當前位置:首頁 » 地質工程 » 地質災害防治新進展

地質災害防治新進展

發布時間: 2021-02-24 10:39:08

① 我國地質災害的防治工作現狀

我國政府一直十分重視地質災害防治工作。20世紀70年代,在總結世界許多國家地質災害防治方面因無預報無預防、有預報而無預防或有預報、有預防而沒有組織實施等問題造成嚴重後果的基礎上,我國的地質災害防治工作中已由災後被動救災,轉為災前主動地、有目的地勘查、監測、預報、預防和治理。在地質災害防治的實踐中,有預報、有預防並組織實施的實例越來越多。例如,1975年2月4日,遼寧省海城7.3級地震是我國乃至世界上預報預防最成功的震例。在震前,國家地震局和遼寧省地震局作出了准確的中、短期預報,特別是作出了臨震預報,遼寧省政府據此向全省發布了臨震預報,並布置了預測預防的對策,位於震中區的營口市,縣政府採取了組織群眾撤離等應急對策,雖然地震使建築物遭受嚴重破壞,但是人員傷亡卻大為減少,死亡的人數(1328人)僅為人口總數的0.02%。

20世紀90年代,在制定國民經濟發展規劃的同時,制定了未來12年(1999~2010年)中國地質災害防治戰略,包括東部地區首先是做好以國土經濟開發區為重點的環境地質綜合評價和地質災害防災區劃,在此基礎上,及時調整土地利用規劃和城市建設布局,避免重大工程和重要設施建在岩溶地面塌陷危險區和礦山采空區;中部地區在全面開展地質災害調查的基礎上,加強國土經濟開發區和大江大河、交通干線等突發性地質災害多發區段的地質災害防災區劃;西部地區採取的防災工作手段是避讓,主要任務是做好重大工程設施的選址和保證居民區的安全。考慮到國家經濟建設重點逐步西移的狀況,應做好國土經濟開發區地質災害調查和防災區劃,加強區域地殼穩定性評價工作,並且提出了以下具體要求。

1)認真貫徹執行「預防為主,防治結合」的方針。開展全國地質災害時空的分布、形成機理與現今地殼變形研究,進行地質災害預測、預警分析,逐步掌握地質災害的分布、發育規律,做好重大地質災害的事前防範工作。

2)進一步加強法制建設,建立健全防災法規。大力宣傳、認真貫徹《防震減災法》、《地質災害防治管理辦法》、《若干建設項目環境保護管理辦法》、《水土保持工作條例》、《環境保護法》、《礦產資源法》、《土地管理法》、《森林法》、《草原法》、《水法》、《江河管理條例》等,進一步增強各級領導和廣大群眾的法律意識,提高依法加強地質災害防治的自覺性,以法規的形式來管理地質環境,預防和減輕地質災害,逐步把防治地質災害納入法制的軌道。

3)建立起統一管理與分級、分部門管理相結合的地質災害防治管理體系,實行嚴格的責任制,按照國土資源部發布的《地質災害防治管理辦法》做好如下工作:①做好以地質災害現狀、防治目標、防治原則、易發區和危險區的劃定、總體部署的主要任務、基本措施、預期效果為內容的地質災害防治規劃;②擬定好地質災害監測、預防重點,主要地質災害危險點的威脅對象、范圍的地質災害防災預案;③做好工程建設誘發地質災害的可能性,工程建設本身遭受地質災害威脅的危險性及擬採取的防治措施等地質災害危險性評估;④做好地質災害發生時間、地點、成災范圍、影響程度等的地質災害防治預報。

4)加強地質災害監測和信息系統建設。根據地質災害的性質及防治措施確定監測內容,並建立監測網路和信息系統,密切觀察地質災害的發展動態,實行防治信息化施工。

5)實施專業隊伍與群眾相結合,技術業務與行政措施並重的綜合防治方針,動員全社會力量,建立群測群防體系,建設由社會各界共同參與的防災網路,走出一條具有中國特色的地質災害防治之路。

