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尾礦庫壩體位移監(jiān)測是保障尾礦庫安全運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。精準(zhǔn)的壩體位移監(jiān)測能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險(xiǎn),預(yù)防潰壩等嚴(yán)重事故,保護(hù)周邊環(huán)境及人民生命財(cái)產(chǎn)安全。為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)監(jiān)測,需制定一套科學(xué)、專業(yè)的方案,涵蓋監(jiān)測技術(shù)選擇、監(jiān)測點(diǎn)布置、數(shù)據(jù)處理與分析等多個(gè)方面。
一、選擇適宜的監(jiān)測技術(shù)
GNSS 技術(shù):全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)在尾礦庫壩體位移監(jiān)測中應(yīng)用廣泛。它通過接收衛(wèi)星信號確定監(jiān)測點(diǎn)的三維坐標(biāo),能實(shí)時(shí)、高精度地獲取壩體的平面位移和垂直位移信息。GNSS 監(jiān)測具有全天候、自動化的特點(diǎn),不受天氣和地形條件限制,可在惡劣環(huán)境下持續(xù)穩(wěn)定工作。例如,在偏遠(yuǎn)山區(qū)的尾礦庫,即使交通不便、氣候多變,GNSS 設(shè)備也能準(zhǔn)確監(jiān)測壩體位移。其定位精度可達(dá)毫米級,足以滿足尾礦庫壩體位移監(jiān)測對高精度的要求,及時(shí)捕捉壩體的微小位移變化。
全站儀測量技術(shù):全站儀可測量監(jiān)測點(diǎn)的水平角、垂直角和距離,通過三角測量原理計(jì)算出監(jiān)測點(diǎn)的三維坐標(biāo),進(jìn)而得到壩體位移數(shù)據(jù)。它適用于對局部區(qū)域進(jìn)行高精度測量,尤其在監(jiān)測點(diǎn)相對集中的情況下優(yōu)勢明顯。全站儀的測量精度高,在短距離內(nèi)可達(dá)到亞毫米級精度。在尾礦庫壩體關(guān)鍵部位,如壩肩、壩頂?shù)戎攸c(diǎn)監(jiān)測區(qū)域,使用全站儀進(jìn)行定期測量,與 GNSS 監(jiān)測數(shù)據(jù)相互驗(yàn)證,能進(jìn)一步提高監(jiān)測結(jié)果的可靠性。
遙感監(jiān)測技術(shù):遙感技術(shù)利用衛(wèi)星或航空影像獲取尾礦庫壩體的宏觀位移信息。通過對不同時(shí)期影像的對比分析,可監(jiān)測壩體表面的變形情況。遙感監(jiān)測覆蓋范圍廣,能快速獲取大面積區(qū)域的位移信息,對于監(jiān)測尾礦庫整體的位移趨勢具有重要意義。例如,合成孔徑雷達(dá)干涉測量(InSAR)技術(shù)可利用雷達(dá)波干涉原理獲取高精度的地表形變信息,即使在植被覆蓋或地形復(fù)雜的尾礦庫區(qū)域,也能有效監(jiān)測壩體位移。但遙感監(jiān)測的精度相對 GNSS 和全站儀較低,一般用于宏觀監(jiān)測和趨勢分析。
二、合理布置監(jiān)測點(diǎn)
基于壩體結(jié)構(gòu)特點(diǎn):尾礦庫壩體不同部位的受力情況和變形特征不同,監(jiān)測點(diǎn)布置應(yīng)充分考慮壩體結(jié)構(gòu)。在壩頂,沿壩軸線方向每隔一定距離布置監(jiān)測點(diǎn),重點(diǎn)監(jiān)測壩頂?shù)乃轿灰坪痛怪背两?。壩坡上,根?jù)坡度和高度變化,在坡肩、坡腰和坡腳等關(guān)鍵位置設(shè)置監(jiān)測點(diǎn),以監(jiān)測壩坡的穩(wěn)定性。對于下游壩坡,由于承受尾礦堆積壓力和滲流影響,監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)適當(dāng)加密。壩肩部位與山體連接,易產(chǎn)生不均勻沉降,需設(shè)置專門的監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測。
結(jié)合地質(zhì)條件:尾礦庫所在區(qū)域的地質(zhì)條件對壩體位移有重要影響。在地質(zhì)條件復(fù)雜的區(qū)域,如存在斷層、軟弱夾層等,應(yīng)在這些區(qū)域附近增加監(jiān)測點(diǎn)密度。例如,若壩體下方存在斷層,斷層活動可能導(dǎo)致壩體產(chǎn)生較大位移,在斷層兩側(cè)及附近壩體部位布置多個(gè)監(jiān)測點(diǎn),密切關(guān)注壩體位移與地質(zhì)構(gòu)造活動的關(guān)系。對于巖土體性質(zhì)差異較大的區(qū)域,也需合理布置監(jiān)測點(diǎn),以準(zhǔn)確反映不同巖土體區(qū)域的位移變化。

