基于《水利水電工程邊坡安全監(jiān)測三維可視化分析理論方法及應(yīng)用》探討白鶴灘水電站金江滑坡體監(jiān)測預(yù)警

金沙江白鶴灘水電站位于四川涼山州與云南昭通市交界處，是目前全球在建規(guī)模最大、單機(jī)容量最大、裝機(jī)規(guī)模第二大的水電站，也是我國西電東送戰(zhàn)略的重要工程項(xiàng)目。由于地質(zhì)條件復(fù)雜，因此白鶴灘水電站的建設(shè)技術(shù)難度非常高，很多主要技術(shù)指標(biāo)位居世界第一，在工程建設(shè)期間，庫岸邊坡的穩(wěn)定性是其遇到的主要工程地質(zhì)問題之一。尤其是上游的金江滑坡，其穩(wěn)定性研究具有重要價(jià)值，會(huì)直接影響下游電站的安全及周邊居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。本文參考《水利水電工程邊坡安全監(jiān)測三維可視化分析理論方法及應(yīng)用》一書，介紹水利工程邊坡的安全監(jiān)測現(xiàn)狀與三維可視化技術(shù)，采用邊坡三維建模法對(duì)邊坡失穩(wěn)情況進(jìn)行研究，為水電站的安全建設(shè)提供參考。

已建的很多水利工程證明，水庫邊坡穩(wěn)定性分析在工程建設(shè)過程中至關(guān)重要，尤其是高陡邊坡，一旦失穩(wěn)會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的壩體安全問題，甚至導(dǎo)致壩體崩潰、水庫報(bào)廢。水庫在建成蓄水后，受水位波動(dòng)影響，邊坡沿岸的地質(zhì)、水文條件會(huì)發(fā)生改變，部分土層長期受到水體的沖刷、浸潤，其內(nèi)部應(yīng)力結(jié)構(gòu)會(huì)逐漸發(fā)生變化，容易出現(xiàn)變形、沉陷、崩塌等問題，從而影響鄰水邊坡的穩(wěn)定性，導(dǎo)致邊坡變形、滑落。

白鶴灘水電站金江滑坡是一個(gè)堆積體積高達(dá)１．５８ 億ｍ３ 的特大型滑坡，其穩(wěn)定性問題更是十分突出，從邊坡失穩(wěn)動(dòng)力學(xué)角度對(duì)其進(jìn)行研究，可發(fā)現(xiàn)滑坡體穩(wěn)定性的主要影響因素有以下幾點(diǎn)：一是地質(zhì)結(jié)構(gòu)，地質(zhì)結(jié)構(gòu)是水利工程邊坡結(jié)構(gòu)建設(shè)的基礎(chǔ)，直接影響著邊坡的穩(wěn)定性。白鶴灘水電站項(xiàng)目區(qū)域的地質(zhì)條件十分復(fù)雜，存在灘多坡陡、峽谷地形不對(duì)稱、巖層地質(zhì)性質(zhì)復(fù)雜及地震烈度高等難點(diǎn)，金江滑坡段整個(gè)滑坡體坡度大、面積廣，其地層結(jié)構(gòu)主要由上層松散碎石土堆積體和下層滑坡破碎巖體組成，若在此地層上建立邊坡，坡腳、坡體的應(yīng)力結(jié)構(gòu)勢必會(huì)影響邊坡的主體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致邊坡不穩(wěn)。二是施工影響，邊坡工程的施工作業(yè)工序繁雜、難度較高，若未按照規(guī)范要求進(jìn)行施工，會(huì)大大提高邊坡失穩(wěn)概率，尤其是邊坡開挖時(shí)的支護(hù)作業(yè)與爆破作業(yè)，是影響邊坡穩(wěn)定性的重要因素。三是自然因素，降雨、地下水等自然因素都會(huì)對(duì)邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成影響，雨水、地下水等進(jìn)入滑坡體結(jié)構(gòu)后，其砂石、巖土體積及質(zhì)量會(huì)增大，這會(huì)大幅降低邊坡的抗剪強(qiáng)度，導(dǎo)致滑坡概率大大增加，一旦金江滑坡體出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象，勢必會(huì)影響下游白鶴灘水電站水庫與邊坡工程的穩(wěn)定性。四是人為因素，受設(shè)計(jì)人員專業(yè)水平與施工人員技術(shù)水平不高的影響，很多水利工程的邊坡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工組織設(shè)計(jì)都存在不合理之處，容易影響邊坡穩(wěn)定性。白鶴灘水電站吸納了眾多優(yōu)秀工程師，他們克服當(dāng)?shù)仄D險(xiǎn)的地質(zhì)與施工技術(shù)難題，創(chuàng)造了舉世矚目的壯麗工程。

