en el área del embalse de las Tres Gargantas, incluida la típica red regional de monitoreo de deslizamientos de tierra en el área de estudio basada en tecnología 3S y la red de monitoreo de deformación del suelo, la se desarrolló una nueva red inalámbrica de telemetría de deslizamientos de tierra y topografía móvil, inclinómetro, telémetro láser y otros equipos especiales. A partir de algunos resultados típicos de seguimiento obtenidos en los últimos años, se analiza la eficacia de diferentes tecnologías y métodos en el seguimiento y alerta temprana de desastres geológicos.

Palabras clave: Sistema de alerta temprana y monitoreo de deslizamientos de tierra con tecnología 3S en el área del embalse de las Tres Gargantas

1 Introducción

Desde 1998, el Instituto de Investigación del Estrés de la Tierra de China El Equipo del Proyecto de Riesgos Geológicos de la Administración de Terremotos (en lo sucesivo, Instituto de Investigación del Estrés de la Tierra) se basa en la "Investigación de demostración de monitoreo de deslizamientos de tierra por GPS en el área del embalse de Wanzhou del Proyecto de las Tres Gargantas" de la Oficina de Inmigración de la Construcción de las Tres Gargantas. Comité del Consejo de Estado y la "Investigación sobre un nuevo sistema tecnológico de red de telemetría de peligros geológicos de alta eficiencia en el área de demostración" del "Décimo Plan Quinquenal" del Ministerio de Ciencia y Tecnología. Con el apoyo del gobierno municipal de Chongqing y los proyectos de la Oficina de Inmigración “Monitoreo de la estabilidad de pendientes altas y muros de contención altos en Fengjie y Wushan” y el proyecto “Uso de la tecnología de teledetección PSInSAR para monitorear deslizamientos de tierra y deformación de taludes en el área del embalse de las Tres Gargantas "Proyecto, el proyecto se llevó a cabo en Wanzhou, Wushan y Fengjie. Con la cooperación de las oficinas de inmigración y las oficinas de tierras de los tres lugares, la investigación sobre el sistema de alerta temprana y monitoreo de desastres geológicos en el área del embalse se ha llevado a cabo de manera exhaustiva y en profundidad. Los objetos de monitoreo se han expandido desde deslizamientos de tierra, rocas peligrosas y deformaciones de los bancos de embalses hasta la estabilidad de altos muros de contención, pendientes elevadas y cimientos de edificios de reasentamiento. La tecnología de vigilancia incorpora la integración de múltiples disciplinas.

En los últimos años, el equipo del proyecto ha establecido un sistema de información geográfica sobre desastres geológicos basado en estudios geológicos y utilizando tecnología 3S. Llevar a cabo el monitoreo de la deformación de deslizamientos de tierra con posicionamiento satelital global (GPS) y el monitoreo de instrumentos de métodos múltiples. También integra tecnología de medición y sensores madura y avanzada, tecnología de procesamiento de información por computadora y tecnología de comunicación; La red de telemetría inalámbrica que utiliza GSM/GPRS como plataforma de comunicación puede optar por conectar diferentes sensores para monitorear la deformación de la superficie, el desplazamiento profundo, la dinámica del agua subterránea, la emisión acústica, los cambios de grietas, la lluvia, así como la fuerza interna y el empuje de estructuras de ingeniería como Bancos de embalses y pilotes antideslizantes. En términos de aplicación de la tecnología de detección remota (RS), se utiliza la nueva tecnología de reflector de esquina propuesta internacionalmente para ayudar al procesamiento de señales InSAR y se establece una red de banco de pruebas. Hasta ahora, el equipo del proyecto ha logrado una serie de resultados graduales en el sistema de monitoreo de deformaciones y alerta temprana de desastres de los bancos del embalse y deslizamientos de tierra en el área del embalse. Los resultados del monitoreo en algunas áreas típicas proporcionan una base importante para las decisiones gubernamentales de reducción de desastres.

2. Ideas orientadoras para el diseño de una red de monitoreo de peligros geológicos en el área del embalse

El objetivo principal del monitoreo de colapsos y deslizamientos de tierra en el área del embalse es comprender y dominar de manera integral su evolución. proceso de derrumbes y deslizamientos de tierra, y para capturar los derrumbes de manera oportuna La información característica de los desastres por deslizamientos de tierra proporciona datos confiables y base científica para la correcta evaluación, análisis, predicción y gestión de los desastres por deslizamientos de tierra. Al mismo tiempo, los resultados del monitoreo también son un criterio para probar el análisis y la evaluación de los deslizamientos de tierra y la efectividad del control de deslizamientos de tierra.

Para lograr los objetivos anteriores, la idea de diseño general del sistema de monitoreo de desastres geológicos en el área del embalse es:

(1) Según la estructura geológica y la deformación. características de etapa de diferentes deslizamientos de tierra, diferentes planes y Monitoreo por medios;

(2) En vista de la alta incertidumbre del proceso de deformación y daño de deslizamientos y colapsos, es apropiado utilizar múltiples medios para monitorear el mismo deslizamiento de tierra, formando una combinación de punto, línea, superficie, superficie y subterráneo. Una red de monitoreo tridimensional que se complementa y restringe entre sí;

(3) Sobre la base de la medición grupal y el trabajo de defensa grupal. , desarrollar observación de instrumentos artificiales convencionales y tecnología de telemetría automática inalámbrica, y establecer un sistema que combine monitoreo estático y dinámico. La red de monitoreo y alerta temprana sirve respectivamente para la predicción a largo, mediano plazo y la alerta temprana a corto plazo de desastres geológicos.

