在進行地質災害勘查施工時
1. 地質災害勘察
現在地質災害防治已經進入實踐階段。這項工作怎麼做?當前呈現的是百花齊放，百家爭鳴的生動局面。現根據著者十餘年來參與這方面工作的經驗總結，粗淺地論述一下這個問題。地質災害防治工作中最關鍵的一環就是地質災害勘察。
1.地質科學實踐領域
首先談一下地質災害防治在地質工作中的地位。1983年著者在河南省地質學會年會的學術會議上曾提出，地質科學有兩大實踐領域，第一個是找寶，這是地質科學從它的形成開始到今天一直進行的一項工作，包括固體礦產資源、液體礦產資源及氣體礦產資源；第二個是防災，防治多種形式的地質災害包括三方面內容：①工程活動中誘發的地質災害防治，工程建設中的設計就是防災措施；②自然地質災害防治，這方面內容很多；③環境破壞和惡化防治，這是一種慢性危害，但是它威脅著人類的生存，也需要進行防治。隨著人類工程經濟活動的發展，地質災害發生愈來愈嚴重，具有成倍增長的趨勢，認識這一點很重要，可以主動地進行防治，減少災害造成的損失。著者在1989年曾經提出「減災就是增產」，只搞有形的增產，不搞無形的防災，有形的增產就被抵消了。所以說，防災具有重大的經濟效益，「減災就是增產」。減災事業，現在受到全世界的重視。
地質工程學原理
2.地質災害的定義
什麼是地質災害?有這樣那樣的定義，其說不一。著者給的定義是：造成人類生命、財產損失的地質事件為地質災害，其不造成人類生命財產損失的地質事件那隻是地質作用，構不成地質災害，自然地質作用它本身就在不斷地發展著，造成人類生命、財產損失的地質事件才構成地質災害。我們的任務就是通過我們的工作避免地質災害的危害和將地質災害造成的損失減少到最低限度。要做到這一點，我們首先要認識地質災害，只有認識了地質災害，才能防治地質災害，也就是說只有認識世界，才能改造世界，才能進行地質災害防治。地質災害勘察就是為認識地質災害工作的。不做這項工作，就去治理地質災害，很可能無的放矢，事倍功半。
3.地質勘察類型及服務對象
為了認識地質災害，我們已經開展了大量的地質災害勘察工作，探討了地質災害的形成規律、機制、理論，為鑒別地質災害提供理論依據。我們要充分利用已取得的基本理論和技術來鑒別是不是地質災害、地質災害形成過程、機制、危害及防治方案。我們怎樣開展這一系列工作呢?主要的手段是進行地質災害勘察。要認識地質災害，必須進行地質災害勘察，但是目前的地質災害勘察報告是五花八門的，很多是不符合地質災害勘察要求的。為了弄清地質災害勘察概念，我們必須弄清地質勘察類型和內容，為了簡明地闡述這個問題，歸納如表14-1。
表14-1 地質勘察類型及內容
表14-1所列的區域地質勘察又叫做區域地質普查，這項工作是探討地質構造區域規律，為規劃服務，為找礦規劃也好，為工程建設規劃也好，為國土整治規劃也好，都必須在認識區域地質構造發育規律基礎上來做；礦產資源勘察工作目標是為尋找某一種礦產資源，評價礦產資源賦存條件、儲量及開采條件，它是為工業建設服務的；工程地質勘察是工程地質工作者最熟悉的一項工作，它的工作內容是勘察工程地質條件，特別是不良的工程地質條件，為工程建設規劃、設計和施工服務，防止工程建設人工誘發地質災害；最近提出來的地質災害勘察是為地質災害防治服務的。
4.地質災害勘察的基本內容
地質災害勘察的基本內容包括6種：
（1）調查地質災害和孕災體分布范圍及規模；地質災害已經發生了，它的分布范圍和規模可以直接調查。對於已經有前兆，還沒有發生的應該作出預測，如果發生時，它的影響范圍和規模可能有多大為災情評估和預測做准備。
（2）已產生的地質災害災情調查及將要產生的地質災害災情預測和評估；
（3）地質災害產生原因、變形體或災害體結構、運動機制、變形趨勢預測（穩定性、影響范圍）調查研究；
（4）工程治理可能性研究（外動力作用——可治；內動力作用——難治）。
地質工程學原理
著者看到有一些地質災害勘察報告，特別是地質部門提供的地質災害勘察報告，在災情評估和預測問題上說不準，有的做得很大，有的做得很小，現在我們對變形體穩定性如何評價還有一些辦法，但是將來它一旦成災時的影響范圍有多大，這個問題目前研究還不多，這就影響到災情調查和預測，所以說災害產生的規模和影響范圍是地質災害勘察中的重要內容之一，災情調查和預測評估工作是地質災害勘察與其他類型的地質勘察的主要區別之處，是地質災害勘察的重要內容之一。沒有災情不好說該防治還是不該防治。災情包括經濟損失、社會影響及對環境的破壞，即常說的三大效益，災情評估應該包括這三個方面內容，這是地質災害勘察的獨特的地方，一定要認真做好。
第三方面內容是孕災條件、孕災體特徵、成災原因分析、變形體或災害體結構、運動機制、變形趨勢預測（穩定性、影響范圍）的研究。這是地質災害勘察的核心工作，這對研究防災方案來說是很重要的一環。有了這方面內容，我們才能進行工程治理可能性研究。工程治理可能性應該分別看待，比如說，外動力誘發的，包括人類活動和地質外營力誘發的地質災害，工程可以治理；內動力造成的，比如斷層活動，地震誘發的地質災害，一般來說是很難治理的，有的是無法治理的，可以採取躲和抗的辦法來防災，如地震，躲，有時也沒有辦法躲，我們可採取抗震設防來防災。外動力作用形成的地質災害也不都是要治理或值得治理的，防災方案有兩種，一種是抗和躲，進行工程加固和居民點搬遷，這種情況一般是經濟效益和社會效益都很低，治理投資很大還不如搬遷和適當地加固，如四川省雲陽縣東大井滑坡，災情很嚴重，但是治理的效益很低，而且三峽水庫建成2000年蓄水時，這個村子就要淹沒，顯然，治理是不合理的，還不如提前投資搬遷，這是合理的。搬遷、躲避和工程治理主要決定於防治效益。防治效益，前面已經提出過，包括經濟效益、社會效益和環境效益。經濟效益比較具體，好論證。社會效益比較復雜，牽扯到政治和文化，比如說，西藏有一個瓊結縣，正在受到泥石流的威脅，但是防治的經濟效益不大，可是社會效益很大，藏族的很多名勝古跡在那兒，松贊干布和文成公主合葬的大墓也在那兒，社會效益很重要，這個點就必須防治。還有環境效益，也很重要，要綜合判斷來確定該不該治。
另外一項勘察內容是變形監測。著者多次談到過這個問題，著者的意見是在地質災害勘察伊始就要把這項工作做起來。地質災害勘察工作至少需要一年時間，我們利用這一年時間進行變形監測、收集變形資料，對評價災害體或變形體的活動性是非常寶貴的。著者遇到很多情況是，根據計算結果，它是穩定的，可是觀測結果是裂縫還在發展。如鏈子崖危岩體的穩定性，有的計算得出的安全系數是3.7，有的計算得的安全系數是1.7，誰也沒有計算出它不穩定，可是觀測結果是變形繼續在發展。原因在於你的計算模型和計算參數很難選准。計算結果只能做參考，那怎麼辦?我們要尊重監測結果。變形還在發展，說明它是不穩定的，這個結論是可靠的，這說明變形監測是很重要的。第二個變形監測的重要性是監測施工過程的安全性，防止施工過程中產生意外事故。第三個重要意義是檢查治理效果。你說治理好了不行，要看治理的實際效果。效果檢驗不是一年半年就行的事，需要經過一段時間檢查。比如說，豆芽棚滑坡經過治理後變形明顯減小，但是還在微弱地活動，現在又在產生反彈，是否是變形就完了呢，還要繼續進行觀測。韓城電廠治理完工了以後，確實是不動了，後來又動了，這個問題應該引起重視，這是地質災害勘察的基本內容。
下面再談一下地質災害勘察報告編寫內容。1995年著者審查了6個地質災害勘察報告，比較合乎要求的只有一個，原因是沒有規范，著者認為地質災害勘察報告基本內容還是可以提出來的，有下面幾個部分：
第一部分：闡述地質災害發生過程及歷史，災情調查及預測評估結果（直接的和間接的損失，經濟、社會和環境損失和破壞）；
第二部分：闡述地質災害形成的環境地質條件（氣象、水文、地理地貌、地質等）；
第三部分：地質災害區域特徵、可能產生的地質災害規模、孕災體（變形體）結構、邊界條件、物理力學參數，地質災害成因、成災因素、變形機制、穩定性分析、運動過程和影響范圍預測；
第四部分：論述治理的必要性：根據治理的經濟效益、社會效益、環境效益分析論證；論述治理的可能性；論證防災方案；
第五部分：結論。
2. 地質災害防治中的違法行為有哪些如何處罰