為加強對重大城市、重大建設工程和生命線工程抗禦災害的能力,做好建設工程場地地質環境安全性評價工作,國土資源部於1999年3月發布的《地質災害防治管理辦法》規定:「城市建設有可能導致地質災害發生的工程項目建設和在地質災害易發地區進行工程建設,在申請建設用地之前必須進行地質災害危險性評估。」國務院2003年11月發布的《地質災害防治條例》(國務院令第394號)的第二十一條明確規定:「凡是在地質災害易發區進行的工程建設項目,在可行性研究階段必須進行地質災害危險性評估。」《地質災害防治管理辦法》、《地質災害防治條例》為我國預防地質災害的發生提供了政策和法律保障。

2008年1月,國土資源部發布的《全國地質災害防治「十一五」規劃》,科學地劃分出了16個地質災害重點防治區,即長江三峽庫區滑坡崩塌重點防治區、川滇南北構造帶泥石流滑坡崩塌重點防治區、鄂西湘西中低山滑坡崩塌重點防治區、湘中南岩溶丘陵盆地地面塌陷滑坡重點防治區、雲貴高原滑坡崩塌地面塌陷重點防治區、滇西橫斷山高山峽谷泥石流滑坡重點防治區、桂西桂北岩溶山地丘陵崩塌地面塌陷重點防治區、浙閩贛丘陵山地群發性滑坡重點防治區、陝北晉西黃土滑坡重點防治區、黃土高原西南滑坡泥石流重點防治區、隴南陝南秦巴山地泥石流滑坡重點防治區、新疆伊犁滑坡泥石流重點防治區、珠江三角洲地面沉降地面塌陷重點防治區、長江三角洲地面沉降重點防治區、華北平原地面沉降重點防治區、東北中俄界河河岸崩塌重點防治區。《全國地質災害防治「十一五」規劃》的頒布,表明我國地質災害防治工作進入了緊張有序的發展階段。

小 結

本章的學習重點是地質災害防治的原則和工作步驟,難點是地質災害防治的工作步驟。在教學過程中,教師可藉助一些簡明的實例,通過直觀教學法或圖解法進行相關內容的講解,學生上課前應對重點和難點進行必要的預習,課中、課後應對重點內容進行理解和識記。

復習思考題

1.地質災害的類型有哪些?如何進行地質災害的分級?

2.地質災害防治的基本原則有哪些?進行地質災害防治工作有哪些步驟?

3.我國的地質災害防治工作可依據的法律法規有哪些?

②  當今地質災害研究的重點與發展趨勢

近十年來,地質災害問題日益受到國際社會的廣泛關注和高度重視。聯合國已將地質災害納入了「國際減災十年計劃」,並成立了國際滑坡研究組等專門組織,實施了「全球滑坡災害編圖計劃」。與此呼應,還提出了一些洲際或大區域的地質災害編圖計劃。如由日本地調局組織的「東亞自然災害編圖計劃」。國際地科聯地質環境委員會目前則正在組織編制區域性和全球性地質災害目錄清單,尤其是影響城市地區的地質災害目錄清單,目的旨在幫助和指導主要由一些國際組織如聯合國教科文組織等管理的地質災害防治和減輕方面的特別援助項目計劃。一些發達國家如美、英、日等早在70年代便開始了全國性的地質災害調查與評價,其它一些國家如加拿大、澳大利亞、巴西、俄羅斯、義大利、西班牙、葡萄牙等,從80年代後期始,也分別開展了全國性或區域性的地質調查評價和研究工作。目前我國正在實施新一輪國土資源大調查工作,「地質災害預警工程」是其中的一項重要內容。從國內外地質災害研究和工作部署來看,總體呈現以下趨勢:①建立地質災害資料庫及災害風險填圖;②地質災害實時監控與定量評價及其災害預警系統研究;③注重群發或誘發的災害系統研究;④建立地質災害快速反映部隊;⑤工作部署重點包括快速發展地區、城市走廊帶、工程和交通走廊的地質災害主題填圖及其監測研究計劃。