3. Métodos y tecnologías de monitoreo de desastres geológicos

Basados ​​​​en las cantidades físicas de los deslizamientos de tierra y el monitoreo de la deformación de los deslizamientos de tierra, teniendo en cuenta los requisitos de precisión de la medición de la deformación y la eficiencia del trabajo de monitoreo, combinado con la tecnología de monitoreo y el nivel de desarrollo de métodos actuales nacionales y extranjeros, en aplicaciones prácticas, se utilizan tecnologías de monitoreo de fracturas, GPS, InSAR, medición de alcance por láser y inclinación del flujo para medir la deformación de la superficie. En algunas áreas, se utilizan métodos tradicionales como estaciones totales y nivelación. también se utilizan; los inclinómetros de pozo monitorean el desplazamiento de las capas profundas; el medidor de presión de agua de poros monitorea los cambios dinámicos del agua subterránea; el medidor de tensión de barra de acero y el medidor de tensión de cable de anclaje (vara) se usan para monitorear los cambios de tensión de las barras de acero, los cables de anclaje y el anclaje. varillas en pilotes antideslizantes respectivamente; al mismo tiempo, la tecnología de red de telemetría se utiliza para recopilar datos que incluyen diversos datos de monitoreo dinámico de la superficie, como deformación, desplazamiento profundo, agua subterránea, medidor de barras de acero, emisión acústica de rocas peligrosas, etc. A continuación se presentan brevemente las características y campos de aplicación de estos métodos.

3.1 Red Geodésica GPS

El Sistema de Posicionamiento Global (GPS) es un sistema de navegación, posicionamiento y cronometraje desarrollado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos. Está formado por 24 satélites, equidistantes en 6 planos orbitales, con una altitud de aproximadamente 20.000 kilómetros. En cualquier lugar de la Tierra, en cualquier momento, a una altitud de 15°. En el cielo se pueden observar al menos cuatro o más satélites simultáneamente. Los usuarios utilizan un receptor terrestre para recibir las señales emitidas por estos satélites, miden la distancia desde la antena del receptor al satélite y luego calculan las coordenadas tridimensionales del punto receptor. En los últimos años, el desarrollo y la aplicación de la tecnología de posicionamiento GPS en mi país se han desarrollado rápidamente. Por ejemplo, se estableció una red de monitoreo por GPS en el área de la presa del Proyecto de las Tres Gargantas en el río Yangtze.

La práctica ha demostrado que la precisión del posicionamiento horizontal del GPS de alto rendimiento puede alcanzar niveles milimétricos y puede usarse para monitorear el desplazamiento de derrumbes y deslizamientos de tierra.

En comparación con los métodos tradicionales de levantamiento geodésico, la tecnología de medición GPS tiene las siguientes ventajas cuando se aplica al monitoreo de deslizamientos de tierra: ① No es necesario ver a través de los puntos de observación y la selección de puntos es conveniente (2) es; no está restringido por las condiciones climáticas y se puede observar completamente el cielo; ③ Las coordenadas tridimensionales del punto de observación se pueden determinar simultáneamente ④ El receptor GPS de nueva generación tiene las características de operación simple, tamaño pequeño y bajo consumo de energía; Por lo tanto, este método se ha utilizado ampliamente en el monitoreo de la deformación de deslizamientos de tierra, el monitoreo de la seguridad de la construcción y el monitoreo del efecto del control de deslizamientos de tierra. Sin embargo, debido al largo ciclo de construcción de estaciones de monitoreo y recopilación de datos, este método rara vez se utiliza para la alerta temprana de desastres a corto plazo.

3.2 Red dedicada de monitoreo de instrumentos

Entre estos métodos de medición, muchos instrumentos de medición tradicionales todavía se usan ampliamente, como teodolito, estación total, nivel, inclinómetro de pozo, etc., que se utilizan principalmente. para el monitoreo de la seguridad de la construcción de varios proyectos de gestión de ingeniería. Además de los instrumentos mencionados anteriormente, también hemos desarrollado inclinómetros portátiles, telémetros láser móviles y otros equipos basados ​​en las condiciones ambientales específicas del área del embalse de las Tres Gargantas y combinados con las necesidades de otros aspectos del monitoreo de desastres geológicos, para compensar Para las limitaciones de la observación GPS en casas y laderas. Debido a la obstrucción y la incomodidad de la medición, se puede monitorear de manera integral la deformación de las superficies de deslizamientos de tierra, casas y cimientos en nuevos pueblos en el área del embalse ubicado en el terreno de la ladera del valle. En algunos deslizamientos de tierra y deformaciones clave después del tratamiento de ingeniería, combinados con el monitoreo de los efectos del tratamiento, se utiliza una gran cantidad de calibradores de barras de acero y calibradores de varillas de anclaje (cable) para monitorear la tensión interna de los pilotes antideslizantes y el empuje de los deslizamientos de tierra.