地質災害防治是指對由於自然作用或人為因素誘發的對人民生命和財產安全造成危害的山體崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等地質現象，通過有效的地質工程手段，改變這些地質災害產生的過程，以達到減輕或防止災害發生的目的。地質災害防治工作實行預防為主、避讓與治理相結合的方針，按照以防為主、防治結合、全面規劃、綜合治理的原則進行。縣級以上人民政府地質礦產主管部門對本行政區域內的地質災害實行統一監督管理。各級人民政府應當加強對地質災害防治工作的領導，並將其納入國民經濟和社會發展規劃。地質災害防治的重點區域是城市、農村和其他人口集中居住區、大中型工礦企業所在地、重點工程設施、主要河流、交通干線、重點經濟技術開發區、風景名勝區和自然保護區等。地質災害防治中的違法行為主要有以下6個方面：
建設單位不履行地質災害評估義務、不履行地質災害治理工程施工義務等。依照《地質災害防治條例》（國務院令第394號）第41條的規定，對上述違法行為，由縣級以上地方人民政府國土資源行政主管部門責令限期改正；逾期不改正的，責令停止生產、施工或者使用，處10萬元以上50萬元以下的罰款；構成犯罪的，依法追究刑事責任。
單位或者個人對工程建設等人為活動引發的地質災害不履行治理義務。依照《地質災害防治條例》第42條的規定，對上述違法行為，由縣級以上人民政府國土資源行政主管部門責令限期治理；處10萬元以上50萬元以下的罰款；賠償對他人造成的損失。
在地質災害危險區內爆破、削坡、進行工程建設等可能引發地質災害的活動。依照《地質災害防治條例》第43條的規定，對上述違法行為，由縣級以上地方人民政府國土資源行政主管部門責令停止違法行為；對單位處5萬元以上20萬元以下的罰款，對個人處1萬元以上5萬元以下的罰款；賠償對他人造成的損失。
在地質災害勘查、評估、設計、施工和監理活動中弄虛作假。依照《地質災害防治條例》第44條的規定，對上述違法行為，由縣級以上人民政府國土資源行政主管部門或其他部門依據職責責令停止違法行為，對地質災害危險性評估單位、地質災害治理工程勘查、設計或者監理單位處合同約定的評估費、勘查費、設計費或者監理酬金1倍以上2倍以下的罰款，對地質災害治理工程施工單位處工程價款2%以上4%以下的罰款，可以責令停業整頓，降低資質等級；有違法所得的，沒收違法所得；情節嚴重的，吊銷其資質證書；構成犯罪的，追究有關人員的刑事責任；賠償對他人造成的損失。
偽造、變造、買賣地質災害危險性評估資質證書，地質災害勘查、設計、施工和監理資質證書。依照《地質災害防治條例》第45條的規定，對上述違法行為，由省級以上人民政府國土資源行政主管部門收繳或者吊銷其資質證書，沒收違法所得，並處5萬元以上10萬元以下的罰款；構成犯罪的，依法追究有關人員的刑事責任。
侵佔、損毀、損壞地質災害監測設施或者地質災害治理工程設施。依照《地質災害防治條例》第46條的規定，對上述違法行為，由縣級以上地方人民政府國土資源行政主管部門責令停止違法行為，限期恢復原狀或者採取補救措施，可以處5萬元以下的罰款；構成犯罪的，依法追究有關人員的刑事責任。
3. 地質災害防治管理
地質災害防治管理，是指地礦行政管理部門對地質災害防治工作進行監督管理。各地區、各部門和各行業都有做好各自職責范圍內的地質災害防治工作的義務。地質災害防治管理的基本內容主要包括以下幾個方面：①編制並組織實施地質災害防治規劃、計劃；②劃定地質災害危險區並對其監督管理；③管理建設項目地質災害勘查、評價工作；④制定有關標准、規范；⑤組織開展地質災害監測、預報；⑥負責地質災害防治工程承擔單位的資質管理；⑦進行地質災害責任鑒定和糾紛調處。
（一）編制並組織實施地質災害防治規劃、計劃
我國地質災害分布廣泛，災情嚴重。地質災害防治工作涉及很多方面，開展這一工作必須動員全社會的力量。為了避免工作重復、交叉和相互脫節，需要統一規劃，分級、分部門實施。所以編制地質災害防治規劃是地質災害防治管理的重要內容之一。編制地質災害防治規劃的主要任務是明確地質災害防治的目標，各時期的工作重點，各地、各部門的職責，應該採取的主要措施和方法，一定時期內需重點發展的防災技術手段等。
地質礦產部曾於1989年組織編制了《全國地質災害防治工作規劃綱要（1990～2000年）》，1990年，地礦部、國家計委、國家科委聯合轉發了這個綱要。1991年地礦部開始在全國范圍內部署分省區的1:50萬以地質災害為主要內容的地質環境調查、區劃工作。這一工作將於2000年基本結束。屆時將重新組織編制《全國地質災害防治工作規劃》。各級人民政府地礦行政主管部門應組織開展地質環境及地質災害調查，掌握地質災害的發育、分布規律，圈定地質災害多發區，查明危害嚴重的地質災害點及其可能的危害程度、目前災害體的穩定狀況等。在此基礎上，結合上一級的地質災害防治規劃，按各地質災害點的危急程度、可能的危害大小，區分輕重緩急，編制地質災害防治規劃、計劃。按照「自然形成的地質災害，誰受益，誰出資，人為引起的地質災害，誰誘發，誰治理」的原則將防治工作落實到各有關部門、單位或個人。地質災害防治規劃報同級人民政府批准（同時報上一級地礦行政主管部門備案），納入當地社會經濟發展計劃，地礦行政主管部門負責規劃的組織實施。對規劃執行情況進行嚴格監督。
（二）劃定、管理地質災害危險區
將明顯可能受地質災害嚴重威脅的區域劃定為地質災害危險區，對危險區進行建設限制和人為活動限制並編制必要的防災預案，是世界各國進行地質災害防治管理的一項重要內容。
各級地礦行政主管部門應當根據調查，將明顯可能受地質災害嚴重威脅的區域劃定為地質災害危險區，經所在地區人民政府批准後向社會公布。地質災害危險區劃定、公布以後，地礦行政主管部門應該根據公布的危險區范圍在周界上，特別是周界的道路旁設立明顯的危險區標志，如樁、牌等。同時加強對地質災害危險區的監督管理。
（1）在造成災害威脅的地質災害體未能得到有效治理，災害威脅尚未解除前，危險區內禁止開展任何建設活動。若確需開展建設的，其建設方案中必須包括切實、有效的防災措施並經地礦行政主管部門審查認為足以抵禦地質災害威脅，方可開展建設。這樣做的主要目的是防止工程建築遭到已有地質災害的威脅。
（2）地質災害危險區內禁止任何可能加劇、誘發地質災害的活動。如在崩塌、滑坡危險區內進行削坡、填土、開挖水渠等活動都應禁止。在岩溶塌陷危險區不能超量開采地下水。
（3）責成危險區所在鄉級人民政府編制地質災害危險區防災預案。防災預案必須明確：災害體動態監測機構和人員、防災預警的判據、預警發布機構及負責人、預警信號、撤離路線等。
（4）責成有關部門、單位編制危險區地質災害防治方案，經地礦行政主管部門審查批准後實施。地礦行政主管部門要對方案實施情況進行監督檢查。
（三）建設項目地質災害勘查、評價管理
由於建設工程選址不當和人類活動對地質環境的破壞，使崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等外動力地質現象，對人類生命財產造成危害而成為地質災害。例如湖北省巴東縣城新址曾幾次出現滑坡，造成嚴重的經濟損失和人員傷亡，主要原因就是縣城搬遷選址時未進行地質災害勘查，將新縣城選在一古滑坡體分布區。1994年四川省武隆縣由於小煤礦開挖崖腳引起雞冠嶺岩崩，造成烏江斷流，經濟損失高達8億元。所以，必須在工程建設前進行地質災害勘查評價，以防工程選址不當或工程活動誘發地質災害。因此，建設項目地質災害勘查、評價管理是地質災害防治管理的核心內容。只要抓住這個環節就等於從災害發生的「源頭」上把住了關。實現真正的「以防為主」。
建設項目地質災害勘查、評價管理包括以下幾個方面的內容。
（1）評價單位的資質管理。即承擔評價工作的單位必須具備地礦行政主管部門批準的地質災害勘查評價資質。
（2）勘查、評價報告管理。沒有經地礦行政主管部門批准同意的地質災害勘查評價報告，不能作為建設依據，有關部門不得批准該建設項目。
（3）監督防治工程和實施。可能誘發地質災害的工程建設項目中必須包括地質災害防治工程和設施。而且地質災害防治工程、設施必須與主體工程同時設計、同時施工、同時驗收和使用。地礦行政主管部門要負責建設項目中地質災害防治工程的驗收工作。
