6.2.1 滑坡发育的阶段性特征与观测
滑坡的发生要经历蠕滑、滑动和剧滑三个阶段，三个阶段的变形特征各不相同，表现出滑坡的地表位移、速率、裂缝分布和各种伴生现象各不相同。因此，根据滑坡发育不同阶段特点，采用有针对性的观测方法是实现滑坡观测的关键，也是能否有效观测滑坡的关键。因此，准确的认识滑坡发育的阶段性，并按滑坡不同发育阶段的特点进行有针对性的观测就显得非常重要。
6.2.1.1 滑坡发育的阶段性特征
滑坡发育过程具有明显的阶段性特征，这种阶段性特征完全决定于岩（土）体的力学性质，反映出不同性质岩（土）体在重力作用下发生变形的过程。因此，确定滑坡发育的阶段性，可借助于对岩（土）体在受力条件下发生变形破坏过程分析来实现。一般说来滑坡变形可分为蠕滑、滑动和剧滑三个阶段。
6.2.1.2 岩（土）体变形的阶段性特征
一般说来处于自然条件下的岩（土）在长期的载荷作用下，岩（土）应力、应变将随时间而发生变化，当变形发展到一定的阶段，岩（土）发生破坏。岩（土）的这一流变过程可通过实验得到证明（图6-6）。当在岩土试件上施加一个恒定的载荷时，岩（土）立即产生一瞬时弹性应变εe（OA）段。这一变形时间极短，可以认为在t=0完成，其应变为εe=6/E。εe若载荷保持恒定，此时岩（土）的变形随时间缓慢地增加。根据蠕变的特点，其过程可分为三个阶段。
第一蠕变阶段（AB段）：也称蠕滑阶段。在这个阶段内，蠕变曲线呈向下弯曲的形状，表现出应变率ε随时间迅速递减。当达到B点，应变率则处于本阶段的最小值。若在这一阶段之中（曲线上某一点E）进行卸载，应变ε则沿曲线EFG下降，表现出弹性变形，最后应变为零。
第二蠕变阶段（BC段）：也称稳滑阶段。蠕变曲线近似一倾斜的直线，即蠕变应变率ε保持常量，一直持续到C点。若在这一阶段中进行卸载，则应变沿曲线HIJ逐渐恢复，最后保留一定的永久变形εp。
第三蠕变阶段（CD段）：也称加速滑动阶段。应变率由C点开始迅速增加，达到D点，岩石即发生破坏。这一变形阶段时间较短。
6.2.1.3 岩（土）体的结构与环境对岩（土）流变影响
由于岩（土）体中存在大量的节理、裂隙等不连续结构面，大大降低了岩体的完整性和岩石强度。因此，结构面对岩体强度及其破坏的影响十分明显。试验表明：当受力（剪力）方向与岩体中潜在的结构面垂直时，抗剪强度接近岩石的实验强度。当受力（剪力）方向与岩体中的结构面斜交时，抗剪强度取决于不连续面结构面的胶结程度与胶结物强度，由于胶结物强度一般低于完整岩（土）的强度，因此，包含结构面的岩（土）体强度较完整岩（土）体低，变形同样具分阶段的特点。
图6-6 滑坡岩（土）蠕变曲线
结构面的形态也决定了岩体的力学性质。当结构面是呈平直状时。受力作用后沿结构面产生位移，其应力一应变曲线为连续光滑曲线。当结构面呈粗糙不平的锯齿状时，结构面的咬合较大，摩擦阻力也大，抗剪程度较大。在受力过程中，剪应力首先在结构面端点或结构面凸点受力一侧集中。当剪应力达到结构面端点或凸点的最大强度值（Cmax）时，首先发生破裂，位移随之增大，剪应力逐渐减小，达到一定程度后C值保持一定值，即残余强度。随着位移的发展，应力又在下一个结构面端点或凸点集中，并逐渐发展下去，应力一应变曲线表现锯齿状振荡，最后使得岩（土）体破坏，变形趋势线仍具有岩（土）分阶段变形的特征。