La observación de varios instrumentos móviles en la superficie tiene las características de múltiples parámetros de monitoreo, alta sensibilidad, amplio rango de medición, alta eficiencia, bajo costo y operación simple. Por lo tanto, este método de medición es adecuado para el monitoreo de la seguridad y el monitoreo de los efectos de la construcción de control de deslizamientos de tierra. Es el mismo que el método de observación móvil GPS anterior, y también se usa ampliamente en el monitoreo y pronóstico a mediano y largo plazo de diversos desastres geológicos.

3.3 Red de telemetría inalámbrica para desastres geológicos

En la actualidad, la tecnología de alerta temprana y monitoreo de deslizamientos de tierra extranjeros se ha desarrollado a un alto nivel. En primer lugar, se han utilizado ampliamente redes de telemetría de seguimiento multiparamétrico, totalmente automáticas; en segundo lugar, en términos de sistemas de alerta temprana y predicción de modelos de desastres geológicos, se ha utilizado la tecnología 3S (GPS, GIS y RS) para realizar investigaciones sobre análisis espacial. Modelos de sistemas de predicción y alerta temprana de desastres geológicos. Aunque mi país todavía tiene una gran brecha en los aspectos anteriores, en los últimos años, algunos institutos de investigación científica como el Ministerio de Ferrocarriles y el Ministerio de Transporte y algunas áreas mineras han intentado utilizar pequeñas redes de telemetría para monitorear y pronosticar desastres por deslizamientos de tierra. . En 2002, la Administración de Terremotos de China construyó por primera vez una red de telemetría inalámbrica multiparamétrica para el monitoreo y alerta temprana de desastres geológicos en el área del embalse de las Tres Gargantas, donde se encuentra la corteza terrestre.

La "Red de teledetección inalámbrica de desastres geológicos RDA" es una nueva red de teledetección inalámbrica basada en la tecnología GSM/GPRS desarrollada por la corteza terrestre. El sistema consta principalmente de tres partes: grupo de subestaciones de monitoreo, centro de datos de monitoreo y alerta temprana y red pública de comunicación de datos GPRS (consulte la Figura 1 para ver la composición del sistema). GPRS es un servicio portador de datos de conmutación de paquetes inalámbrico desarrollado sobre la base de GSM. En comparación con el método de transmisión de datos por conmutación de circuitos de GSM/SMS, GSM/GPRS adopta el método de transmisión de datos por conmutación de paquetes, que mejora la velocidad de transmisión, utiliza eficazmente los recursos del canal de la red inalámbrica, realiza plenamente la función de Internet móvil y proporciona a cada usuario con capacidades siempre en línea.

Figura 1 Sistema de telemetría inalámbrica de deslizamientos de tierra GPRS

Según las necesidades de un solo monitoreo de deslizamientos de tierra, se puede determinar el número de subestaciones de telemetría. Cada subestación de telemetría puede optar por conectarse a diferentes sensores. para monitorear deslizamientos de tierra y desplazamientos profundos, o inclinación de la superficie, cambios de grietas y precipitaciones, así como monitorear la fuerza interna y el empuje de estructuras de ingeniería como protecciones de bancos y pilotes antideslizantes. Las funciones de software del sistema del centro de datos de monitoreo y alerta temprana incluyen recibir datos de subestaciones de telemetría de varios puntos de desastre geológico, almacenar los datos en una base de datos, mostrar curvas de tendencia de deformación y emitir alarmas automáticamente cuando se exceden los límites. Al mismo tiempo, la estación del centro de datos puede enviar instrucciones a cada subestación de telemetría para cambiar sus parámetros de trabajo, como los intervalos de muestreo de datos (5 minutos, 1 hora, 24 horas, etc.). El sistema se puede conectar a la computadora local. Red del centro regional de monitoreo y alerta temprana. Apoyar el funcionamiento del sistema de apoyo a la toma de decisiones sobre reducción de desastres basado en SIG. La pantalla de computadora del centro de comando y monitoreo de desastres geológicos de la ciudad y el condado puede monitorear de cerca la tendencia de deformación acelerada de los deslizamientos de tierra en tiempo casi real, respaldar la predicción de deslizamientos de tierra a corto plazo de los bancos de embalses y los eventos de daños por deslizamientos de tierra, y también puede realizar mediciones en el sitio. Comando de seguimiento y rescate de eventos de desastres geológicos. Desde que construimos la primera red de telemetría en el deslizamiento de tierra de WJW en Wanzhou en 2002, la red de telemetría inalámbrica RDA ha monitoreado casi 20 deslizamientos de tierra y deslizamientos de tierra en Wanzhou y Wushan, y se ha acumulado una gran cantidad de datos. El sistema de detección remota inalámbrico de desastres geológicos tiene principalmente las siguientes características:

(1) Hay muchos parámetros de monitoreo y alta precisión.

El sistema integra 8 tipos de instrumentos de monitoreo de deslizamientos de tierra, que incluyen: deformación de la superficie de deslizamientos de tierra (desplazamiento y asentamiento), instrumento de medición de la deformación por inclinación, instrumento de medición de grietas, registrador de señales de emisión acústica de microrupturas de deslizamientos de tierra, deformación por deslizamiento de la capa subterránea. Inclinómetro, instrumento para medir la presión del agua intersticial, dinamómetro de barra de acero, tensiómetro de cable (varilla) de anclaje. Estos instrumentos de medición tienen una alta precisión de medición y un amplio rango dinámico.