（四）制定有關標准、規范
為了使地質災害防治工作有章可循，嚴格監督管理，制定和頒布有關標准、規范是十分重要的。這些標准和規范主要包括：①地質災害勘查技術標准；②地質災害防治工程技術標准；③地質災害災情統計標准；④地質災害防治效益評估標准；⑤建設項目地質災害勘查、評價技術要求。
（五）組織開展地質災害監測、預報工作
我國政府現有的財力不可能對所有地質災害體都進行治理，對大部分地質災害體，只能加強監測、預報，以避免因地質災害造成人員傷亡，盡可能減輕經濟損失。所以，地質災害監測、預報工作尤為重要。各省（區、市）地礦行政主管部門應根據當地的實際情況，制定地質災害監測、預報管理辦法；根據地質災害調查結果，確定各自的監測、預報重點。然後，根據災害體所在的位置、威脅的對象，將災害監測工作任務落實到具體的部門、單位。對危害很大，可能造成大量人員傷亡和財產損失的危害點，要由專業隊伍進行監測；其他災害點，由災害點所在鄉、鎮設立地質災害監測組，由鄉鎮負責，選派工作認真，有一定知識和專業技能的責任心強的村民為監測員，對每個監測員進行地質災害防治知識培訓，制定崗位責任制，在專業技術人員的指導下開展群眾性簡易監測。
鑒於地質條件本身的發展變化以及降雨、人類活動等影響，每年都會出現新的災害和隱患，各級地礦行政主管部門應組織力量在每年汛前對地質災害嚴重的地區進行調查，汛期加強監測，汛後進行復核，及時掌握災害體的變化情況，提高預報的准確性、預防的實效性。
當發生重大地質災害事件時，市（地）、縣級地礦行政主管部門要在24小時內向省級地礦行政主管部門報告，特大地質災害事件要同時報國務院地礦行政主管部門。發生地質災害時，地礦行政主管部門應組織有關人員赴現場進行調查，了解災害的形成原因、發展趨勢，提出治理對策。
（六）審定地質災害防治勘查、設計、施工、監理單位資質
地質災害防治工程是一項不同於一般道路、橋梁及城市建設的特殊的地質工程。必須在充分掌握地質災害的形成機制、發生發展規律的基礎上實施治理工程才可能對症下葯，取得有效的治理效果。所以，對承擔地質災害防治勘查、設計、施工、監理工作的單位的素質有特別的要求。國務院賦予地礦主管部門負責地質災害勘查、設計、施工、監理單位資質管理的職能。地礦主管部門已頒布實施了《地質災害勘查－設計單位資質管理辦法》、《地質災害防治工程施工監理單位資質管理辦法》、《地質災害防治工程施工監理辦法》；目前，正在制訂地質災害防治工程施工單位資質管理辦法。按現行管理程序，申請地質災害防治工程承擔單位甲、乙級資質的單位由其上級主管部門推薦，經所在省（區、市）人民政府地礦行政主管部門審核，報國務院地礦行政主管部門審批。申請丙級資質的單位由其上級主管部門推薦，經所在省（區、市）人民政府地礦行政主管部門審批，報國務院地礦行政主管部門備案。
國務院地礦行政主管部門對地質災害防治工程承擔單位資質實行年度審核制度；除對單位的資質管理以外，還負責地質災害防治工程施工監理工程師的資質審批工作。各級地礦行政主管部門要加強地質災害防治工程承擔單位及監理工程師的資質管理工作，嚴禁任何單位承擔與其資質不相適應的地質災害防治工程，以保證工程質量，確保人民生命財產安全。
（七）地質災害責任鑒定、糾紛調處
對地質災害防治，實行「以防為主」的方針。自然作用形成的地質災害實行「誰受益、誰出資」的原則，即受災害威脅，開展防治工作後能受益的部門、單位和個人出資開展防治工作。對人為活動誘發的地質災害則由責任者負責治理。由於地質災害成因十分復雜，很多情況下，不易分清是自然成因還是人為誘發，實際上不少情況是兩種因素的疊加作用。所以，在責任不清的情況下，各級地礦行政主管部門應根據各自許可權進行地質災害的責任鑒定。在充分調查、勘查的基礎上，弄清災害發生的真正原因，各種因素在災害形成中所起的作用大小，進行災害糾紛調處。
注釋
4. 地質災害防治的工作步驟
1.查明地質災害的特徵及致災的地質環境條件
地質災害防治工程不同於一般建築工程，它是控制地質作用和改造地質體的特殊工程。工程措施的選擇、工程布置、結構設計和施工要求等都要以地質災害的發育情況及其防治要求為依據，所以必須做好勘查工作，准確查明地質災害的特徵及致災的地質環境條件，包括致災地質作用的性質、原因、變形機制、邊界、規模、活動狀態、穩定狀況、危險程度，以及所處的地質環境條件（如岩土體特性、地下水及降雨情況、地震情況等），並預測評價可能造成的危害（包括可能受災的人、物或設施的位置、數量、規模、價值及可遷移程度等）。
2.確定地質災害防治目標
地質災害防治目標包括形象目標和安全目標。形象目標是指防治對象的部位、范圍；安全目標是指經過工程防治所應達到的安全標准。明確防治目標是地質災害防治工作的重要環節。
確定防治對象的范圍，一般應以致災地質作用的活動單元為界，作整體考慮，不宜隨便切割取捨。但在總體范圍內，則應視地質災害險情的輕重緩急劃分出重點與一般，或主要與次要的不同部位，並加以區別對待。
對於防治工程應達到的安全標准，應根據所欲保護的受災對象的重要性及可撤離程度，國家的財力水平和有關的工程規范合理確定。關鍵是適度，既不能標准過低、治而無效，又不能過分追求高標准，浪費國家資金。但對一個防治對象的不同部位或不同影響方面，也可以區別對待。
3.經多方案比選確定防治工程方案
對任何一處地質災害的防治，為達到穩定變形地質體和控制致災地質作用的目的，常有多種工程方案可供選用。工程方案的選擇是否合理常常影響到防治工程的效益。因此，必須進行多方案的慎重比選，從中選出最好的方案。方案比選的依據是地質有效性、技術可行性和經濟合理性。所謂地質有效性，是指能有效地達到穩定變形地質體或控制致災地質作用的目的，而又不會引起其他不良地質後果。所謂技術可行性，是指在技術方法、施工設備、材料及施工條件等方面不存在大的困難。經濟合理性是指投資相對較低，較易承受。這三者要相互結合，綜合考慮。對於重大地質災害防治工程，需進行專門的可行性論證。
4.地質災害防治工程的施工
選擇合適的施工方法，既能順利地完成本身的施工任務，又不至於因施工擾動而對變形地質體造成新的破壞。對每種新的或有破壞性的施工方法，採用之前都要進行方法（工藝）試驗。
施工程序包括防治工程總體的階段程序和具體防治工程單元的施工程序。每處防治工程的效果並不是都能一次性預見的，防治工程對變形地質體的長期擾動效應也不一定能很快暴露出來，有時需要通過局部或前期工程實踐才能有把握地確定下一步工程的做法。所以，地質災害防治工程的施工要分階段進行，以便根據前期效果修改後期工程設計。在施工中遇到地質情況與設計所預計的不同或發生新的變化時，應及時修改設計，使施工設計或工程結構設計能適應新的地質情況。
5.地質災害及其防治工程的監測
地質災害的發展情況需要通過監測才能較准確地掌握，地質災害防治工程的效果也需要通過監測對比才能反映出來。因此，必須重視和加強地質災害監測工作，使之貫穿於地質災害防治工作的始終。監測內容應根據地質災害的性質及防治措施而定，監測方法以經濟實用為原則。監測網一經建立，就要按預定計劃持之以恆地監測，並及時整理、分析監測資料，定期進行動態評價，發現險情及時上報。
5. 地質災害防治工程的經濟學原理
一、地質災害防治活動的產品
在人類的物質資料生產過程中，勞動首先是人與自然之間的過程，是人以自身的活動來引起、調整和控制人與自然之間的物質變換過程。地質災害防治活動，包括預測地質災害發生的可能性，興工動料構築減災工程都是引起、調整和控制人與自然之間的物質變換過程。
在地質災害的定義中，人類的生命和財產遭受了危害，生產和生活活動受到了阻滯，資源和環境受到了破壞，這時成災區范圍內人類的生命、財產、生產及生活活動、資源和環境稱為承災體。地質災害防治活動是以提供承災體安全為產品的經濟活動。我們把通過地質災害防治活動提供的承災體安全稱為安全品。