由《水利水電工程邊坡安全監(jiān)測三維可視化分析理論方法及應(yīng)用》一書可知，一旦滑坡體失穩(wěn)，會(huì)對(duì)水利工程造成嚴(yán)重影響，因此對(duì)其進(jìn)行失穩(wěn)動(dòng)力學(xué)實(shí)時(shí)安全監(jiān)測和早期預(yù)警十分必要?，F(xiàn)今主要通過專業(yè)監(jiān)測和群測群防兩種方式進(jìn)行監(jiān)測預(yù)警，可對(duì)滑坡體的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理，并從動(dòng)力學(xué)的角度對(duì)滑坡體的受力情況展開分析，從而確定其滑坡失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生概率，為相關(guān)人員做好防護(hù)工作提供參考。其中：專業(yè)監(jiān)測是指利用專業(yè)儀器設(shè)備，由專業(yè)人員或監(jiān)測單位對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行定量監(jiān)測；群測群防則是非專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行巡查時(shí)對(duì)滑坡區(qū)地表狀況、水流變化等進(jìn)行了解、監(jiān)測，以完成簡易變形監(jiān)測。對(duì)金江滑坡體而言，采取動(dòng)力學(xué)實(shí)時(shí)安全監(jiān)測、早期預(yù)警更為有利，相關(guān)人員采用了微芯樁、微芯鏈等智能傳感設(shè)備對(duì)地表振動(dòng)、傾斜、深部位移等變形情況進(jìn)行監(jiān)測，并基于邊坡失穩(wěn)動(dòng)力學(xué)構(gòu)建邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)模型和邊坡失穩(wěn)相關(guān)的靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)及運(yùn)動(dòng)學(xué)指標(biāo)體系，再利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，通過指標(biāo)預(yù)警、趨勢預(yù)報(bào)、模型預(yù)警與安全預(yù)警模型，計(jì)算邊坡工程的抗沖擊性、穩(wěn)定性指數(shù)，一旦指數(shù)超出安全閾值，預(yù)警系統(tǒng)便會(huì)秒級(jí)自動(dòng)預(yù)警并提示工作人員及時(shí)采取防護(hù)措施。

在《水利水電工程邊坡安全監(jiān)測三維可視化分析理論方法及應(yīng)用》指導(dǎo)下，在建水利水電工程可學(xué)習(xí)白鶴灘水電站金江滑坡體的失穩(wěn)動(dòng)力學(xué)實(shí)時(shí)安全監(jiān)測早期預(yù)警經(jīng)驗(yàn)，采用激光多普勒測震儀、微芯樁、微芯鏈等智能傳感設(shè)備對(duì)滑坡體進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測預(yù)警，為現(xiàn)場工程滑坡失穩(wěn)作出早期準(zhǔn)確的安全預(yù)警。

作者簡介：任大春（１９６４—），男，湖北武漢人，碩士，中國三峽建工（集團(tuán)）有限公司正高級(jí)工程師，研究方向?yàn)閹r土、安全監(jiān)測

段杭（１９８３—），男，湖北武漢人，碩士，中國三峽建工（集團(tuán)）有限公司高級(jí)工程師，研究方向?yàn)殡娏υO(shè)計(jì)、安全監(jiān)測

熊娟（１９８１—），女，湖南長沙人，碩士，北京中關(guān)村智連安全科學(xué)研究院有限公司高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榘踩O(jiān)測

趙翔（１９８３—），男，湖北荊州人，碩士，北京中關(guān)村智連安全科學(xué)研究院有限公司工程師，研究方向?yàn)榘踩O(jiān)測