忠武输气管道沿线地质灾害监测方法研究

忠武输气管道沿线地质灾害监测方法研究

陈　珍,徐景田

(中国地质大学(武汉)信息工程学院,武汉　430074)

摘要:本文结合忠武输气管道沿线地质灾害监测的实践,根据忠武输气管道沿线地质灾害的自身特

点,提出了一套适合长距离输气输油管道沿线地质灾害监测的综合监测方案。监测结果表明,忠武

输气管道沿线地质灾害综合监测系统,有效地检验了地质灾害防治的效果,为评估突发地质灾害与异常气象灾害下管道安全提供了科学依据,揭示出危岩裂缝等地质灾害发生发育的规律。关键词:地质灾害;滑坡监测;GPS;综合监测系统中图分类号:P22814文献标识码:A

MonitoringmethodsstudyofgeologicalhazardsforZhong2wugaspipeline

ChenZhen,XuJingtian

(FacultyOfInformationEngineering,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan　430074)

Abstract:Thispaper,inviewofthespecificZhong2wugaspipelinegeologicalhazardsmonitoringanditsparticularcharacteristic,presentsacomprehensivemonitoringscheme,suitablefortransportinggas,oilinalongdistance.Themonitoringhasmonitoringsystemcaneffectivelycheckthegeologicalhazardsprscientificevidencesforevaluatingthepipelinesafetyundertheorabnormalmeteorologicalhazards,andrevealtherocktheofogicalhazards’occurrenceandmovement.Keywords:GPS;comprehensivemonitoringsystem0　引言

忠武输气管道总长1375km,穿越渝东、鄂西山区,干线有409km山区地段,地质情况复杂,沿线有高强度的人类工程活动(沪蓉西高速、宜万铁路及中石化管道),气象条件多变,暴雨、洪水发生的频率较高,在此影响下,滑坡、崩塌、泥石流等环境地质灾害频繁。为了保证管道沿线人民生命财产的安全和管道的正常运行,必须对管道沿线的地质灾害进行系统监测。

1　忠武输气管道沿线地质灾害综合监测网系统的

质构造与变形阶段特征,应采用不同的方案、手段

进行监测;②鉴于崩、滑体变形破坏过程的高度不确定性,同一崩滑体上宜采用多种手段监测,形成点、线、面、地表与地下相结合的立体监测网,使其互相补充、检核。

2　忠武输气管道沿线地质灾害监测方法

设计思想

忠武输气管道沿线滑坡、崩塌监测的主要目的

是全面了解和掌握崩、滑体的演变过程,及时捕捉崩、滑体灾变的特征信息,为崩塌、滑坡灾害的正确评价分析、预测预报及治理工程等提供可靠的资料和科学依据。同时,监测结果也是检验崩塌、滑

[1]

坡分析评价及滑坡工程治理效果的尺度。

为了达到上述目的,输气管道沿线地质灾害监测系统总体设计思想为:①针对不同崩、滑体的地

　2010年第2期

考虑忠武输气管道地质灾害的特点及解决问题

的实际需要,依据崩滑体变形监测对精度的要求和监测工作的效率,结合当前国内外监测技术和方法的发展水平,在实际监测过程中采用了GPS、裂缝监测技术测量地表形变;钢筋应力计与锚索(杆)应力计监测抗滑桩内部钢筋和锚索、锚杆的受力变化;通过管道应变测量,监测滑坡作用下管道的受力情况。211　地表大地变形监测

(1)GPS监测

收稿日期:2009206207;修订日期:2009206229

作者简介:陈珍(1985-),女(汉族),浙江金华人,硕

士.

工程勘察　GeotechnicalInvestigation&Surveying

　79

地表大地变形监测是滑坡、危岩及边坡崩塌监测中常用的方法,目的是获得灾害体的变形绝对位移情况。实践证实,高性能配置的GPS水平定位精度可达毫米级,完全可用于崩塌、滑坡的位移监测。

实际监测过程中选用的仪器为HD8200G单频GPS接收机,一般情况下,在各灾害点外稳定区设置3个基准点,在灾害体内部设置6～9个变形监测点,点位周围障碍物的视角应小于15°,监测点

[2]

应较均匀地分布在各断层两侧。(2)地表裂缝监测

地表裂缝监测用于监测地裂缝伸缩变化情况。采用裂缝伸缩计,对灾害体裂缝实施监测。对石柱县黄水张家沟A-F危岩实施了裂缝监测,监测点选择在裂缝两侧,特别是主裂缝两侧。监测点一般为两个一组,测量裂缝张开、闭合等变化。监测过程中选用了精确度为±01025mm,灵敏度为

[3]

01006mm的BGK4220225裂缝计。212　抗滑桩及预应力锚索内力监测

抗滑桩内力监测采用钢筋计监测典型剖面上抗滑桩桩内一根主钢筋的应变,获得钢筋受力情况,计算抗滑桩的受力状况,状况。

,、伸长值、,了解锚索的工作状态以及锚索的施工质量,进而了解滑坡变形

[4]