地質災害防治活動產出的是安全品，安全品的價值不是在市場競爭中通過價格得以實現。假設決定對某一泥石流易發區進行勘查，即決定投入資金進行勘查。經過招投標競爭，甲企業以100萬元勘查工程價款中標。經勘查得出結論，年內有暴雨，且暴雨必定引發特大型泥石流。承災體為一座工廠，其全部財產，重置價1000萬元，20戶居民，其全部財產200萬元，該區再無其他財產。經科學分析，若無防災工程，也不遷移，則暴發泥石流時，居民財產百分之百被毀，即200萬元；企業財產50%受損，即500萬元。若遷移居民和企業，需耗費500萬元，若興建防禦工程，至少需2000萬元，我們選擇轉移居民和企業財產的做法。假定甲企業得出的結論和損失分析是正確的，那麼，減災工程的經濟效益是（200×100%+1000×50%-500-100）÷（500+100）＝16.66%，安全品的價值實現了700萬元。也就是說，如果不投入資金進行減災活動，承災體的損失將是700萬元，而減災活動的結果是使承災體獲得了安全，支出的是500萬元遷移費用和投入的100萬元勘查費用。以絕對數表示的經濟效益是100萬元。在這個例子中，如果承災體不是一個工廠、20戶居民的財產，而是一個城區的500戶居民，10個工廠，一所學校，其價值分別是5000萬元、10000萬元和300萬元，而遷移費用2000萬元，泥石流毀損各工廠和居民財產的百分比不變，毀損學校財產的價值為三分之二。此外，災後治理發生的費用也是災害發生的損失，設為210萬元。那麼，我們選擇興建防禦工程，這時按已有的經濟效益定義，投資的經濟效益是（5000+5000+200+210-2000-100）÷（2000+100）＝386.19%。即不投資進行減災活動，承災體的損失是10410萬元，投資防禦後承災體獲得安全，這個安全是以2100萬元的投入換來的，安全品實現的價值是10410萬元，其凈效益為10410-2100＝8310萬元。由此可以看到，安全品的價值就是承災體在受到地質動力作用時最大可能損失的價值；安全品的價值，不論是轉移了承災體還是通過防治工程使災害體消失了危害之勢，只要承災體獲得了安全，安全品的價值就實現了。
二、安全品生產活動的特殊性
（一）產品用途的單一性
地質災害防治活動的勞動對象是客觀地質體。人們根據已有的認識，對客觀地質體進行勘查，當然首先是可能成災的區域，尤其是成災嚴重的區域。為了保證承災體的安全，經過論證，對於極易成災，且一旦成災，則災度很高的點要興工動料建造防禦工程，改變地質體應力狀態。就過程而言，對客觀地質體的認識是勘查過程，這與地質勘查一樣。正是這一點決定了地質災害勘查企業多來自於地質勘查行業。對於興建工程，地質體改變應力狀態這一階段又類似於建築業，興工動料，生產單件性產品。雖然少數減災工程除了具有減災功能外，還可以結合具體條件綜合開發其他產品，但我們的目的是防止地質災害發生，遇有這種情況可以分開評估。
（二）安全品是一種公共物品
承災體是寬泛的概念，我們不能排除防治區域內任何人及其所有物從地質災害防治中獲得安全，也不會因為區域內多有一個人及其所有物而使另外人及其所有物的安全受到威脅。因此，地質災害防治活動的產品具有公共物品的屬性。安全品的公共性決定了由自然因素引發的地質災害防治活動的出資人必為政府，包括中央政府和地方政府。
（三）安全品生產活動中資金運動的特殊性
工業的資金，從用貨幣在市場上購進生產要素開始，經過生產過程生產出產品，再用產品從市場交換回貨幣資金，這樣一個過程又一個過程循環運動。其中一個環節受阻，整個資金運動就會停止。事實上，地質災害防治活動也要接續不斷地完成這4個環節，防治活動才能不斷地進行下去。我們來分析資金運動過程的特殊性。
1.決定生產過程是否進行的是業主
從事地質災害防治活動的企業，用貨幣資金從市場上購進生產要素，獲得具有專業知識的勞動力和勞動手段，為勘查活動做准備，這一環節與工業企業沒有差別。完成生產准備之後，資金進入生產過程。勞動力與勞動資料結合作用於勞動對象，對客觀地質體可能發生地質動力現象的情況獲得認識。一般要做出三種選擇，一是成災可能性很小，即使成災災害損失很小，不必採取預防措施；二是成災可能性較大，災害損失也較大，但種種原因使得興建工程，改變客觀地質體的應力狀態並不經濟，這時可選擇轉移承災體；三是必須興建防災工程。做出決定之前，需要進行方案比選的效益分析。做完選擇並實施後，生產過程就結束了，資金進入了產成品狀態，這一環節與工業企業也沒有差別。但在生產過程進行之前，生產要素進入企業之後，與工業企業不同，勞動對象不像工業企業那樣，購進材料加工處理，購進什麼材料，從哪裡購都由企業自己決定。地質災害防治企業對自然地質動力現象進行勘查之前，要通過國家有關部門的認可才能進行。這是資金運動過程中與工業企業的資金運動在空間位置確定上的差異，是地質災害防治活動特有的經濟關系的反映。
2.產成品沒有實物形態
工業企業的生產過程結束，產成品有時要在企業留滯一段時間。產成品一般是實物形態。地質災害防治活動企業產出的安全品不會在企業留滯，沒有實物形態，具有信息產品的特徵。
3.「驚險的一躍」在生產過程進行之前
工業企業的產成品要在市場出售換回貨幣資金。這一環節完成，資金就完成了一個循環，一個產品的物質生產過程也就完成。這一階段是價值實現階段，這是一個十分重要的環節，馬克思說這是「驚險的一躍」。產品是否適應市場需要，產品的質量性能，產品個別勞動與社會平均勞動的差別，都要在這一環節上表現出來。如果產品不是社會所需要的產品，那麼就賣不出去，產成品就完不成「驚險的一躍」。如果產品的質量、性能不高，那麼買者就不願買，或低價賣或銷售不暢，完成「驚險的一躍」就很困難。產品的價格要以市場上的價格表現出來。售價與成本之差是產品生產者的利稅，如果售價高於成本，那麼產成品轉化為貨幣資金，也就大於投入的生產要素成本，否則轉化的貨幣資金或等於或小於投入的生產要素成本，企業就沒有利潤。地質災害防治活動企業的產成品是安全品，一經生產出來，立即就被承災體的所有者或佔有者、使用者直接享用，看不到直接的驚險一躍過程，沒有產成品直接轉化為貨幣資金的過程，即不是用產成品直接在市場上交換成貨幣。但是地質災害防治活動要繼續下一生產過程就必須獲得貨幣資金的補充，誰來補充？這一問題涉及地質災害防治活動特有的經濟關系：自然地質災害應由政府投入貨幣資金，人類直接誘發地質災害應由誘發者投入資金。盡管地質災害防治活動的產成品沒有直接的「驚險的一躍」過程，但仍有產品質量和個別成本與社會成本的差別問題存在。顯然，對地質動力現象的產生、發展和變化認識結論常與實際不符，則必失信於人，企業要在「驚險一躍」中摔傷。如果減災投入比承災體的損失還大，那麼減災企業的繼續存在就沒有意義，「驚險一躍」之後也就難以再獲得出資人的投資了。然而，對於出資人來說，從事地質災害防治活動的企業對地質動力現象的產生、發展和變化認識結論與實際相符的程度卻是投資產生效益的關鍵之一。因而從事地質災害防治活動的企業的「驚險一躍」不在產品生產出來之後，而在資金投入之前。信譽程度、企業等級是地質災害防治效益的分析指標。
4.社會財富總量即時不增
在市場經濟中，一般經濟活動在「看不見的手」的指揮下，自覺不自覺地從自然界獲取物質和能量，增加社會財富。而地質災害防治活動是動用已經獲得的社會物質財富防止更大量的已經形成的社會物質財富損失，其基本出發點和歸宿是如何減少災害給社會經濟和資源帶來的破壞與損害。這個特性說明，除非結合其他以經營為目的的工程或間接影響，一般的，地質災害減災工程沒有資金迴流量，投入資金的成本都會被安全品的價值即時抵消。
三、地質災害防治工程經濟效益的再定義
按經濟效益的通常定義，地質災害防治工程經濟效益常被理解為投資者投入資源，地質災害防治企業生產出安全品的可能損失與投資者投入的資金之比。假定這樣理解准確無誤，那麼表述方式可以多樣，可以用絕對數的方式表達為可能損失減去投入資金的差額，也可以用資金利稅率、產值利稅率的方式表達為相對數。為便於與其他行業比較，採用資金利稅率的形式最好。至於地質災害防治企業本身的經濟效益，同建築企業相似，是減災投入經濟效益之外的另一回事，但減災企業是實現減災經濟效益的載體。像假定的例子一樣，針對特定的災害地點防治投入的效益是單個投資項目的效益。評價單項投資的效益，重要的是找到兩個數值，一是如果發生災害，承災體的最大可能價值損失有多大，二是項目的投資。有了這兩個指標，單項投資的效益就可以評價了。