(2) Telemetría automática, desatendida

El instrumento de telemetría tiene un microprocesador incorporado y un módulo de transmisión de datos inalámbrico, con un amplio rango dinámico, monitoreo automático y transmisión inalámbrica, y puede utilice fuente de alimentación de CA o energía de células solares.

(3) Diseño sin barreras

El instrumento desarrollado cumple con los requisitos de diseño sin barreras para medición y transmisión de datos, y tiene las ventajas de una fácil instalación y una buena adaptabilidad ambiental.

(4) Confiando en tecnología de comunicación avanzada

Esta red de telemetría utiliza de manera integral la última tecnología de comunicación GSM/GPRS, que no solo se adapta a las condiciones del terreno del área del embalse de las Tres Gargantas, pero también es fácil de instalar y mantener, con las características de alta capacidad, amplia cobertura y bajo costo.

3.4 Sistema de monitoreo de emergencia de colapsos y deslizamientos de tierra

En el pasado, ya sea en el área del embalse de las Tres Gargantas o en otras regiones de China, cuando se descubrían signos de colapso y deslizamientos de tierra, se obtenían datos detallados. A menudo no se acumula debido a la falta de medios de monitoreo de emergencia. Pierde la oportunidad de investigación y pierde la vida. Basándonos en la red de telemetría RDA, cambiamos la comunicación a GSM/SMS, el método de mensajes cortos, para hacer el sistema más adaptable a las redes de comunicación públicas y hacer la configuración más sencilla y confiable. Esto es particularmente importante en entornos de monitoreo remoto y situaciones de monitoreo de emergencia.

El sistema de monitoreo de emergencia optimiza el ángulo de inclinación de la superficie, el alcance del láser y los instrumentos de medición de grietas. Una vez que los informes de las masas o el monitoreo instrumental muestran signos de deformación acelerada del deslizamiento de tierra, pueden acudir al lugar, instalar la red a tiempo e implementar un monitoreo continuo las 24 horas. No sólo puede evitar eficazmente la aparición de emergencias, sino también acumular datos valiosos para estudiar las etapas de deformación y falla de los deslizamientos de tierra. En 2003, a petición del gobierno local de Wanzhou, la vigilancia de emergencia de carreteras y puentes logró buenos resultados.

3.5 Tecnología de medición InSAR del radar interferométrico de apertura sintética

La abreviatura de radar de apertura sintética (radar interferométrico de apertura sintética).

) La tecnología de medición es una tecnología de medición que utiliza la diferencia de fase de dos imágenes SAR de la misma área observadas en rutas adyacentes para obtener datos terrestres. Su característica principal es el uso de información de fase en datos de radar.

El radar de interferencia tiene muchas ventajas: tiene capacidad de trabajo en cualquier clima, las microondas emitidas tienen ciertas capacidades de penetración en objetos terrestres y puede proporcionar información que la detección remota óptica no puede proporcionar. Es un modo de trabajo activo. . Para el satélite de radar europeo ERS-1/2 y el satélite de radar canadiense RADRSAT-1, se utiliza interferometría para generar DEM para monitorear los cambios de desplazamiento del suelo, con una precisión de nivel milimétrico. Por lo tanto, este método técnico es particularmente adecuado para monitorear y pronosticar deslizamientos de tierra, colapsos, flujos de escombros, fisuras del suelo, hundimientos del suelo y otros desastres geológicos a gran escala. Es un método de detección espacial rápido, económico y de alta tecnología.

El área de las Tres Gargantas tiene una rica vegetación, abundantes lluvias y grandes diferencias en la forma del terreno, lo que no favorece el procesamiento de señales de radar de interferencia. Algunas personas lo han intentado, pero sin éxito. Por lo tanto, el Crustal Stress Institute colaboró ​​con el Centro Alemán de Geociencias (GFZ) para utilizar la tecnología de reflector de esquina recientemente introducida para ayudar al procesamiento de señales InSAR. Un reflector de esquina es un dispositivo hecho de tres placas metálicas angulares que pueden reflejar las ondas de radar iluminadas en su dirección original. La señal reflejada se mejora significativamente en relación con el entorno circundante. Al disponer los reflectores de esquina artificiales de manera uniforme en el espacio de trabajo y determinar algunos puntos estables como puntos de reflexión naturales, se facilita el registro de imágenes y el cálculo preciso del desplazamiento de los reflectores de esquina. Para un área tan grande como el área del embalse de las Tres Gargantas, se limita a utilizar únicamente GPS u otros instrumentos para medir la deformación de los deslizamientos de tierra en puntos limitados. Por lo tanto, es de gran importancia explorar el uso de la tecnología InSAR para monitorear deslizamientos de tierra en el área del embalse de las Tres Gargantas. En 2003, instalamos reflectores de 14 ángulos en Wanzhou y Wushan para monitoreo e investigación experimental, y también realizamos conjuntamente monitoreo de deformación por GPS para comparar.

4. Sistema SIG de alerta temprana y monitoreo de desastres geológicos

El sistema de información geográfica de monitoreo de desastres geológicos es un sistema de información que puede gestionar eficazmente varios espacios de cuatro dimensiones (incluidas las coordenadas geográficas y el tiempo). cambios) datos. Se basa en monitorear objetos como deslizamientos de tierra y almacena datos espaciales como terreno, planificación urbana y distribución de puntos de monitoreo en la computadora de acuerdo con sus ubicaciones espaciales. A través del módulo de base de datos, el módulo de visualización de curvas y el módulo de análisis de datos, se realizan funciones como almacenamiento, actualización, consulta, análisis de tendencias, visualización de dibujos, gráficos y salida de tablas de datos de monitoreo.