岩（土）体所处的环境条件（如岩石的含水量）是影响岩（土）体力学性质又一因素。研究表明，岩（土）体结构面在富水后，其强度比干燥时大大降低。如结构面中夹有粘土，富水后结构面抗剪强度可降低3～5倍，其变形趋势线仍具有岩（土）分阶段变形的特征。
6.2.2 滑坡变形过程的阶段性特征
由不同岩（土）构成的坡体在重力作用下发生变形破坏，其变形的过程必然具有岩（土）的变形特征。一般而言，滑坡的变形过程也可划分为三个阶段（图6-7）。
6.2.2.1 蠕滑阶段
滑坡发育的第一阶段，即斜坡上的岩（土）体在重力作用下，应力首先在坡体中结构面（层面、节理、裂缝等）的两端和凸点处集中，并发生蠕滑变形。随着结构面上剪应力增大达到Cmax时，在结构面的端点发生微破裂，并逐渐向下一个结构面端点或凸点发展。坡体表现出缓慢的蠕滑变形。蠕滑变阶段的变形特征有：
（1）地表裂缝：在坡体的后部出现横向拉张裂缝，部分巨型滑坡后缘裂缝可因滑坡体的巨大应变积累能力被拉开数十米。
（2）滑动带（面）：在垂直固段蠕变形成剪切变形带（面），并切断应力最先集中的垂直固段。剪切带内的抗剪强度由峰值强度逐渐降低。可见到剪切活动后留下的擦痕、破劈理现象。
（3）滑体变形：在滑坡体的后部和滑带（面）上可见不连续分布的裂缝，变形几乎全部都集中在剪切带上，地表宏观现象不明显。
图6-7 滑坡变形阶段性曲线
6.2.2.2 滑动阶段
滑坡发育的第二阶段。随着剪应力将滑面上的各锁固段（点）逐个剪断，坡体的变形越来越大，表现出变形缓慢增加，此时潜在滑面的强度为滑动面的残余强度，时间应变曲线为光滑的曲线或跳跃式的位移。滑动阶段的变形特征有：
（1）宏观地貌形态：显露出滑坡总体轮廓，在纵向上可见解体现象。同时，滑坡周界的裂缝已基本连通，后缘可见拉张裂缝，部分可见前缘鼓胀裂缝。
（2）滑动面：剪切滑带已逐渐形成，滑带可见擦痕、镜面等滑动现象。
（3）发育历时过程：这一阶段发育的时间较长，触发因素对加速滑动发育过程起主导作用。
（4）伴生现象：在滑坡发生过程中，常会出现地下水异常，动物异常、声发射、地物、地貌改变，滑坡后壁或前缘出现小崩塌。
（5）滑坡体的运动状态：滑坡呈匀速位移或缓慢增大，并有逐渐增大的趋势。
6.2.2.3 加速阶段
加速阶段是滑坡发育特征最为明显、变形速率最快、最具可能发生破坏的阶段。当滑动面已基本贯通，滑动面上的残余强度接近滑坡体的下滑力时，岩体处于快速位移状态，位移历时曲线迅速向上扬起。这一趋势继续发展，最终将导致滑坡发生。滑坡加速变形阶段的特征有：
（1）地表裂缝：滑坡体上各种类型的裂缝都可能出现，但变化很快。后缘和侧缘裂缝两边出现滑坎，后壁上常有小崩塌发生。中段很多的拉张裂缝。前段出现扇形裂缝。
（2）滑动面：滑动面已完全贯通，形成完整的滑面。
（3）滑坡的运动状态：滑坡体在重力作用发生滑动，表现为一次或断断续续的多次完成滑动过程。
（4）触发因素的作用：触发因素继续起作用，特别是断断续续发生滑动的滑坡，其触发因素的作用十分明显。
（5）伴生现象：地下水异常、动物异常、声发射等现象继续出现，后壁或前缘的小崩塌明显增多。
（6）发育历时：较短或很短。
6.2.3 滑坡的变形观测的主要内容
6.2.3.1 地表位移监测
滑坡体表面变形观测是通过在滑坡体表面设立观测点，查明滑坡水平、垂直位移的速率及方向，坡体倾斜速率及方向。同时对坡面的变形裂缝进行观测，裂缝观测的目的是查明滑坡的发育状态，位移速率，性质（张性、剪性、压性、产状），裂缝的长度、宽度、延伸方向，有无充填物、充填物含水性以及裂缝两壁的相对位移（图6-8）。