但是，按經濟效益通常的定義，投入是對生產產品的投入，產出是生產活動的直接結果，而在上面的理解中，投入沒有疑問，可是產出就有問題了。安全品的價值獨立於地質災害防治活動過程之外，並且在地質災害防治活動之前就已經存在了，因此在理論上說不通，這種理解還存在偏差。
補償定理及其推論從整體著眼使得資源配置更優，已經不再局限於具體的生產過程，而是對比決策的社會凈收益，而且個體資源配置優劣必須以整體資源配置優劣為前提。所以，可以依據補償定理及其推論，把經濟效益定義的內涵和外延擴大。我們把不進行投入，也沒有產出的決策稱為不作為決策或零決策。至此，我們可以把經濟效益定義為：相對於零決策的決策產生的社會凈收益。如果定義為相對於零決策的決策產生的社會凈收益和資源投入的和與資源投入的比也一樣，只是表述方式不同，在我們的評價模型中還是採用資金利稅率的形式。顯然，這樣的定義包含了通常的經濟效益定義。
這樣定義的經濟效益給出了經濟效益評價的方法。獲益者可以補償損失者，即使實際補償沒有發生。凈效益最大，也就是收益與總費用之差最大，或總收益與總費用之比最大。由此可見，上面樸素理解的經濟效益定義，雖然理論上有偏差，但計算式仍然正確。用補償定理推論來表述地質災害防治工程經濟效益十分順暢。就單個地質災害防治工程來說，把投入資源看成一種損失，沒有資源投入時的損失為可能損失X1，有資源投入時的損失為投入的資源X2，兩種政策下效益的最低水平為X1-X2≥r（r是在評價區域內與等量資金可以獲得的平均利稅額），或（X1-X2）/X2≥R（R是評價區域內的年平均資金利稅率）。
四、地質災害防治工程的區域經濟效益
補償定理及其推論，不僅為定義經濟效益提供理論基礎，而且也為我們提供了評價區域地質災害防治工程經濟效益的簡單易行辦法。如果把可能損失按大小排隊，再把減災投入相應的列出來，那麼每一個項目都有一個經濟效益。現按經濟效益從大到小依次排隊，當經濟效益小到等於其他行業資源投入的平均的資金利率時，大於或等於這個經濟效益水平以上所有項目所需資源投入之和，即為當期政府應投入的資源數量。政府投入這樣的資源量在宏觀上能夠接近實現帕累托效率。這就是說，防治地質災害投入資源的邊際利稅和是遞減的，當邊際利稅和等於其他產業的平均邊際利稅和時，能夠接近於帕累托效率。
由此可以看到，雖然整體投資是由單項投資構成的，但還不能簡單相加求得整體經濟效益。此外，從地質災害防治企業資金運動過程的分析中可以看到，減災活動是否進行是由投資者決定的。按照有關的法律，責任人造成的地質災害損失要由責任人賠償，災後要由責任人治理。自然地質災害的防治要由政府投資。為了查清哪裡易發地質災害，易發程度如何，政府要組織人財物力進行地質災害調查評價，圈定不同地質災害危險等級的區域，其間發生的一切費用都構成政府防治地質災害的投入。對於有地質災害發生危險的區域，政府還要預防監測，預防監測發生的費用也是政府防治地質災害的投入。我們把上述兩項費用統稱為地質災害防治活動的基礎投入。嚴格地說，政府有關地質災害日常管理費用也屬於基礎投入，但是，考慮這部分費用不便於與其他財政支出分開，就不列入基礎投入了。政府的基礎投入加上專項投入是政府對於自然因素導致的地質災害防治的全部投入。基礎投入是地質災害防治區域經濟效益的構成因子，但卻不是單個地質災害防治工程經濟效益的直接構成因子。
6. 在地質災害評價與其他地質調查中的應用
一、地質災害評價與監測
地質災害主要指崩塌（含危岩體）、滑坡、泥石流、岩溶、地面塌陷和地裂縫等。災害的地質評價與監測的目的是為了科學地確定地質體特徵、穩定狀態和發展趨勢，為分析地質災害發生的危險性，論證地質災害防治的可行性和比選防治方案，最終確定是否要治理，採取躲避方案或實施防治工程對策提供依據。
地質災害勘查的任務與內容包括查明地質災害體的特徵及其地質環境以及自然演化過程或人為誘發因素；分析研究地質災害體的成因機制；勘查地質災害體的形態、結構和主要作用因素等，並評價其穩定性；預測地質災害體的發展趨勢，評價其危險性；和進行防治工程可行性論證，提出防治工程規劃方案。
1.工程建築場地的岩溶和洞穴的調查
對於機場、公路及大型工程建築場地，地下洞穴、人防工程嚴重威脅著地面建築的安全。由於地下洞穴或人防工程的存在，引起地表塌陷，地面建築遭受破壞的現象時有發生，這一現象已引起人們的高度重視，如我國北方的一些城市，廢棄的人防工程已經成為城市建設的主要地質災害之一。因此，在工程地質勘查中採用物探方法查明埋藏地下的土洞、人防工程等不良地質現象，對合理地進行地面建築設計和地基加固是十分必要的。
柳州機場在施工過程中發現有數處大小不一的土洞，為確保機場跑道的安全，在跑道位置進行了探地雷達探測。探測中採用了SIR-10型地質雷達，天線頻率為100 MHz。在跑道位置探查出三處洞穴異常。經開挖驗證，均發現有較大洞穴。洞穴在雷達圖像上的反映呈雙曲線形，圖5-4-1為土洞的地質雷達圖像，開挖驗證的實際洞穴如圖5-4-2。這一探測結果，排除了機場跑道的隱患。
溶洞是可溶岩的一種常見的地質現象，溶洞的存在對可溶岩區的工程建築有較大的危害。當岩面覆蓋為易被沖蝕的滲透地層，且岩溶與上覆地層存在水力聯系時，這種水力聯系加速了岩溶發育。當岩溶頂部變薄不能支持上方地層負荷時，就會發生塌落。
圖5-4-3為廣州花都市某地的開口溶洞的探地雷達圖像。該處覆蓋層為細顆粒粉砂，有一定滲透性，其下為灰岩。灰岩面附近岩溶發育，在灰岩面的地質雷達圖像中可見不規則強反射波。強反射波形成的區域內有一組周期短的弱反射波，其特徵與上覆地層反射波特徵類似，這表明灰岩中空洞已被上覆地層沖蝕的土體所充填。由於開口溶洞上方土體已遭沖蝕，因此，其反射波形態特徵與周圍土層的反射波形態特徵不同，表明上覆地層已受到擾動。擾動土層與充填溶洞構成了開口溶洞特徵。這類溶洞使上覆地層承載力明顯降低，容易引起坍塌。
圖5-4-1 柳州機場洞穴的雷達圖像
圖5-4-2 開挖驗證的實際洞穴圖像
唐山市坐落在斷裂活動帶和隱伏岩溶區，在自然和人為因素影響下曾多次發生岩溶塌陷、地面變形等地質災害，給人民生命、財產安全和經濟建設帶來巨大危害。為了查明第四系覆蓋層厚度並確定基岩中溶洞與斷層位置。在唐山市第十中學操場，對曾經發生過岩溶塌陷並已作填石處理的地段開展了人工地震勘探。縱波反射觀測採用1 m道間距，20 m偏移距，12 次水平疊加；橫波反射觀測參數採用1m道間距，20m偏移距，6次水平疊加。
圖5-4-3 某開口溶洞的地質雷達圖像
該區基岩為中厚微晶灰岩夾泥岩，埋深24.2 m。圖5-4-4為該測區縱波剖面圖，圖中，基岩反射波在已知塌陷坑處同相軸缺失，並有錯斷，反映了斷層破碎帶的形態。其他部位基岩反射波同相軸連續，是完整基岩的反映。
圖5-4-4 唐山市第十中學操場岩溶塌陷地震縱波反射剖面圖
2.地裂縫的物探勘查
西安市是地裂縫的多發區，近年來由於頻繁的構造運動及大量抽水等作用，地面及地下常出現地裂縫，嚴重地破壞了地面及地下的各種建築設施。查明地裂縫的存在與否及地裂縫的位置、埋深、下延深度及其走向延伸，對西安地區的城市規劃和建設有重要意義。
為了證實地裂縫是基底斷裂構造向上延展活動的成因機制，開展了淺層高解析度地震勘探，對展布在西安市的十條地裂縫帶布置了垂直地裂縫帶的地震測線，任務是探查地裂縫帶下是否有隱伏的第四紀斷層。
觀測系統為道間距5 m，最小偏移距220 m。儀器參數為：采樣間隔1 ms，記錄長度512 ms或1024 ms，低截頻率90 Hz。
在第四系平均厚度600 m的地層內，存在可連續追蹤的地震反射層有七組，按其反射時間由小到大標記為t1～t7，與鑽孔地質剖面對比，七組反射層與地質層位關系如表5-4-1。
表5-4-1 地震反射與地層關系表
地震勘查結果證明，跨越地裂縫帶的24條地震剖面，均存在有第四紀斷層，斷層面南傾，傾角較陡，南側的上盤下降，北側的下盤上升，其產狀和斷層特性與其上部地裂縫具有的正斷層式差異沉降特徵是一致的，即以地裂縫為界，南側的上盤土體相對下沉，北側的下盤土體相對上升（圖5-4-5）。