El sistema se compone principalmente de cuatro partes: subsistema de información geográfica, subsistema de gestión de documentos de datos geológicos básicos, subsistema de base de datos de monitoreo de desastres geológicos y subsistema de análisis de datos de monitoreo.

Desde que se llevó a cabo la investigación y el monitoreo de peligros geológicos 65438-0998 en el distrito de Wanzhou, Chongqing, el Instituto de Ciencias Sísmicas se ha comprometido primero a establecer una plataforma de gestión de información y datos de peligros geológicos basada en SIG, y ha logrado con éxito desarrolló la "Base de datos de Wanzhou" en 2000. Sistema de información geográfica de inmigración de distrito”. Posteriormente, se mejoró gradualmente el sistema de gestión de bases de datos correspondiente, se enriqueció el módulo de análisis de datos, se agregó la función de alarma automática y se implementó un sistema SIG de monitoreo y alerta temprana de deslizamientos de tierra con gestión y análisis de datos, que se extendió gradualmente a Wushan y Fengjie. condados.

El sistema utiliza el lenguaje de programación orientado a objetos Visual C++6.0 como herramienta de desarrollo y MapInfo como plataforma de desarrollo básica. La base de datos de monitoreo de desastres geológicos es creada por Microsoft SQL Server 2000 y la tecnología ADO se utiliza para la conexión y el acceso a la base de datos. El sistema SIG de alerta temprana y monitoreo de desastres geológicos utiliza un mapa electrónico de gran escala como mapa de trabajo, que puede ampliarse y recorrerse a voluntad, y puede encontrar automáticamente objetivos en el mapa y asociarlos con la base de datos.

El sistema proporciona una plataforma efectiva para la gestión de diversos datos geológicos e hidrogeológicos de ingeniería, la red de monitoreo y los datos de monitoreo de los desastres geológicos mencionados anteriormente, el análisis y visualización de datos, incluida la gestión del trabajo de prevención y medición grupal, proporcionando así una plataforma efectiva. Plataforma para la gestión de la estabilidad de deslizamientos de tierra. La investigación ha sentado una buena base (la estructura general del sistema se muestra en la Figura 2).

Figura 2 Diagrama de bloques estructural general del sistema SIG de alerta temprana y monitoreo de desastres geológicos

De acuerdo con los requisitos funcionales anteriores, el sistema puede generar gráficos, tablas y diagramas de simulación tridimensionales que expresan procesamiento de datos y resultados de análisis espacial, etc. Diversas formas de visualización. La Figura 3 es una interfaz del sistema GIS del condado de Wushan, que muestra la distribución de deslizamientos de tierra, carreteras y cuatro tipos de estaciones de monitoreo, a modo de ejemplo.

Figura 3 Mapa de distribución de estaciones de monitoreo de inclinación y GPS mostrado por el sistema GIS de Wushan.

1. Estación de monitoreo estático GPS; 2. Estación de monitoreo dinámico GPS; 3. Estación de monitoreo de inclinación móvil; 4. Punto de control de coordenadas GPS.

Existen básicamente tres procesos de análisis de datos:

(1) Los datos obtenidos por todo el sistema de monitoreo, incluida la transmisión automática y la observación móvil, se pueden almacenar en la base de datos básica de la estación de monitoreo del entorno geológico local después de la verificación y confirmación.

(2) Investigación sobre análisis de tendencias de desastres geológicos y tecnología de alerta temprana basada en SIG, incluido el análisis estadístico de resultados de monitoreo, análisis de series de tiempo, análisis de diagramas vectoriales de desplazamiento de superficie, análisis de curvas de desplazamiento de profundidad de deslizamientos de tierra y desplazamiento. -Espera análisis de precipitaciones. y luego determinar los umbrales de advertencia de deslizamientos de tierra en diferentes entornos geológicos.

(3) La curva variable en el tiempo de deformación de deslizamientos de tierra obtenida y los resultados de la imagen de distribución plana bidimensional se pueden utilizar para análisis e investigaciones adicionales sobre la estabilidad de deslizamientos de tierra.

5 Aplicaciones de diversas tecnologías de monitoreo y resultados de monitoreo típicos

5.1 Tecnología GPS para monitorear la deformación de deslizamientos de tierra

Desde finales de 1999, el área del embalse de Wanzhou ha construido un Red de monitoreo de deformaciones de deslizamientos de tierra con GPS de 120 metros de múltiples estaciones móviles A finales de 2002, * * * había completado 8 mediciones. Los resultados muestran que la tasa de deformación reciente de la mayoría de los deslizamientos de tierra es baja, inferior a 5 mm/año, mientras que las tasas de deformación anual de algunos deslizamientos de tierra como Banbianshiba y la Escuela Primaria Experimental son de 84 mm y 49 mm respectivamente; Los deslizamientos de tierra como los de Guantangkou y Qingcaobei también provocaron deformaciones importantes. La Figura 4 muestra las características de zonificación de la deformación por deslizamientos de tierra en la ciudad de Wanzhou: las áreas con mayor deformación son en su mayoría pendientes pronunciadas, y algunas son áreas de distribución de deslizamientos de tierra antiguos, la deformación reciente está relacionada principalmente con actividades de ingeniería humana y fuertes lluvias;

Diagrama esquemático de la distribución de la deformación por deslizamientos de tierra en el distrito de Wanzhou.