状况。

忠武输气管道沿线顺溪Ⅰ号滑坡、顺溪Ⅱ号滑坡、申家墩滑坡、野水沟滑坡和刘家坳滑坡5处滑坡治理工程设置了抗滑桩钢筋计监测,顺溪Ⅰ号滑坡还布设了预应力锚索计对锚索的工作状态以及锚索的施工质量进行监测。213　体应变监测

处在滑坡中的管道,受滑坡变形或推力的作用而受力,为获得对管道受力情况的了解,需进行管体应变监测。监测仪器采用的是北京基康公司生产的VK24100/4150振弦式点焊应变计,其工作原理是把一根钢弦张拉在两块安装块之间,安装块焊接在待测管道表面,管道表面的应变变化导致两个安装块相对运动,从而引起钢弦张力改变,用紧靠钢弦的电磁线圈激励钢弦并测出其共振频率,然后测出张力。

3　忠武输气管道沿线地质灾害监测结果分析311　GPS监测

　工程勘察　GeotechnicalInvestigation&Surveying80

31111　监测网的布设

限于篇幅,本文仅以湖北长阳县白氏坪境内刘家坳滑坡为研究对象。刘家坳滑坡的3个基准网点选在滑坡体两侧300～2000m的稳定岩体上。根据

崩滑体的形态特征、变形特征、动力因素及监测预报等具体要素(变形方位、变形量、变形速率、时空动态、施工动态、发展趋势等)确定变形监测点位,且这些点位能真实地反映灾害地质体变形敏感部位,点位应位于阻滑段前缘、下滑段前后缘、索引段前缘和滑坡体的剪出口,且能构成1～2条监测剖面。据此原则刘家坳滑坡共布设5个变形监测点,监测点距基准点的平均距离为11801729m,最长边长为19601556m,最短边长为3991744m,均适合GPS观测。在每一基准点和监测点上,都建GPS观测墩,且设有强制对中装置,刘家坳滑坡监测点

[5]

点位分布图见图1。

31112　GPS数据采集及精度分析

刘家坳滑坡地表变形测选用的仪器为HD8200GGPS,,LJA1、四个监测点上,同步观测1小分。然后,基准点GPS接收机固定不动,将LJA1上的GPS接收机再安置在LJA5监测点上(LJA2、LJA3和LJA4观测两个时段)再同步观测1小时30分。观测时严格按C级网标准进行同步观测。刘家坳滑坡从2007年10月～2009年4月已进行过18期监测。

每期观测和计算的成果要求基线向量解算的比率要大于3,基线相对中误差要求小于01005m。当基线解算符合要求后,根据两个(或三个)基准点的已知坐标和基准点至监测点的基线向量,求出各监测点的坐标。经网平差之后,水平方向精度优于±5mm、高程方向精度优于±10mm的解算结果认为满足精度要求。本文以刘家坳滑坡第18期监测结果为例,基线解算结果和累积位移变化量见表1和表2。31113　刘家坳滑坡变形分析

刘家坳滑坡共有5个监测点,由累积位移变化量分析表2可以看出,刘家坳滑坡中点LJA4的累积位移已达到∑ΔX=+2959mm、∑ΔY=-ΔH=-764mm,现场可以发现该点周围695mm、∑

出现了明显裂缝,监测墩也出现倾斜现象。另外

ΔX=29mm,∑ΔY=-19mm,∑ΔH=-LJA2(∑

ΔX=23mm,∑ΔY=-11mm,6mm)和LJA3(∑

2010年第2期　

图1　刘家坳滑坡监测点点位分布图

刘家坳滑坡基线处理结果

从

LJA2JDALJA2JDALJA2JDALJA2JDALJA2JDALJA2JDALJA2JDBLJA2JDBLJA2JDBLJA2JDBLJA2JDBLJA1LJA1LJA2LJA4

表1

相对中误差()

01001003010030100201002010030100201002010030100201002010020100201002

到

LJA2JDBLJA1LJA3LJA4LJA5LJA1LJA2LJA3LJA4LJA5LJA2LJA3LJA3LJA5

基线长度(m)

2357168243111544461193345712311960155619301701190612421896167319031664321541581586261071241858

比率

7919919991199199413591199199919991999199919991999199919

,LJA4位

,,该处仍然十分危,该点上方已经进行过抗滑桩的施工,经过施工治理的滑坡上部,变形量明显小得多,所以尽管LJA4变形巨大,暂时对管道不会造成影响。证明治理的效果已经得到体现。总体来看,刘家坳滑坡处于明显不稳定状态,靠近抗滑桩下方滑动趋势明显,抗滑桩上方仍有浅层位移发生,需要密切注意其变化。