地物变形观测主要是查明建筑物在滑坡体上的变形，开裂裂缝形状及特征，水平位移、垂直位移的速率及方向以及发生变形的时间。
图6-8 滑坡观测内容
6.2.3.2 地下变形观测
地下变形监测也称深部变形观测，监测的内容包括：对坡体内软弱结构面或滑面的位置、埋深、组数的进行监测，确定滑动面（带）上下相对位移速率及方向。通过对监测资料的分析，可确定各滑动面（带）之间的连通性、滑带土的物理性质，为滑坡的稳定性分析提供依据。
6.2.3.3 影响因素观测
影响因素监测主要是对诱发滑坡的因素进行观测，常见的滑坡诱发因数观测有：降水观测，地下水动态观测，地表水观测，地声、地温、地应力、地震等观测，人类工程活动的观测。在这些诱发因素里面，降水观测、地下水观测、人为活动的观测是最常见的内容。
降水观测：是通过在滑坡区域内建立雨量计，观测区域内降雨量的大小，特别注意观测过程降雨量，24小时降雨量，最大小时降雨量。
地下水观测：观测地下水出水点的数量、位置，地下水来源（补给），滑坡体中地下水渗流状态，查明出水点的类型、流量。有条件的地方可观测地下水物化性质，水温、浑浊度、硬度，p H值等。
人为活动观测：主要包括爆破及地震作业观测；工程开挖和工程堆填的观测。
6.2.3.4 宏观地质监测
宏观地质监测是采用地质巡视、简易测量等方法对滑坡进行观测，观测的内容包括：
（1）地表裂缝的分布。
（2）裂缝的扩展、裂缝的性质。
（3）斜坡掉块、滚石。
（4）地表动物异常情况。
（5）地下水出水点数量变化，地下水位变化，地下水流量。
6.2.4 滑坡监测技术方法与手段
滑坡监测技术等在国土资源、铁路和水利水电等部门都有较深入的应用，根据监测对象与内容不同，监测方式、方法和手段也有所不同（表6-11）。常见的监测方法有：
表6-11 滑坡监测常规方法
6.2.4.1 地表位移监测
1）大地测量法
大地测量法的优点是技术成熟、精度高、资料可靠、信息量大；缺点是受地形视通条件和气候影响均较大。大地测量法使用的仪器有：
（1）经纬仪、水准仪、测距仪，其特点是投入快，精度高、监测面广、直观、安全、便于确定滑坡位移方向及变形速率，适用于不同变形阶段的水平位移和垂直位移，受地形限制和气候的条件影响，不能连续观测；
（2）全站式电子测距仪、电子经纬仪：其特点是精度高、速度快、自动化程度高、易操作、省人力、可跟踪自动连续观测，监测信息量大，适用于加速变形至剧变破坏阶段的水平位移、垂直位移监测。该方法在长江三峡库区10多个监测体上得到普遍应用，监测结果直接用于指导防治工程施工。
2）全球定位系统（GPS）观测
全球定位系统（GPS）法精度高、投入快、易操作、可全天候观测，同时测出三维位移量X、Y、Z，对运动中的点能精确测出其速率，且不受条件限制，能连续监测。其缺点是成本较高。适用于不同变形阶段的水平位移和垂直位移监测。我国已经在京津唐地壳活动区、长江三峡工程坝区建立了GPS观测网，并将GPS技术应用在三峡库区滑坡、链子崖危岩体变形监测以及铜川市川口滑坡治理效果监测。
3）遥感RS法和近景摄影法