1. Puntos de monitoreo de deslizamientos de tierra por GPS; 2. Deslizamiento de tierra; 3. Vector de deslizamiento; 4. Área estable con pequeña deformación

Los resultados anteriores tienen importancia orientativa para la planificación de la construcción urbana en el embalse. área. Se entiende que se han seleccionado algunos proyectos de infraestructura en las áreas de deformación mencionadas anteriormente. Desde el inicio de la construcción a principios de 2002, los tres enlaces y el proyecto de nivelación se han visto obstaculizados repetidamente. La construcción básica llevó tres años y se pagó un alto precio. Se ha reforzado el seguimiento, seguimiento e investigación de estos deslizamientos de tierra con poca estabilidad. Por ejemplo, el deslizamiento de tierra de Wanzhou SMB continuó deformándose y colapsando en 2003, y su zona norte ha quedado gravemente deformada desde mayo. La Figura 5 muestra tres cambios de línea base representativos. La ordenada representa los cambios en la precipitación diaria y la longitud de la línea base GPS, en mm. Se puede ver en la figura que la tasa de deformación en esta área no fue alta en el primer trimestre de 2003. Después de una fuerte lluvia de 84 mm el 18 de abril (108 en la imagen), la deformación del deslizamiento se aceleró significativamente. G123-134 es la línea base de medición cerca de la dirección de deslizamiento principal, y la deformación acumulada alcanzó unos 400 metros en junio. Además de los factores de deformación por deslizamientos de tierra causados ​​por las actividades de ingeniería humana en esta área, no se puede subestimar el impacto de las fuertes lluvias.

Otro ejemplo es la nueva ciudad del condado de Fengjie, donde se produjeron más de 50 deslizamientos de tierra. Entre ellos, Sanmashan, Baotaping, Baiyi'an y Nanzhuyuan tuvieron el mayor impacto en la ciudad del condado recién construida. Debido a que el condado de Xinxian está ubicado en una estructura geológica compleja, las formaciones rocosas están relativamente fragmentadas, se desarrollan barrancos, las terrazas altas son estrechas y la continuidad es pobre. La mayoría de las áreas de reasentamiento de nueva construcción están distribuidas en zanjas empinadas y laderas de valles. En todas partes se pueden ver pendientes altas y empinadas excavadas manualmente, que se caracterizan por su gran altura y su distribución larga y continua. La altura de la pendiente puede alcanzar los 30 ~ 40 metros y la longitud puede alcanzar cientos de metros. La alta estabilidad de las pendientes es uno de los mayores peligros geológicos potenciales en el condado de Fengjie.

En 2002, establecimos una red de monitoreo de deformación de inclinación de superficie y GPS en Fengjie, con un total de 290 pilotes de monitoreo. A mediados de 2003, la distribución de la deformación en el condado era de casi 8 km2. Como se muestra en la Figura 6, el área con la mayor deformación es la pendiente alta del valle de Zhuyi en el oeste. La mayoría de estas áreas son terrazas altas y pendientes pronunciadas, y los principales desastres geológicos son la inestabilidad natural de pendientes altas y pronunciadas y antiguos deslizamientos de tierra causados ​​por cargas de construcción. Debido a la nivelación del sitio de construcción y al corte y relleno de pies y valles, las pendientes altas y las pendientes rellenas se volvieron inestables.

Figura 5 Resultados de la medición GPS de la deformación de la superficie del deslizamiento de tierra SMB

Figura 6 Mapa del contorno de deformación del nuevo condado de Fengjie en 2003

5.2 Etapa de construcción segura del control de deslizamientos de tierra Tecnología de monitoreo del proyecto

El trabajo de monitoreo en esta etapa se utiliza principalmente para evaluar la estabilidad de los deslizamientos de tierra (rocas peligrosas) durante el proceso de construcción, brindar retroalimentación oportuna, seguimiento y control del proceso de construcción, y brindar la mayor manera directa de mejorar el diseño original y la base de organización de la construcción, y enviar rápidamente señales de alarma para posibles peligros, ajustando así las técnicas y pasos de construcción relevantes para evitar la ocurrencia de accidentes graves. Realizar la construcción de información para lograr los mejores beneficios económicos. En la actualidad, se utiliza una gran cantidad de instrumentos especiales para el control de seguridad, que son familiares para la mayoría del personal técnico y de ingeniería. Este es solo un ejemplo para ilustrar los resultados de la aplicación de la "Red de monitoreo remoto inalámbrico de desastres geológicos RDA".

