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忠武輸氣管道沿線地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測方法研究
陳珍，徐景田 2011/10/21
［摘要］本文結(jié)合忠武輸氣管道沿線地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測的實(shí)踐，根據(jù)忠武輸氣管道沿線地質(zhì)災(zāi)害的自身特點(diǎn)，提出了一套適合長距離輸氣輸油管道沿線地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測的綜合監(jiān)測方案。監(jiān)測結(jié)果表明，忠武輸氣管道沿線地質(zhì)災(zāi)害綜合監(jiān)測系統(tǒng)，有效地檢驗(yàn)了地質(zhì)災(zāi)害防治的效果,為評估突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害與異常氣象災(zāi)害下管道安全提供了科學(xué)依據(jù),揭示出危巖裂縫等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生發(fā)育的規(guī)律。
關(guān)鍵詞：地質(zhì)災(zāi)害、滑坡監(jiān)測、GPS 、綜合監(jiān)測系統(tǒng)
1 引言
忠武輸氣管道總長1375 km, 穿越渝東、鄂西山區(qū),干線有409公里山區(qū)地段，地質(zhì)情況復(fù)雜，沿線有高強(qiáng)度的人類工程活動(滬蓉西高速、宜萬鐵路及中石化管道),氣象條件多變，暴雨、洪水發(fā)生的頻率較高，在此影響下，滑坡、崩塌、泥石流等環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害頻繁。為了保證管道沿線人民生命財(cái)產(chǎn)的安全和管道的正常運(yùn)行，必須對管道沿線的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)測。
2 忠武輸氣管道沿線地質(zhì)災(zāi)害綜合監(jiān)測網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想
忠武輸氣管道沿線滑坡、崩塌監(jiān)測的主要目的是：全面了解和掌握崩、滑體的演變過程，及時(shí)捕捉崩、滑體災(zāi)變的特征信息，為崩塌、滑坡災(zāi)害的正確評價(jià)分析、預(yù)測預(yù)報(bào)及治理工程等提供可靠的資料和科學(xué)依據(jù)。同時(shí)，監(jiān)測結(jié)果也是檢驗(yàn)崩塌、滑坡分析評價(jià)及滑坡工程治理效果的尺度。[1]
為了達(dá)到上述目的，輸氣管道沿線地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思想為：（1）針對不同崩、滑體的地質(zhì)構(gòu)造與變形階段特征，應(yīng)采用不同的方案、手段進(jìn)行監(jiān)測；（2）鑒于崩、滑體變形破壞過程的高度不確定性，同一崩滑體上宜采用多種手段監(jiān)測，形成點(diǎn)、線、面、地表與地下相結(jié)合的立體監(jiān)測網(wǎng)，使其互相補(bǔ)充、檢核。
3 忠武輸氣管道沿線地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測方法
考慮忠武輸氣管道地質(zhì)災(zāi)害的特點(diǎn)及解決問題的實(shí)際需要，依據(jù)崩滑體變形監(jiān)測對精度的要求和監(jiān)測工作的效率，結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)外監(jiān)測技術(shù)和方法的發(fā)展水平，在實(shí)際監(jiān)測過程中采用了GPS、裂縫監(jiān)測技術(shù)測量地表形變；鋼筋應(yīng)力計(jì)與錨索（桿）應(yīng)力計(jì)監(jiān)測抗滑樁內(nèi)部鋼筋和錨索、錨桿的受力變化；通過管道應(yīng)變測量，監(jiān)測滑坡作用下管道的受力情況。
3.1地表大地變形監(jiān)測
1)GPS監(jiān)測
地表大地變形監(jiān)測是滑坡、危巖及邊坡崩塌監(jiān)測中常用的方法，目的是獲得災(zāi)害體的變形絕對位移情況。實(shí)踐證實(shí)，高性能配置的GPS 水平定位精度可達(dá)毫米級，完全可用于崩塌、滑坡的位移監(jiān)測。
實(shí)際監(jiān)測過程中選用的儀器為HD8200G單頻 GPS接收機(jī)，一般情況下,在各災(zāi)害點(diǎn)外穩(wěn)定區(qū)設(shè)置3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn),在災(zāi)害體內(nèi)部設(shè)置6-9個(gè)變形監(jiān)測點(diǎn)，點(diǎn)位周圍障礙物的視角應(yīng)小于15°，監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)較均勻地分布在各斷層兩側(cè)。[2]
2)地表裂縫監(jiān)測
地表裂縫監(jiān)測用于監(jiān)測地裂縫伸縮變化情況。采用裂縫伸縮計(jì)，對災(zāi)害體裂縫實(shí)施監(jiān)測。對石柱縣黃水張家溝A-F危巖實(shí)施了裂縫監(jiān)測,監(jiān)測點(diǎn)選擇在裂縫兩側(cè),特別是主裂縫兩側(cè)。監(jiān)測點(diǎn)一般為兩個(gè)一組，測量裂縫張開、閉合等變化。監(jiān)測過程中選用了精確度為±0.025 mm，靈敏度為0.006mm的BGK4220-25裂縫計(jì)。[3]
3.2 抗滑樁及預(yù)應(yīng)力錨索內(nèi)力監(jiān)測
抗滑樁內(nèi)力監(jiān)測采用鋼筋計(jì)監(jiān)測典型剖面上抗滑樁樁內(nèi)一根主鋼筋的應(yīng)變，獲得鋼筋受力情況、計(jì)算抗滑樁的受力狀況，進(jìn)而了解治理后滑坡變形狀況。
預(yù)應(yīng)力錨索內(nèi)力監(jiān)測采用錨索計(jì)監(jiān)測典型剖面上錨索錨固力大小變化，獲得錨索張拉力、伸長值、以及預(yù)應(yīng)力損失等錨索工作參數(shù)，了解錨索的工作狀態(tài)以及錨索的施工質(zhì)量，進(jìn)而了解滑坡變形狀況。[4]
忠武輸氣管道沿線順溪Ⅰ號滑坡、順溪Ⅱ號滑坡、申家墩滑坡、野水溝滑坡和劉家坳滑坡5處滑坡治理工程設(shè)置了抗滑樁鋼筋計(jì)監(jiān)測，順溪Ⅰ號滑坡還布設(shè)了預(yù)應(yīng)力錨索計(jì)對錨索的工作狀態(tài)以及錨索的施工質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測。
3.3管體應(yīng)變監(jiān)測
處在滑坡中的管道，受滑坡變形或推力的作用而受力，為獲得對管道受力情況的了解，需進(jìn)行管體應(yīng)變監(jiān)測。監(jiān)測儀器采用的是北京基康公司生產(chǎn)的VK-4100/4150振弦式點(diǎn)焊應(yīng)變計(jì)，其工作原理是：把一根鋼弦張拉在兩塊安裝塊之間，安裝塊焊接在待測管道表面，管道表面的應(yīng)變變化導(dǎo)致兩個(gè)安裝塊相對運(yùn)動，從而引起鋼弦張力改變，用緊靠鋼弦的電磁線圈激勵鋼弦并測出其共振頻率，然后測出張力。
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