遥感RS法和近景摄影法适用于大范围、区域性崩滑体监测。根据遥感图片，进行滑坡判断，根据不同时期图像变化了解滑坡的变化情况；利用高分辨率遥感影像对地质灾害动态监测：随着遥感传感器技术的不断发展，遥感影像对地面的分辨率越来越高。例如：美国LANDSAT卫星的TM遥感影像对地面的分辨率为29m，法国SPOT卫星全波段影像对地面分辨率达10m，而美国IKNOS卫星影像对地面的分辨率高达1m。利用卫星遥感影像所反映的地面信息丰富，并能周期性获取同一地点影像的特点，可以对同一地质灾害点不同时期的遥感影像进行对比，进而达到对地质灾害动态监测的目的。近景摄影法用陆摄经纬仪等进行监测，其特点是监测信息量大，省人力、投入快、安全；但精度相对较低，主要适用于变形速率较大的滑坡水平位移和危岩陡壁裂缝变化的监测，受气候条件影响较大。如用于三峡库区大型崩滑体易发区段的划分和预测以及西藏波密易贡高速巨型滑坡分析预测。
4）滑坡变形（位移）观测仪
滑坡变形（位移）观测仪（又称滑坡裂缝计、滑坡变形观测仪）：这类观测仪器很多，结构类型有机械、电子式或机械电子式等仪器，主要用于对滑坡地表裂缝、建筑物裂缝的变形位移的观测，可以直接得到连续变化位移—时间曲线，能满足野外条件下工作的长期性、稳定性、可靠性、坚固性要求。滑坡变形（位移）观测仪适用于野外长期工作，记录到的数据曲线直观、干扰少、可信度高，因此，应用非常广泛。由于滑坡裂缝较多，在滑坡上分布广，因此，所需仪器数量较多，布置分散，每一台观测仪器只反映了一条观测裂缝的位移变形，这也对观测信息的集成传输造成了一定的困难，一般都需要人直接去操作仪器。在滑动出现险情时，有人员不宜接近的缺点。
5）排桩观测
排桩观测是一种简易观测方法。该方法是从滑坡后缘的稳定岩体开始，沿滑坡轴向等距离设一系列排桩（图6-4）。排桩布设一般都埋设在滑坡变形最明显的轴线上。如滑坡的宽度大，可并列地布多排观测桩。排桩的起始点（0点）埋设在滑坡后缘以外的稳定岩体上，将它们为测量的起始点，然后依次沿轴向埋设1号桩、2号桩。各桩的间距10m左右。桩的多少视滑坡后缘拉缝分布的宽度而定。
测量时，分别测量N0→N1、N1→N2—→Ni-1、Ni的长度和相应的桩之间的地面倾角αi，各桩之间长度的变化即反映两桩之间控制裂缝的变化。
6.2.4.2 地下变形监测
1）钻孔倾斜仪
利用钻孔倾斜仪和多点倒捶仪进行监测，主要适用于滑体变形初期的监测，即在钻孔、竖井内测定滑体内不同的深度的变形特征及滑带位置。钻孔倾斜法是监测深部位移的最好办法之一。精度高、效果好、易保护，受外界因素干扰少，资料可靠，但量程有限、相对成本较高。钻孔倾斜仪按探头的安装和使用方法可分为移动式和固定式两类，在滑坡监测中广泛使用。
近几年，随着光纤传感技术的发展，在岩土变形观测上也出现了光纤、光栅传感器，并在滑坡观测上作了一些应用试验。光纤、光栅传感器观测精度高，运行可靠，维护少，在滑坡观测上是很有前景的一种观测手段。同时由于光纤、光栅传感器体积小，传感器需要一种中间介质来实现对滑坡的观测。因此，中间介质的选取、结构样式的设计就十分重要，目前还没有这类专门的成型设计，都是根据滑坡观测的要求和实施条件进行设计，使用的效果存在较大的随机性，安装也很复杂。目前在滑坡观测上使用较少。
2）测缝法（竖井法）