隨著反射層t1～t6深度逐漸加深，各反射層所對應的斷距逐漸加大，而不是所有反射層的斷距都相等。這種現象在所有地震剖面上都存在，它反映了第四紀斷裂是基底斷裂繼承性發展，地裂縫是第四紀斷層在地表的出露。
由於地裂縫具有寬度小、埋深變化大和走向延伸較長等特點，因此，高密度電阻率法對地裂縫探測也有較好的效果。西安工程學院採用中間梯度法和高密度電法相結合對西安市地裂縫進行實驗研究。圖5-4-6是在已知地裂縫上的電探綜合剖面圖，由圖可見，視電阻率高值帶不僅反映出地裂縫的位置，而且也反映出其傾向和位錯動情況。該處探槽可見地裂縫F1、F2寬度分別為1 cm和2 cm。可見，高密度電阻率法在地裂縫探測中有較高的解析度。
地質雷達方法對地裂縫的探測也十分有效（圖5-4-7）。地層受剪切和張力作用產生裂縫，造成地層某一位置錯斷。垂直裂縫走向布置地質雷達測量，地裂縫在雷達剖面上表現為同相軸錯斷，其錯斷程度與裂縫發育程度有關，若裂痕沿橫向發育，裂縫內物質電磁波的吸收，也往往造成此部位反射波同相軸局部缺失，其缺失的范圍與裂縫發育范圍有關。
圖5-4-5 跨越地表地裂縫的反射地震剖面
圖5-4-6 地裂縫上的綜合勘測剖面圖
3.滑坡的監測與調查
在滑坡動態監測中，根據岩土的動力學特徵的動態變化與地球物理場變化的相關性研究，可監測滑坡的形成與發展的動態過程，為災害的預測與防治提供參考資料。
滑坡是由岩石的突然崩塌或岩（土）體滑動造成，地質環境各異，成因各不相同。目前用於調查滑坡范圍及隨時間變化過程研究的地球物理方法較多，如用重力測量圈定滑坡范圍，自然電位監測滑坡動態，地溫測量監測與滑坡有關的地下水流動態。放射性、電法、地震、地質雷達測量也是滑坡調查中常用的方法。
圖5-4-7 地裂縫上的地質雷達剖面圖
此外，目前正在進行研究的有：利用岩石破碎時的聲發射與電磁脈沖輻射，採用聲波測量與電磁波測量監測滑坡動態；利用微動觀測監測滑坡體震動頻譜，確定滑坡滑動方向與滑動面蠕變等方法。
圖5-4-8 為電法和地震研究滑坡的實例，滑坡體靠近高加索，由砂質粘土組成，下部為泥岩風化殼。電測深結果將斜坡斷面分三層，上層為滑體（ρ1=13～29Ω· m），中層為風化泥岩，屬滑動面（ρ2=2～4Ω·m），下層是未風化泥岩組成滑床（ρ3=2～12Ω·m）。地震測量結果將滑坡分上、下兩層與滑體和滑動帶相對應（vP=340～360 m/s），下層與未風化泥岩頂部相符（vP=1360～1400 m/s），速度界面只有一個。在滑坡上部電法和地震的上界面十分吻合，而在滑坡底部速度界面高出電性界面，原因是未風化泥岩上部裂隙度增大造成，這種軟弱帶有可能產生新的滑坡。
圖5-4-8 根據地球物理研究結果綜合繪制的電性界面斷面圖
前蘇聯成功的採用氡氣測量判斷坡度的穩定性，圈閉滑坡體並監測滑坡發展的過程。圖5-4-9示出莫斯科列寧山滑坡地區氡氣測量結果，由圖可見，滑動地塊中氡的濃度通常高於周圍的穩定地段。因此，在不同時間系統進行氡氣測量將可監測滑坡從穩定地塊向活動地塊發展的過程，以及趨向穩定的轉變。
4.煤田陷落柱的調查
陷落柱是煤田開采中危害極大的地質災害之一，它通常是由於基底厚層灰岩中古溶洞的塌陷加上煤層蓋層塌落形成的。目前對陷落柱的調查中通常採用的地球物理方法有放射性、電法及人工地震等。
圖5-4-9 俄羅斯莫斯科列寧山一個滑坡上氡氣測量的結果
放射性方法調查陷落柱的根據是地下水在循環過程中由淺部氧化帶溶解的微量鈾，到達深部還原帶並沉澱在陷落柱的空隙帶中，使得鈾的含量高於周圍的岩石。鈾衰變為鐳後在還原條件下易溶於水，含鐳的地下水沿孔隙向上運移到達氧化帶又沉澱在土壤表面形成鐳暈，同時鈾、鐳衰變後形成氡氣異常，氡氣又衰變為210Po核素，因此，通過氡氣測量或210Po測量，可以間接調查陷落柱。通過氡氣測量或210Po測量，可以間接調查陷落柱。一般來講，210Po法在陷落柱上方的剖面曲線特徵為馬鞍形，即陷落柱邊緣上異常曲線出現高峰值，而在陷落柱的中間210Po值較低，但仍然高出正常值。
河北大油村煤礦陷落柱調查以210Po測量為主，配合電測深、甚低頻電磁法、伽馬測量等地球物理方法，取得較好結果。礦區第四紀地層厚80～120 m，其中河卵石厚30～50 m，下部為二疊紀砂岩、粉砂岩、泥岩互層及煤層，礦區已發現兩個陷落柱，其中DX-1已由巷道控制，DX-2剛開始揭露。210Po測量結果如圖5-4-10所示，210Po脈沖數為60的異常值圈定的結果與已知陷落柱的范圍相符，並圈出新的異常區DX-2的范圍。
5.采空區的調查
采空區是由人類活動引起的地質災害之一，它對地面建築和人身安全帶來嚴重隱患。為了研究對采空區的有效探測方法技術，近年來，煤炭科學研究總院和其他一些科研部門對此進行了大量的研究工作。研究成果表明，採用地震勘探、高密度電法、瞬變電磁、地質雷達、鑽孔彈性波CT、α卡法測量法等物探方法對探測采空區都具有一定的效果。由於每一種物探方法的應用都受到探測深度、地形地貌和岩土特徵的影響，因此，各種方法都有其適應范圍，在實際應用中，應根據具體的地質情況和方法的有效性實驗後選擇適用的物探方法。
圖5-4-10 大油村煤礦210Po異常平面圖
高密度電阻率法和地質雷達對埋藏較淺的采空區具有較好的探測效果。石—太高速公路山西平定境內遇有礬土采空區，由於工程治理的需要，在施工前需查明采空區的空間分布和規模。探測區段上部為第四系覆蓋層，以粘土為主，電阻率為20～30Ω·m，厚度為0～10 m不等。底部為石炭系地層，以粉砂岩和泥岩為主，電阻率為50～100Ω·m，厚度較大。采空區由於坍塌、充填物鬆散、潮濕或充水，電阻率與圍岩相比差異較大，呈低阻特徵。其中3號采空區由於採用旁柱式開采，截面積較大，其坍塌也更嚴重，埋深大約為20 m。
由於地形地表條件復雜，在高密度探測中採用了非正規測網，在120 m×100 m2，的范圍內共布設12條測線。點距2 m，極距a=（1～16）·x。圖5 4 11為3號采空區Ⅱ、Ⅲ測線的高密度測量結果圖。由圖可見，除地表局部地形和電性不均勻體形成的向上開口的「V」字型干擾異常外，在其深部（39點下方）有一低阻閉合圈異常，范圍較大，相應埋深也較大，與正常背景電阻率相差僅10Ω· m，在相鄰測線上連續出現類似異常，深度變化不大，該低阻異常由采空區形成，異常下方為采空區位置。
圖5-4-11 3號采空區Ⅰ、Ⅲ測線的高密度測量結果
地震勘探是采空區探測中應用廣泛的方法之一。由於采空區的存在，采空區周圍的應力平衡受到破壞，產生局部的應力集中，采空區圍岩在上覆岩層壓力作用下，經過一段時間後發生變形、破碎、位移和塌落，這使得采空區地震波的特徵與未開采區圍岩地震波的特徵相比發生較大的差異。圖5-4-12為徐州某煤礦煤層采空區實測地震剖面圖。
圖5-4-12 徐州某煤礦煤層采空區實測地震剖面圖
圖中可見，在采空區上地震剖面通常有如下特徵：反射波速度明顯降低；反射波（組）突然中斷，跨過采空區後又重新出現；反射波的波形發生紊亂。
α卡法探測采空區是通過測量地表氡射氣含量大小，區分出地質異常及其異常性質。實驗研究表明，地表氡射氣含量與地下構造有著密切關系，岩層的裂隙、斷層破碎帶、岩石風化帶和鬆散帶是氡氣向地表運移的良好通道，這為氡射氣探測地質問題提供了地球物理條件。在老窖采空區大都存在著一定程度的塌陷冒落和裂隙，采空區上方至地表將會形成裂隙發育帶和鬆散帶，成為氡氣上移的通道，通道上方將出現α粒子強度的明顯異常，依此可推斷采空區的位置及范圍。圖5-4-13為徐州某煤礦煤層采空區區段土氡射氣探測剖面圖，強異常出現在采空區上方。
圖5-4-13 徐州某煤層采空區區段土氡探測剖面圖
6.地震預報中的地球物理方法
地震頻繁發生的地區一般是地殼的薄弱帶和活動帶。深大斷裂是幔源物質上侵和地球脫氣的主要通道，是地震活動的發源地。地震活動又派生出新的構造運動，構造運動產生的裂隙帶是氣體上移的通道。利用地表自由逸出的氣體溶解於水中及吸附於土壤中氣體的濃度變化來監測預報地震，是當前國內外廣泛採用的地震預報方法。研究證實，地震前後由於地應力的變化，可引起地下水中化學成分的變化，特別是水中氣體成分對地應力的反應十分靈敏。因此，水中氣體成分的變化可作為地震發生過程的重要標志，其中汞是對地震前兆響應最為靈敏的有效指標。