Desde mayo de 2002, se ha establecido una red de telemetría inalámbrica en el área de deslizamientos de tierra WJW en Wanzhou. El deslizamiento de tierra es un proyecto de control de desastres geológicos en la segunda fase del Área del Embalse de las Tres Gargantas. La construcción comenzó en junio de 2002 y se completó en febrero de 2003. La Figura 7 muestra los resultados de la telemetría de alcance láser a lo largo de la dirección principal de deslizamiento del deslizamiento de tierra. Aunque la construcción incluyó la excavación y vertido de 59 pilotes antideslizantes, debido a un diseño y construcción razonables, el desplazamiento del deslizamiento durante todo el período de construcción fue de sólo unos pocos milímetros. Se puede ver que el monitoreo continuo de la red de telemetría puede captar de manera oportuna y precisa la dinámica de deformación del deslizamiento de tierra y garantizar la seguridad de la construcción.

5.3 Monitoreo de los efectos del tratamiento de ingeniería

Tomemos como ejemplo el deslizamiento de tierra de Wanzhou WJW. El proyecto de control de deslizamientos adopta un plan de manejo integral basado en pilotes antideslizamiento de anclaje pretensados, complementado con drenaje superficial e ingeniería biológica. La red de monitoreo del efecto del tratamiento utiliza métodos de monitoreo de instrumentos como GPS, desplazamiento profundo, medición de la presión del agua de los poros y medidores de tensión del acero, y establece redes de telemetría en ubicaciones clave para un monitoreo continuo.

Curva de desplazamiento de monitoreo de seguridad del proyecto de control de deslizamientos de tierra de WJW en Wanzhou.

La Figura 8 muestra la curva de variación diaria de los resultados de observación del pilote antideslizante A2 de la subestación de telemetría No. 3002 desde agosto de 2003 hasta junio de 5438 + febrero. Se puede ver en la figura que los cambios en la fuerza interna del deslizamiento de tierra (observados por calibradores de barras de acero y calibradores de anclaje) y los cambios de desplazamiento profundo tienen una relación clara con los cambios en la presión del agua de los poros del agua subterránea (observados por permeámetro); Según los datos meteorológicos, los cambios en la presión del agua intersticial de los deslizamientos de tierra también están directamente relacionados con las precipitaciones. Sin embargo, a juzgar por la tendencia general, la fuerza interna y el desplazamiento profundo de los pilotes antideslizantes no han cambiado mucho, lo que indica que el deslizamiento de tierra de WJW se encuentra básicamente en un estado estable después del tratamiento, lo que es básicamente consistente con los resultados de medición de instrumentos de otros puntos de seguimiento.

Figura 8 Visualización de la curva de resultados de observación de la subestación de telemetría 3002

La Figura 9 es el diagrama vectorial de deformación de la pendiente WZB analizado y mostrado en el sistema GIS de Wushan, que es el uso de la red de monitoreo de instrumentos. monitorear la gestión de ingeniería Un ejemplo del efecto. Se puede ver en el diagrama vectorial que los ángulos de inclinación de los cuatro puntos de medición son básicamente consistentes con el aspecto de la pendiente, y la variable del ángulo acumulado en 2003 fue ≤ 0,02, lo que indica que la estabilidad de la pendiente después del tratamiento es buena.

5.4 Monitoreo de emergencia de la deformación por deslizamientos de tierra

El deslizamiento de tierra de la Federación de Personas con Discapacidad del condado de Wushan está ubicado en el centro del nuevo condado de Wushan. La elevación del área del deslizamiento de tierra está entre 278 y 492 m, y es una pendiente de valle con un ángulo de pendiente de 10 a 30 grados. El deslizamiento es un depósito de pendiente Cuaternario que contiene grava y arcilla limosa, con un espesor de 0 ~ 12m y un volumen total de aproximadamente 15.000 m3. Dado que esta área es un área inclinada, la pendiente original debe ser excavada y cortada en diversos grados durante la construcción de la carretera y la casa, y la deformación se descubrió en 2001. Los datos del estudio geológico muestran que el deslizamiento de tierra de personas discapacitadas tiene un límite obvio y la superficie de deslizamiento se está formando gradualmente, lo que lo convierte en un deslizamiento de tierra progresivo. Aunque fue tratado dos veces en 2002, su zona occidental todavía mostraba una deformación significativa en 2003, poniendo en peligro la seguridad de las carreteras y de los edificios de inmigración debajo de ella.

Figura 9 Diagrama vectorial de deformación inclinada de la pendiente WZB en el condado de Wushan

Figura 10 Curva de alcance del láser de deslizamientos de tierra de la Federación de Personas con Discapacidad de Wushan (septiembre de 2003 ~ febrero de 2004)

A petición de la Oficina de Recursos y Tierras del condado de Wushan, en septiembre de 2003 se instaló una red de telemetría. La red de telemetría de deslizamientos de tierra CDPF se instala en el lugar que mejor refleja las características de deformación del deslizamiento de tierra. Cuatro subestaciones de telemetría forman una línea de medición a lo largo de la dirección principal del deslizamiento.

Los datos de monitoreo del alcance del láser cambian con el tiempo, como se muestra en la Figura 10. La última curva es el resultado de la medición de la distancia. La longitud de la línea de medición es de 51,3 m. La línea de medición se acorta debido al deslizamiento hacia abajo. La unidad es mm. °C La abscisa es el tiempo de medición en años. Se muestra en formato mes-día-hora.