刘家坳滑坡累积位移变化量分析表

点号

LJA21LJA22LJA23LJA24LJA25

表2

位移累积变化量(mm)ΔX∑

1529232959-2

位移速率(mm/d)ΔX∑ΔY/440∑ΔH/440∑

01034010660105261725-01005

-01034-01043-01025-1158001000

-01005-01014-01032-1173601048

ΔY∑

-15-19-11-6950

ΔH∑

-2-6-14-76421

ΔH=-14mm)两个监测点的累积位移也有些偏∑

大,而且位移的方向与LJA4表现出一致性。但位

ΔX=-2mm,∑于抗滑桩顶部的监测点LJA5(∑

ΔY=-0mm,∑ΔH=21mm)一直变现稳定,表明抗滑桩起到了非常明显的效果。

从位移的矢量变化还可以看到,滑坡体不仅有沿主滑坡方向的位移,还有垂直于主滑坡方向的位移。这是因为滑坡体中间部分突出,两侧凹陷的缘故。GPS滑坡监测的结果准确反映了该滑坡体的滑动趋势和位移。

　2010年第2期

312　地表裂缝监测

以张家沟危岩为研究对象,属于侵蚀性较强烈的中山地貌。张家沟危岩自2006年5月～2008年6月共进行了两个水文年的监测,根据危岩裂缝的监测数据和危岩裂缝监测位移变化曲线图2、图3和图4可以发现,①整体来看,监测期内危岩裂缝经历了收缩—扩张—收缩—扩张—收缩的趋势变化,收缩与扩张交替变化趋势与季节的交替变化对应,

工程勘察　GeotechnicalInvestigation&Surveying

　81

春转夏对应收缩,夏转冬对应扩张;②裂缝变化量相对于前一年同期值略有增加,说明危岩活动性逐年增强,但裂缝总体变化量均在±014mm之内,裂缝的发展是一个漫长的过程;③危岩裂缝的周期性

发展过程中夹杂出现跳跃式变化,这推断可能是危岩发展到特定阶段后的表征

。

图2　C危岩C1

图3　D危岩D1裂缝监测位移变化曲线

4　结束语

本文根据忠武输气管道沿线不同的地质灾害类型,提出了一套完善的长距离输气管道沿线地质灾害综合监测方案。通过多种监测手段相融合,对比分析了各种监测数据,较好地发现和预测了滑坡和危岩等地质灾害体的变形趋势。由于各种地质灾害

　工程勘察　GeotechnicalInvestigation&Surveying82

体所处地质环境差异以及影响因素的不同,其破坏

机理和危险程度也不尽相同。正确认识、区分各种地质灾害体的地质环境,合理布置监测点位,综合利用各种监测方法,对长距离输油输气管道沿线地质灾害的稳定性分析及评价具有十分重要的意义。

2010年第2期　

图4　A危岩A1裂缝监测位移变化曲线

京:测绘出版社,1998.

参考文献

[4]　徐绍铨,李英冰.GPS[J].

[1]　徐绍铨等.长江三峡库区崩滑地质灾害GPS监测研究报告

[R].北京:国土资源部长江三峡地质灾害防治指挥部,1999.

[2]　徐绍铨,程温鸣,黄学斌,李征航.(.

[5]N.N.GPS&structural

studiesofKoynaDam.(11).

6]　王爱生,李虎生,余哲等.利用多期复测成果比较GPS网

GPSWorld.

监测的研究[J].～[3]　陈永奇,,.[M].北

与边角网的精度[J].测绘通报,2001,(2):16～18.

二氧化碳可直接转为液体燃料

美国加州大学洛杉矶分校的科学家日前宣布,他们成功开发出一种能将二氧化碳转化为液体燃料的转

基因蓝藻。这种蓝藻能通过光合作用消耗二氧化碳并产生异丁醇。该研究被认为具有较大的应用价值,相关论文发表在最新出版的《自然 生物技术》杂志上。

研究人员称,这种新方法有两个优势:第一,它能回收二氧化碳,有助于减少由燃烧化石燃料所产生的温室气体;第二,它能将太阳能和二氧化碳转化为然料,并应用于现有的能源设施和大多数汽车上。除此之外,与其他汽油替代方案相比,这种转基因海藻在转化过程中不需要中间步骤,可直接将二氧化碳转化为燃料。

据介绍,通过基因技术,研究人员首先增加了聚球蓝藻菌中具有吸收二氧化碳作用的核酮糖二磷酸羧化酶(RuBisCO)的数量。而后又插入了其他微生物的基因以增强其对二氧化碳的吸收能力。通过光合作用,转基因蓝藻就可以产生异丁醇气体。这种气体具有沸点低,承压能力强的特点,容易从系统中分离。

负责该研究的加州大学洛杉矶分校化学与生物分子工程系副主任詹姆斯 廖教授说,这种新方法避免了生物质解构的需要,无论在纤维素类生物质还是在藻类生物质中都可生产。它突破了生物燃料生产最大的经济障碍。因此,该技术将比现有生产方法具有更大应用价值。

研究人员表示,虽然该工程菌也可以直接产生异丁醇,但出于成本考虑,利用现有设备和相对便宜的化学催化过程更便于大规模生产和推广。该系统的理想安置地点应是排放二氧化碳的火力发电厂的附近,这样由发电厂排出的废气就可被直接捕获而被转化为然料。

(摘自科技部门户网站　)

　2010年第2期

工程勘察　GeotechnicalInvestigation&Surveying

　83

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/oe61.html