1985年11月21日，北京西郊妙峰山發生4.1級地震，震中距北京火車站汞監測井40 km；同年11月30日河北巨鹿發生5.1級地震，震中距汞監測井125 km。據北京火車站觀測井的水汞含量觀測，水中汞濃度有明顯變化，正常情況下，水中汞的平均值為14 ng/L。妙峰山地震臨震前汞濃度達到629.3 ng/L，為平均值的42倍（圖5-4-14）。
圖5-4-14 京西妙峰山、巨鹿地震前後北京火車站觀測井水中汞量變化曲線
由於大地震的發生大多與斷層活動有關，而活動斷層是地表與地殼深部聯系的通道，在活動斷層附近，通過土壤中氡和水中氡測量，可以從地表直接獲得深部構造活動的信息。在山東菏澤，1987年發生7.0級地震，據劉西林和華愛軍1984年進行的8條剖面氡測量結果，認為1987年的7.0級地震和1983年的5.9級地震是北西向定陶—成武斷裂和北東向的解元集—小留集斷裂的共軛斷裂發震，並確定了其產狀和活動程度。
二、在考古研究中的應用
地球物理方法在考古中發揮著重要的作用。通過地面高精度磁測對古遺址分布區內與回填土的磁性差異的探測，可了解遺址的位置、邊界形態及鐵磁性器物的賦存特徵；通過電阻率法、激發極化法、自然電場法、地質雷達等手段了解不同岩土層及各種金屬器物和介質的電性差異；通過地震反射波和地震面波方法探測古墓與周圍介質的彈性差異，探索陵墓地宮的結構和深度的邊界及埋深；利用放射性勘測技術及天然氣態放射性元素氡濃度變化的測量，來了解某些陵墓區或古建築遺址地下結構的分布。物探方法用於考古工作，可實現對古文化的無損探測，提高了考古發掘的准確度。例如中科院地球物理所採用地震面波、高精度磁測、大地電場岩性探測和地球化學測汞對三峽庫區故陵楚墓的探測，准確地確定出故陵楚墓的位置和分布形態，證實了所推測的古墓的存在，為三峽庫區文物搶救保護解決了重要的難題。
1.高精度磁測在考古中的應用
地面高精度磁測是對古墓、古文化的分布探測中最主要的地球物理方法之一。古遺存或古人類化石本身及所處地層的磁性、磁化率、磁化率各向異性、剩餘磁化強度等與周圍環境存在的磁性差異是磁測考古的基礎。經有關學者研究得出如下結論：被火燒過的泥土製品、土壤、石頭等可獲得較強的磁性；有機質的腐爛使土壤獲得較高的磁性；人為翻動過的土壤或夯土、與周圍天然的沉積物之間有明顯的磁性差異；表5-4-2給出了不同考古材料的磁性參數。
表5-4-2 不同考古材料的磁性參數（據中國地質大學閻桂林）
考古對象的空間規模一般較小，形態復雜，埋深不一。考古對象與周圍物質間雖有一定的磁性差別，但磁性還是較弱，再加上人文干擾，所以，考古對象產生的磁異常，其特點是范圍小，強度低，梯度變化大，形態多樣，有時干擾嚴重。因而，在考古調查中必須採用高精度的質子磁力儀或光泵磁力儀。
地面磁測時測網的比例尺一般為1∶100～1∶200。儀器探頭距地面高度可為1 m至0.1 m。除觀測磁場強度ΔT外，還可觀測磁場的垂直梯度變化ΔTZ。河南新鄭某古墓的調查是磁法考古探測的成功實例之一。
該測區位於一戰國至漢代古墓葬區內，黃土覆蓋，土質均勻，地形平坦。墓葬區已經初步鑽探普查，磁力調查是作為詳查和核實。採用兩台MP 4 型質子磁力儀，一台用於地磁日變觀測。儀器探頭距地面高0.5 m。測網比例尺1∶200，線距2 m，點測1 m。觀測結果見圖5-4-15。由ΔT平面等值線圖可見，在已知墓葬A、B、C及大型陪葬坑上顯示出一定強度和輪廓明顯的磁異常。有些異常還勾繪出墓葬的形態及細節。如A異常清楚顯示該墓有一較長的南北向墓道，墓室南側有兩個小耳室。A墓引起的磁異常為20 nT左右。據其形態，考古工作者判定為漢代「甲」字型磚墓。B異常形態表明該墓為典型的「刀」字型磚墓。圖中黑粗線輪廓是根據磁異常推斷的結果。C異常較弱，對其墓的形態輪廓顯示不清楚，這表明該墓為一土坑墓，非磚結構。E、D異常反映的是兩個新發現的墓葬，沒有原始資料。陪葬坑的磁異常南、北部分有較大的區別，它表明坑內較多的陶器物品主要堆放在坑的南半部。該區這些異常推斷的遺存埋深為地下1～2m。實際鑽探資料證實了磁測結果的分析。
圖5-4-15 河南新鄭戰國至漢代某古墓的磁異常等值線圖
2.電法在考古中的應用
電法也是考古工作中常採用的地球物理方法。一般古墓多埋藏於第四系鬆散地層中，古墓上下及周圍應有厚度不等的青膏泥（粘土）填充，構成一個以厚層粘土包裹著的「古墓體」，此外，墓室有可能有地下水滲入。這就使得古墓與周圍地層存在一定的磁性與電性差異，為採用電法探測古墓提供了地球物理條件。
圖5-4-16是河南省某古墓地面磁測剖面平面圖。圖中各測線在22～26點和30～36點形成了兩個近EW向的條帶狀正異常（ΔZmax=53 nT），其間有一下降近20 nT的鞍部，其南、北、東三面均為負異常。結合地面情況推斷兩條正異常的鞍部為古墓位置，而南、北、東三面負異常為高差近20 m的人工開挖陡壁引起。
圖5-4-17是0號 剖面等視電阻率斷面圖。由圖可見，0線在三角點往西有ρs小於8Ω·m的極小值區，其他測線也有同樣反映。極小值出現在AB/2=40～100 m之間，以AB/2=65 m為中心部位。圖5-4-18是AB/2=65 m的等ρs平面圖。由該圖反映出ρs小於8Ω·m的極小值范圍為坐標原點往西11.2 m，坐標原點往南9.8 m。該范圍內ρs值均在7.2～7.65Ω· m內，且范圍外 ρs變化梯度較大。由此推斷 ρs小於8Ω·m的范圍為主墓葬的位置。本區電測深曲線類型以H型為主，按電性可分為三層：第一層為覆蓋層，第二層為「古墓體」，第三層為「古墓體」底板。由電測深曲線解釋得主墓頂部埋深為6.9 m，底板埋深為21 m。經挖掘驗證，基本與物探探測結果相符。
圖5-4-16 河南省某古墓磁測剖面平面圖
圖5-4-17 0線等ρs斷面圖
圖5-4-18 等ρs平面圖
3.地質雷達在古遺址探測中的應用
由於古遺址體與周圍介質在相對介電常數上存在有差異，為地質雷達方法探測古遺址提供了地球物理條件。對於埋深較淺的古遺址，採用地質雷達方法具有較好的探測效果。湖北大冶銅錄山古銅礦遺址是我國西周末期與春秋戰國時期的采礦遺址，該銅礦目前仍在開采，為了協調礦山開采與古銅礦遺址保護之間的關系，應用地質雷達探測了銅礦遺址的規模及其分布，取得了令人滿意的探測結果。
古銅礦遺址（稱老窿區）都形成於接觸破碎帶中相當於礦體的氧化次生富集帶中，鑒於當時開採的對象為高品位銅，因此老窿區發育地段首先要具備一定數量高品位銅礦可開采，二是當時用人力與較原始的工具挖掘，開采礦石的層位應該比較松軟，老窿區對應的是接觸破碎帶經強烈風化區，古礦坑內都有回填土充填，回填土與原狀土的差異明顯。因此調查中老窿區的探地雷達圖像應有如下特徵：①由於地層風化是逐漸加深，因此原狀土風化層應為一組均勻密集的窄反射波，同時地層風化進程是同步的，因此這些反射波的同相軸平整且可橫向追蹤；②老窿區現由回填土充填，而回填土與原狀土差異增大，並且老窿區應處在礦石高品位地段，雖然銅已被開采，但鐵礦石仍保留，因此反射信號強度大；③原狀大理岩或矽卡岩由於物性相對均勻，因此反射界面相對較少，基本無明顯的反射信號。
圖5-4-19 老窿區的探地雷達圖像
圖5-4-20 地質雷達與勘探結果對照圖
圖5-4-19為老窿區的地質雷達圖像。由圖可見原狀土為密集的窄反射波，而老窿區中的回填土為強反射波，橫向變化大且同相軸難以追蹤，原狀土與回填土兩者差異明顯。根據雷達剖面圖像我們構築了3個高程的老窿投影與勘探解釋進行對照。圖5-4-20為Ⅲ號遺址老窿投影的地質雷達與勘探結果對照圖。（a）是勘探結果，（b）是地質雷達解釋結果。由圖可見標高+53 m與+48 m老窿投影的地質雷達解釋結果與勘探結果基本一致，但標高+43 m的老窿區投影與雷達解釋結果有較大差異，這是因為在無鑽孔區地質人員往往採用外推法解釋。而這種解釋在不規則的老窿區會產生較大的誤差。