Del 12 de septiembre de 2003 al 3 de febrero de 2004, se puede dividir a grandes rasgos en dos etapas:

La primera etapa: del 12 de septiembre al 27 de septiembre, antes de la finalización de la lucha contra -Pilotes de deslizamiento en la parte media del deslizamiento, se ajustó la tensión interna del talud debido a la excavación. Afectado por la carga en la parte superior del deslizamiento de tierra, el suelo se presiona hacia adelante. La deformación progresiva de las partes media e inferior del deslizamiento de tierra hacia la superficie libre es obvia, la velocidad de deslizamiento es casi uniforme, alrededor de 2 mm/d, y el cambio total en 16 días es de 30 mm.

Segunda etapa: después de completar los pilotes antideslizantes en la parte media del cuerpo del tobogán, la tasa de desplazamiento se redujo a 0,5 ~ 1 mm/d en la primera quincena de febrero de 2004, el cambio; fue solo 0,1 mm/d/d. Esto muestra que el proyecto de tratamiento antideslizante limitó la deformación del cuerpo deslizante y logró el propósito del tratamiento de emergencia.

6 Conclusiones

(1) Basado en la tecnología 3S y la red de monitoreo de la deformación del terreno, se ha establecido básicamente un sistema de monitoreo de deslizamientos de tierra para áreas típicas en el área de estudio. El uso de tecnologías espaciales como el GPS para obtener la distribución regional de la deformación de los deslizamientos de tierra no sólo es útil para identificar los deslizamientos de tierra que necesitan ser monitoreados, sino que también tiene importancia orientadora para la planificación de la reconstrucción urbana en el área del embalse. La red de telemetría puede medir rápidamente la tasa de deformación y es una herramienta eficaz para comprender la tendencia dinámica de deformación de los deslizamientos de tierra e implementar un monitoreo de emergencia.

(2) Para resolver el problema de la alta incertidumbre en el monitoreo de deslizamientos de tierra, es necesario utilizar varios tipos de instrumentos. La nueva red de telemetría inalámbrica de deslizamiento de tierra, el inclinómetro móvil y el telémetro láser desarrollados por el autor tienen alta precisión y rendimiento estable, y tienen un gran valor de promoción.

(3) Debido a los diferentes ambientes geológicos y factores que influyen en los deslizamientos de tierra y pendientes altas, sus mecanismos de falla y niveles de riesgo también son diferentes. Comprender y distinguir correctamente el paisaje geológico de deslizamientos de tierra y pendientes altas, y organizar racionalmente los puntos de monitoreo de estabilidad son de gran importancia para el monitoreo, análisis y evaluación de la estabilidad.

Aquí me gustaría agradecer a camaradas como Chen Cheng y Fan que participaron en este trabajo.

Referencia

【1】Zhuo Baoxi. El establecimiento del sistema tridimensional de prevención y control de información sobre desastres geológicos "3s" y su importancia práctica [J".

Cui Zhengquan, Li Ning. Ingeniería de pendientes: últimos avances en teoría y práctica [M]. Beijing: China Water Conservancy and Hydropower Press, 1999

Ouyang Zuxi, Zhang Zongrun, Zhang Lu, et al. Sistema de información geográfica de reasentamiento del proyecto de las Tres Gargantas del distrito de Chongqing Wanzhou. Ver: Estructura de la corteza terrestre y geoestrés (12). Beijing: Earthquake Press, 1999: 140 ~ 146.

Ouyang Zuxi, Zhang Yong, Zhang Zongrun, etc. Aplicación de la tecnología de posicionamiento satelital global en el monitoreo de deslizamientos de tierra en el área del embalse de las Tres Gargantas. Ver: Estructura de la corteza terrestre y geoestrés (13). Beijing: Earthquake Press, 2000: 185 ~ 191.

Ouyang Zuxi, Ding Kai, Shi Jieshan, etc. Un nuevo tipo de red inalámbrica de monitoreo remoto de desastres geológicos. Revista china de prevención y peligros geológicos, 2003, 14 (1): 90 ~ 94.

Ouyang Zuxi, Wang Mingquan, Zhang Zongrun, etc. Uso de tecnología GPS para estudiar la estabilidad de deslizamientos de tierra en el área del embalse de Wanzhou del Proyecto de las Tres Gargantas. Revista china de prevención y peligros geológicos, 2003, 14 (2): 76 ~ 81.

Ouyang Zuxi, Shi Jieshan, Wang Mingquan, etc. Red de telemetría inalámbrica de deformación por deslizamiento de tierra tipo RDA. Ver: Actas de la novena Conferencia Nacional de Ingeniería Geotécnica y Mecánica de Suelos de la Sociedad de Ingeniería Civil de China. Beijing: Tsinghua University Press, 2003: 1261 ~ 1266.

Chen Mingjin, Ouyang Zuxi, Shi Jieshan, etc. Sistema de teledetección inalámbrica de desastres geológicos basado en tecnología GPRS. Revista de Desastres Naturales, 2004, 13 (3): 65 ~ 69.

Chen Mingjin, Ouyang Zuxi. Cálculo posterior de la fuerza interna de un pilote antideslizante de anclaje pretensado. Ver: Estructura de la corteza terrestre y concentración de geoestrés (17). Beijing: Earthquake Press, 2004: 139 ~ 145.

[10] Ouyang Zuxi, Zhang Zongrun, Ding Kai, et al. Sistema de monitoreo de deslizamientos de tierra en secciones típicas del área del embalse de las Tres Gargantas basado en tecnología 3S y observación de la deformación del suelo. Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2005 (por publicar).