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尾礦庫壩體位移監測是保障尾礦庫安全運行的關鍵環節。精準的壩體位移監測能夠及時發現潛在風險,預防潰壩等嚴重事故,保護周邊環境及人民生命財產安全。為實現精準監測,需制定一套科學、專業的方案,涵蓋監測技術選擇、監測點布置、數據處理與分析等多個方面。
一、選擇適宜的監測技術
GNSS 技術:全球導航衛星系統(GNSS)在尾礦庫壩體位移監測中應用廣泛。它通過接收衛星信號確定監測點的三維坐標,能實時、高精度地獲取壩體的平面位移和垂直位移信息。GNSS 監測具有全天候、自動化的特點,不受天氣和地形條件限制,可在惡劣環境下持續穩定工作。例如,在偏遠山區的尾礦庫,即使交通不便、氣候多變,GNSS 設備也能準確監測壩體位移。其定位精度可達毫米級,足以滿足尾礦庫壩體位移監測對高精度的要求,及時捕捉壩體的微小位移變化。
全站儀測量技術:全站儀可測量監測點的水平角、垂直角和距離,通過三角測量原理計算出監測點的三維坐標,進而得到壩體位移數據。它適用于對局部區域進行高精度測量,尤其在監測點相對集中的情況下優勢明顯。全站儀的測量精度高,在短距離內可達到亞毫米級精度。在尾礦庫壩體關鍵部位,如壩肩、壩頂等重點監測區域,使用全站儀進行定期測量,與 GNSS 監測數據相互驗證,能進一步提高監測結果的可靠性。
遙感監測技術:遙感技術利用衛星或航空影像獲取尾礦庫壩體的宏觀位移信息。通過對不同時期影像的對比分析,可監測壩體表面的變形情況。遙感監測覆蓋范圍廣,能快速獲取大面積區域的位移信息,對于監測尾礦庫整體的位移趨勢具有重要意義。例如,合成孔徑雷達干涉測量(InSAR)技術可利用雷達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雜的尾礦庫區域,也能有效監測壩體位移。但遙感監測的精度相對 GNSS 和全站儀較低,一般用于宏觀監測和趨勢分析。
二、合理布置監測點
基于壩體結構特點:尾礦庫壩體不同部位的受力情況和變形特征不同,監測點布置應充分考慮壩體結構。在壩頂,沿壩軸線方向每隔一定距離布置監測點,重點監測壩頂的水平位移和垂直沉降。壩坡上,根據坡度和高度變化,在坡肩、坡腰和坡腳等關鍵位置設置監測點,以監測壩坡的穩定性。對于下游壩坡,由于承受尾礦堆積壓力和滲流影響,監測點應適當加密。壩肩部位與山體連接,易產生不均勻沉降,需設置專門的監測點進行重點監測。
結合地質條件:尾礦庫所在區域的地質條件對壩體位移有重要影響。在地質條件復雜的區域,如存在斷層、軟弱夾層等,應在這些區域附近增加監測點密度。例如,若壩體下方存在斷層,斷層活動可能導致壩體產生較大位移,在斷層兩側及附近壩體部位布置多個監測點,密切關注壩體位移與地質構造活動的關系。對于巖土體性質差異較大的區域,也需合理布置監測點,以準確反映不同巖土體區域的位移變化。

考慮尾礦庫運行情況:尾礦庫的運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,應適當增加監測頻率和監測點數量。隨著尾礦庫運行時間增長,壩體逐漸穩定,可根據實際情況調整監測策略。此外,若尾礦排放方式發生改變,如從上游法改為下游法排放,壩體的受力分布會發生變化,需重新評估監測點布置的合理性,必要時進行調整。
三、數據處理與分析
數據質量控制:采集到的壩體位移監測數據可能受到各種因素干擾,如信號遮擋、儀器誤差等,因此數據質量控制至關重要。在數據采集過程中,采用多次測量取平均值的方法,減少隨機誤差影響。對采集的數據進行實時檢查,剔除明顯異常數據。同時,定期對監測儀器進行校準和維護,確保儀器測量精度。例如,GNSS 接收機需定期進行靜態校準,全站儀需進行角度和距離校準,保證測量數據的準確性。
數據分析方法:運用合適的數據分析方法挖掘監測數據中的潛在信息。常用的數據分析方法包括時間序列分析、回歸分析等。時間序列分析可分析壩體位移隨時間的變化趨勢,預測未來位移發展。通過建立位移時間序列模型,如 ARIMA 模型,可對壩體位移進行短期預測,提前發現位移異常變化趨勢。回歸分析可研究壩體位移與其他因素,如尾礦堆積高度、降雨量、庫水位等之間的關系,找出影響壩體位移的主要因素。例如,通過回歸分析發現降雨量與壩體垂直位移之間存在顯著相關性,為制定針對性的安全防范措施提供依據。
預警機制建立:基于數據分析結果,建立科學合理的預警機制。設定不同級別的位移預警閾值,當監測數據超過相應閾值時,及時發出預警信號。預警閾值的設定需綜合考慮尾礦庫的設計標準、歷史位移數據以及周邊環境等因素。例如,對于一座設計標準較高、周邊人口密集的尾礦庫,預警閾值應設定得相對嚴格。預警信號可通過短信、郵件、聲光報警等方式通知相關管理人員,以便及時采取措施應對潛在風險。
尾礦庫壩體位移精準監測是一項系統工程,需要綜合運用多種監測技術,合理布置監測點,并對采集的數據進行科學處理與分析。通過制定專業的監測方案,實現對尾礦庫壩體位移的精準監測,為尾礦庫安全運行提供有力保障,守護周邊環境和人民生命財產安全。