杭州雷峰塔始建於公元972年，於1924年倒塌，為了重建雷峰塔，浙江省考古所進行考古挖掘工作，為了確定雷峰塔是否存在有地宮，祝煒平等人開展了地質雷達方法探測工作，根據探測結果，明確了雷峰塔地宮的存在，提供了地宮的大致位置，為雷峰塔地宮的考古挖掘起到了指導作用。雷峰塔地宮探測中使用的地質雷達是瑞典瑪拉公司生產的RAMAC/GPR地質雷達，選用的工作天線的中心頻率為250 MHZ，在遺址上布置了四條呈「豐」字形地質雷達測線，測線間距為1.5 m，測點間距為0.03～0.05 m，採用剖面法測量。
圖5-4-21為雷峰塔塔基內的一條地質雷達探測剖面圖，橫坐標為1.0～2.8 m，縱坐標1.3～2.6 m處雷達波同相軸錯斷，橫坐標1.5～2.4 m，縱坐標2.6 m處有一雙曲線型拱起的反射波同相軸，塔基中心位置的雷達波圖像與周圍介質的雷達波圖像的差異明顯，因此，雙曲線型拱起異常應為地宮引起。地宮存在的范圍，測線1.0～2.8 m，埋藏深度1.3～3.1 m。考古挖掘表明，地質雷達探測的結果是准確的，水平位置1.0～2.8 m，縱向深度1.3～2.6 m處雷達波異常反射由夯土層引起，地宮大小為0.9×0.9 m，高0.5 m。圖5-4-22為地宮挖掘後繪制的地質剖面圖。
圖5-4-21 塔基內一條雷達探測剖面圖
圖5-4-22 地宮挖掘後繪制的地質剖面圖
7. 在進行線性工程地質災害危險性評估工作時，有哪些特別注意的地方
最近洪水，就需要這只職業的工作人員去勘察路況。其危險性就是天災。如泥石流，塌方，滑坡等等。
8. 地質災害治理工程勘查是干什麼的
什麼是地質災害治理工程？
答：地質災害治理工程，是指對山體崩塌、滑坡、泥石流回、地答面塌陷、地裂縫、地面沉降等地質災害或者地質災害隱患，採取專項地質工程措施，控制或者減輕地質災害的工程活動。
勘查就是實地查看、現場調查的意思。勘查就是專門從事勘查的部門或人員利用現代科學原理、現代科技知識和方法，對需要取證的事實進行勘驗、檢查、調查訪問、尋找、發現、固定和提取與有關的痕跡、物品等證據材料和信息，為科技鑒定、綜合分析判斷提供服務。如：現場勘查。
地質災害治理工程勘查 就是採取專項地質工程措施，控制或者減輕地質災害的工程活動的前期准備工作。
9. 地質災害防治的基本原則
1.正確認識地質災害的原則
正確認識地質災害的性質、類型、范圍、規模、機理、運動特徵、穩定性和正確預測其發展趨勢是防治工作的基礎。只要認真細致地勘查，地質災害是可以認識清楚的，也是可以預防和治理的。反之，忽視或削弱了對地質災害的地質勘查，預防和治理的失誤就在所難免。
2.預防為主的原則
地質災害危害嚴重，治理費用高，因此在工程建設選址時應充分重視地質勘查，盡量避開大型地質災害地段以及工程建設後可能產生地質災害的地段。但是，有些工程建設，如公路、鐵路建設，考慮到技術和經濟上的合理性，要避開所有的地質災害或可能產生地質災害的地段是不可能的。此時，可以在詳細的地質勘查基礎上，盡量少破壞其穩定性，必要時採取一定的預防加固措施，提高其穩定程度。
3.一次性根治的原則
對於一些規模較大、危害較嚴重的地質災害，應做到一次性根治，不留後患。所採取的治理措施盡量嚴格，即使將來出現不利因素，也能保持其穩定。在這個問題上，以往曾出現不少失誤的案例，或者因為對其性質認識不準，或者因為經濟條件限制，經2～3次治理的地質災害仍然不穩定，仍在繼續發展，也導致治理工程不斷遭受破壞，結果是多次治理費用總和遠大於一次性根治的投資，而且多次治理的間接損失更大。
4.全面規劃、分期治理的原則
對於規模巨大、地質條件復雜的地質災害，短期內不易查明其性質，治理費用特別大，且短期內不可能產生災害的，可以進行全面規劃、分期治理。隨著勘查工作的深入，逐步設計和治理。原則上是先做應急工程，防止其進一步發展，再做永久性工程。應急工程和永久性工程應互相銜接、互為補充，形成統一的整體。
5.綜合治理的原則
地質災害常常是在多種因素共同作用下發生的，而且不同的地質災害，主要影響因素和誘發因素可能有一定的差異，有時主要因素存在一定的不確定性，或者隨時間的推移和外界條件的改變，主要因素可能發生變化。因此，在治理地質災害時，應針對主要因素，採取主要工程措施以消除或控制其影響，並輔以其他措施進行綜合治理，以限制其他因素的作用。地質災害的治理有時還應考慮環境保護和綠化、美化等因素。
6.治早治小的原則
地質災害的發生與發展是一個由小到大逐漸變化的過程，治早的原則就是要把它消滅在初始階段或萌芽狀態。如滑坡處在蠕變階段時，雖然其後緣拉張裂縫已貫通或有錯落，但整個滑動面尚未貫通，抗滑段還有較大的抗力，滑帶土強度也未達到殘余強度，整體穩定系數仍然大於1，若在此階段治理滑坡，則可以充分利用土體自身強度，治理工程的工作量小，節約投資。
有些地質災害（如滑坡）具有牽引擴大的性質，若能穩定前一級災體，則後一級就不能再發展、擴大。因為前一級災體范圍小、治理投資也少，否則等到地質災害擴大後再治理，難度和工程量均大大增加，這就是治小的原則。
7.技術可行、經濟合理的原則
地質災害治理工程要求在能達到預防和治理目的的前提下，盡量節約投資。對於任何地質災害，可用於預防和治理的方案有多種，因此，在方案比選時，對於技術可行的方案，要考慮其經濟合理性。如滑坡，當有條件在滑坡體上減重、下部壓腳時，應優先採用，因為這是比較經濟有效的。當無減重、壓腳條件時，只能採用支擋工程，但其費用高，這時應對其中的多方案進行比選，包括支擋工程的位置、排數、結構類型等。對一般中小型滑坡可用抗滑擋牆或結合支撐盲溝，對大型滑坡則一般採用抗滑樁和預應力錨索抗滑樁。
8.動態設計、動態施工的原則
地質災害是較復雜的地質現象，尤其是復雜的大型地質災害，由於各方面條件的限制，有時僅僅通過勘查很難摸清其真實情況，而通過施工開挖，可能會發現與此前所掌握的資料有一定偏差的情況，則應根據實際情況調整或變更設計，這就是動態設計。比如在滑坡治理中，抗滑擋牆和抗滑樁的施工，當第一批基坑開挖所揭露的滑動面上的滑動擦痕方向與樁、牆的方向出入較大時，就應調整設計的受力方向或後幾批樁的方向，施工也應作相應的變化。截水隧洞的施工應先開挖檢查井，以便依據實際的滑面位置和地下水分布，調整洞的埋深和縱向坡度，以達到最佳排水效果。有時動態施工還需根據滑坡的動態，調整施工順序和方法，如雨季滑動較劇烈時，抗滑工程基坑應少開挖，而在旱季滑坡相對穩定時可多開挖一些。
9.地質災害防治工作需要專業隊伍與當地群眾相結合、技術業務與行政措施並重的原則
地質災害防治是技術性很強的工作，防治工程必須完成很多具體技術工作才能獲得預期效果，預防、躲避、撤離等非工程措施的採取，也都要在通過科學調查、研究，形成正確的預防辦法、准確地判斷險情及合理地劃分危險區的基礎上進行。所以必須有足夠數量和水平的專業隊伍從事技術業務工作。另一方面，地質災害發生的初步徵兆或發展變化常被當地群眾首先目睹，受災對象也多為當地群眾。在地質災害多發區，廣大群眾對災害險情常有很高的警覺，有的群眾還有一定的防治經驗。所以，也可以依靠和發動群眾，經常注意發現、上報地質災害險情。同時，地質災害的預防和治理措施，特別是區域性防治工作，很多也要通過群眾貫徹實施。只有讓有關群眾掌握相應的災害防治知識並積極參與，才能保證防治工作的順利完成。此外，從事地質災害防治管理工作的地方基層幹部、有關領導，一定要對有關的地質災害防治工作有比較深刻的認識，才能保證組織管理工作的正確、有力，減少決策失誤。
地質災害防治工作很多屬於公益性質，常涉及各方面的利害關系，需要有相應的政策、法規去加以協調；依賴群眾去實施的地質災害防治措施，也需要有相應的政策、法規去推動、管理；地質災害防治工作的管理要依靠各級政府，並涉及很多有關行業，需要明確各自的職責關系和工作制度。因此，必須建立、健全地質災害防治工作的管理體系和規章制度，並制定、完善有關的政策、法規，以便通過行政手段進行動員，保證防治工作的順利實施。
10. 以崩塌、滑坡、泥石流等災害勘查為例，談談地質災害勘察技術的認識。並說明它與岩土工程勘察的異同
勘查基本是純地質 一般不動鑽機 地調為主
岩土工程一般是結合其他勘察手段的 入物探什麼的 純地質的成分沒那麼大