利用多点位统计、井壁位移计、位错计、收敛计、TDR等进行观测。观测方式一般通过钻孔、平硐、竖井进行，观测滑坡深部裂缝、滑带或软弱带的相对位移情况。其特点是精度较高、量程小、易保护，但投入较大、成本高，仪器、传感器易受地下水、气候等环境的影响。目前受仪器性能、量程所限，主要适用于滑坡初期变形阶段，即测量小变形、低速率、观测时间相对不很长的监测。
6.2.4.3 滑坡诱发因素监测
1）地下水动态监测
地下水动态监测包括地下水位和间隙水压监测。利用自动水位记录仪测量水位，这种方法对进行远距离遥测、多点测量及小口径钻孔（仅30mm）很有效。我国正在普遍使用自动水位记录仪。间隙水压力计：在国外，应用间隙水压力计进行滑坡监测已较普遍，但国内尚未普及使用。技术关键是如何实测滑动带中的真实孔隙水压力值，为此牵连到很多安装埋设的工艺技术问题。几十年来各国先后研制了各种形式的间隙水压力测量仪器，如开口立管式、卡隆格兰德型、气动型、液动型和电动型的探头等。
2）气象观测
气象观测技术方面是通过雨量计、蒸发仪等对气象因素进行观测，分析降雨与滑坡滑动的关系。我国大部分地区的滑坡都与降雨有关，所以研究降雨的临界值与滑坡的关系对滑坡问题有非常重要的意义。
3）地声监测
地声监测技术方法是利用测定滑坡岩体受力破坏过程中所释放的应力波的强度和信号特征，来判别岩体的稳定性。最早应用于矿山应力测量，近十几年来逐渐被应用到滑坡的监测中。仪器有地声发射仪、地音探测仪。利用仪器采集岩体变形破裂或破坏时释放出的应力波强度和频度等信号资料，分析判断崩滑体变形的情况。仪器应设置在崩滑体应力集中部位，灵敏度较高，可连续监测，仅适用于研制崩滑体或斜坡的变形监测，在崩滑体匀速变形阶段不适宜。测量时将探头放在钻孔或裂缝的不同深度来监测岩体（特别是滑动面）的破坏情况。声发射技术可作为滑坡挤压阶段、地面裂缝不明显、地面位移难以测出的早期监测预报手段，对崩塌性滑坡具有较高的应用前景，但对其他类型滑坡应用的可能性尚待深入研究。
4）地温观测
地温监测技术方法是利用温度计测量地温，分析温度变化与岩石变形的关系，间接了解危岩体的变形特征。
5）地震监测
由于地震力是作用于崩滑体的特殊荷载之一，对崩滑体的稳定性起着重要作用，应采用地震仪等监测区内及外围发生的地震的强度、发震时间、震中位置、震源深度，分析区内的地震烈度，评价地震作用对崩滑体稳定性的影响。
6）人类相关活动观测
由于人类活动如洞掘、削坡、爆破、加载及水利设施的运营等，往往造成人工型地质灾害或诱发产生地质灾害，在出现上述情况时，应予以监测并停止某项活动。对人类活动监测，应监测对崩滑体有影响的项目，监测其范围、强度、速度等。
6.2.4.4 宏观地质调查观测
采用常规地质调查法，定期对崩滑体出现的宏观变形形迹（如裂缝发生及发展、地沉降、下陷、坍塌、膨胀、隆起、建筑物变形等）和与变形有关的异常现象（如地声、地下水异常、动物异常）进行调查记录。
综上所述，目前，国内外滑坡观测技术方法已发展到一较高水平。主要表现在：
（1）由过去的人工用皮尺地表量测等简易监测，发展到可以运用仪器仪表对灾害进行观测，现正逐步实现自动化、高精度的遥测系统。
（2）监测技术方法的发展，拓宽了监测内容，由地表监测拓宽到地下监测、水下监测等，由位移监测拓宽到应变监测、相关动力因素和环境因素监测。
（3）监测技术方法的发展，很大程度上取决于监测仪器的发展。随着电子摄像激光技术、GPS技术、遥感遥测技术、自动化技术和计算机技术的发展，监测仪器正在向精度高、性能佳、适应范围广、自动化程度高的方向发展。