考慮尾礦庫運(yùn)行情況:尾礦庫的運(yùn)行階段和尾礦排放方式會影響壩體位移。在尾礦排放初期,壩體處于快速堆積階段,位移變化可能較大,應(yīng)適當(dāng)增加監(jiān)測頻率和監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量。隨著尾礦庫運(yùn)行時(shí)間增長,壩體逐漸穩(wěn)定,可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整監(jiān)測策略。此外,若尾礦排放方式發(fā)生改變,如從上游法改為下游法排放,壩體的受力分布會發(fā)生變化,需重新評估監(jiān)測點(diǎn)布置的合理性,必要時(shí)進(jìn)行調(diào)整。
三、數(shù)據(jù)處理與分析
數(shù)據(jù)質(zhì)量控制:采集到的壩體位移監(jiān)測數(shù)據(jù)可能受到各種因素干擾,如信號遮擋、儀器誤差等,因此數(shù)據(jù)質(zhì)量控制至關(guān)重要。在數(shù)據(jù)采集過程中,采用多次測量取平均值的方法,減少隨機(jī)誤差影響。對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查,剔除明顯異常數(shù)據(jù)。同時(shí),定期對監(jiān)測儀器進(jìn)行校準(zhǔn)和維護(hù),確保儀器測量精度。例如,GNSS 接收機(jī)需定期進(jìn)行靜態(tài)校準(zhǔn),全站儀需進(jìn)行角度和距離校準(zhǔn),保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
數(shù)據(jù)分析方法:運(yùn)用合適的數(shù)據(jù)分析方法挖掘監(jiān)測數(shù)據(jù)中的潛在信息。常用的數(shù)據(jù)分析方法包括時(shí)間序列分析、回歸分析等。時(shí)間序列分析可分析壩體位移隨時(shí)間的變化趨勢,預(yù)測未來位移發(fā)展。通過建立位移時(shí)間序列模型,如 ARIMA 模型,可對壩體位移進(jìn)行短期預(yù)測,提前發(fā)現(xiàn)位移異常變化趨勢?;貧w分析可研究壩體位移與其他因素,如尾礦堆積高度、降雨量、庫水位等之間的關(guān)系,找出影響壩體位移的主要因素。例如,通過回歸分析發(fā)現(xiàn)降雨量與壩體垂直位移之間存在顯著相關(guān)性,為制定針對性的安全防范措施提供依據(jù)。
預(yù)警機(jī)制建立:基于數(shù)據(jù)分析結(jié)果,建立科學(xué)合理的預(yù)警機(jī)制。設(shè)定不同級別的位移預(yù)警閾值,當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)超過相應(yīng)閾值時(shí),及時(shí)發(fā)出預(yù)警信號。預(yù)警閾值的設(shè)定需綜合考慮尾礦庫的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、歷史位移數(shù)據(jù)以及周邊環(huán)境等因素。例如,對于一座設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較高、周邊人口密集的尾礦庫,預(yù)警閾值應(yīng)設(shè)定得相對嚴(yán)格。預(yù)警信號可通過短信、郵件、聲光報(bào)警等方式通知相關(guān)管理人員,以便及時(shí)采取措施應(yīng)對潛在風(fēng)險(xiǎn)。
尾礦庫壩體位移精準(zhǔn)監(jiān)測是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,需要綜合運(yùn)用多種監(jiān)測技術(shù),合理布置監(jiān)測點(diǎn),并對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)處理與分析。通過制定專業(yè)的監(jiān)測方案,實(shí)現(xiàn)對尾礦庫壩體位移的精準(zhǔn)監(jiān)測,為尾礦庫安全運(yùn)行提供有力保障,守護(hù)周邊環(huán)境和人民生命財(cái)產(chǎn)安全。
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