③  地質災害研究新進展

我國地質災害研究工作一直是圍繞著重大工程和重大建設需要而展開的,並且直到解放後才得以迅速發展。50~60年代,重點開展了西南及西北交通干線和三峽等水利樞紐的地質災害調查(重點崩滑流),以及上海地面沉降的勘察工作。70年代,上海地面沉降研究在預測和防治方面取得突破性進展,樹立了我國地面沉降控制規范。進入80年代以來,我國地質災害研究得到了空前的發展,並逐步開展了重點地區的地質災害調查工作,編制了一系列地區性和全國性專門圖件;對海城地震、新灘滑坡、元陽滑坡等進行了成功的預報、對東川和寧南泥石流和天津市區地面沉降實施了有效控制。特別是90年代以來,我國政府積極響應「國際減災十年計劃」,地質災害研究得到進一步重視,開展了如「地震、地質災害及城市減災重大技術方法研究」等一批國家及省部級重點科技攻關項目的研究工作。這些都極大地推動了我國地質災害研究工作的進一步開展。使得我國的地質災害研究在勘察技術、預測預報水平、減災防災手段等方面逐步接近或達到了世界發達國家水平。總結近20年來我國地質災害研究的成果,比較突出的有以下幾個方面:

1.編制了一系列大型地質災害圖件

根據國家經濟建設的需求,由原地礦部組織編制了一些全國性大比例尺的地質災害調查圖件,如1991出版的《中國地質災害類型圖》(1:500萬)(葛中遠主編),1992年出版的《中國地質環境圖系》(中國水文地質工程地質勘察院主持編制),1996年出版的《中國分省地質災害圖集》(1∶60萬~1∶500萬)(段永侯主編)。這些圖件從宏觀上反映了我國地質災害類型、區域分布特點及發生規律。是我國目前部署地質災害勘察研究及制定防災、減災、環境保護政策和規劃的主要科學依據。作為重要成果,在國內外也得到了廣泛交流,在學術界有著重要的影響。

2.地面沉降防治工作取得突破性進展

進入80年代後,我國的地面沉降研究得到了空前的發展,其中以上海、天津的地面沉降研究卓見成效。在動態監測、沉降機理研究、預報模型以及降低地下水開采量和人工回灌等技術方面都取得了顯著成績,特別是在預測預報技術方面,地礦部水文地質工程地質研究所、岩溶地質研究所、上海地礦局和天津地礦局等單位,通過建立擬三維水流和一維地層壓密的耦合模型,模擬地下水的水平垂直運動、含水層內外水量交換、弱透水層中水的壓力變化以及動態過程中的一維固結壓縮。計算評價在最優環境影響狀態下,最大安全可采水資源及優化控制調度方案。對含水層在各種采灌條件下的變化規律及地面沉降幅度進行中長期預報。這些技術的研究與應用使我國地面沉降防治水平跨上了一個新的台階,擠身於世界先進水平之列。

3.地質災害信息系統建設空前繁榮

隨著「3S」技術(地理信息系統、遙感技術和全球定位系統)的發展與成熟,以此為支撐技術的地質災害信息系統和防災決策支持系統建設取得長足進展。一大批各具特色的系統軟體相繼開發出來,使地質災害的研究上升到一個新的水平。其中以由原地礦部水文地質工程地質研究所開發研製的「地質災害預測防治智能決策系統」最具代表性,該系統以地質災害預測防治為目標,將相關的資料庫、圖型庫、模型庫和知識庫融為一個「四庫一體」的耦聯整體,實現了四者技術的有機集成,使系統具有空間數據管理、分析處理、空間建模與知識推理的分析功能。可對地質災害進行時空演化預測、危險性區劃、災害經濟評價以及減災防災對策選擇的任務。在理論和技術上都取得了突破性進展,開創了建設大型地質災害決策支持系統的先例。

4.地質災害防治工程領域得到飛速發展

從1994年以來,國家每年投入了5000萬元專項基金用於地質災害治理,從而掀起了地質災害治理工作的熱潮,相繼實施了對鏈子崖危岩體、黃臘石滑坡、豆芽棚滑坡、雞冠嶺崩塌等專項治理工程,形成了一支集勘察、設計、施工為一體的地質工程隊伍,同時也使地質災害防治工程作為專門的工程技術領域逐漸發展起來,形成了一套相對成熟的技術方法,尤其是由中國水文地質工程地質勘察院開發的「地質災害防治工程設計支持系統」成功地應用於鏈子崖滑坡治理中,切實起到了災害治理的示範作用。

5.一些新理論新方法的發展與應用

隨著地質災害研究工作的不斷深入,一些新的理論與方法不斷涌現,並逐步得到了學術界的認可,比較有代表性的有:

(1)滑坡過程模擬與過程式控制制理論技術。成都理工學院的黃潤秋教授在岩土應力分析的基礎上,對滑坡從其孕育、發展演化、激發成災或防治控制進行全過程的計算機動態模擬。通過將現代數學-力學、非線性科學和計算機圖形圖像技術結合起來,對滑坡系統的全過程模擬模擬,直觀地理性的分析災害發生影響因素及其強度,再現災害發生的全過程。從而將滑坡災害定量化研究向前推進一步。

(2)地質災害風險性評價理論與方法。在我國將風險性評價引入地質災害研究工作中是從90年代開始的。到目前為止,地質災害風險性評價作為一個相對獨立的研究領域不斷地發展和深化。其基本思想是在評價災害自然危險性的同時,還考慮地區人口經濟密度和抗災性能等,即災害區易損性分析,將地質災害自然屬性和社會屬性結合起來,綜合評價災區地質災害發展狀況。經研院張梁等以崩塌滑坡、泥石流和岩溶塌陷為典型災種進行了研究,建立了一套評價指標體系和模型方法,為該領域研究的深入開展提供了範例。

④ 地質災害防治措施

崩塌災害防治的工程措施:

1、攔擋:對中、小型崩塌可修築遮擋建築物或攔截建築物。攔截建築物有落石平台、落石槽、攔石堤或攔石牆等,遮擋建築物有明洞、棚洞等。

2、支撐與坡面防護:支撐是指對懸於上方、可能拉斷墜落的懸臂狀或拱橋狀等危岩採用墩、柱、牆或其組合形式支撐加固,以達到治理危岩的目的。對危險塊體連片分布,並存在軟弱夾層或軟弱結構面的危岩區,首先清除部分松動塊體,修建條石護壁支撐牆保護斜坡坡面。

3、錨固:板狀、柱狀和倒錐狀危岩體極易發生崩塌錯落,利用預應力錨桿(索)可對其進行加固處理,防止崩塌的發生。錨固措施可使臨空面附近的岩體裂縫寬度減小,提高岩體的完整性。

4、灌漿加固:固結灌漿可增強岩石完整性和岩體強度。一般先進行錨固,再逐段灌漿加固。

5、疏干岸坡與排水防滲:通過修建地表排水系統,將降雨產生的徑流攔截匯集,利用排水溝排出坡外。對於滑坡體中的地下水,可利用排水孔將地下水排出,從而減小孔隙水壓力、減低地下水對滑坡岩土體的軟化作用。

滑坡災害防治的工程措施

1、排除地表水和地下水:滑坡滑動多與地表水或地下水活動有關。因此在滑坡防治中往往要設法排除地表水和地下水,避免地表水滲入滑體,減少地表水對滑坡岩土體的沖蝕和地下水對滑體的浮托,提高滑帶土的抗剪強度和滑坡的整體穩定性。

2、減重與載入:通過削方減載或填方載入方式來改變滑體的力學平衡條件,也可以達到治理滑坡的目的。但這種措施只有在滑坡的抗滑地段載入,主滑地段或牽引地段減重才有效果。

泥石流災害防治的工程措施

1、跨越工程:在泥石流溝上方修築橋梁、涵洞跨越避險工程,使泥石流有排泄通道,又能保證道路的暢通。

2、穿越工程:在泥石流下方修築隧道、明硐和渡槽的穿越工程,使泥石流從上方排泄,下方交通不受影響。這是通過泥石流地區的又一種主要工程形式,對於隧道、明洞和渡槽設計的選擇,總的原則是因地制宜。

3、防護工程:對泥石流地區的橋梁、隧道、路基及重要工程設施修築護坡、擋牆、順壩和丁壩等防護工程,從而抵禦泥石流的沖刷、沖擊、側蝕和淤埋等危害。

4、排導工程:修築導流堤、急流槽、束流堤等排導工程,改善泥石流流勢、增大橋梁等建築物的排泄能力。

5、攔擋工程:修築攔砂壩、固床壩、儲淤場、支擋工程、截洪工程等攔擋工程,控制泥石流的固體物質和雨洪徑流,削弱泥石流的流量、下泄量和能量,以減緩泥石流的沖刷、撞擊和淤埋等危害。

(4)地質災害防治新進展擴展閱讀:

誘發地質災害的因素主要有:

1、採掘礦產資源不規范,預留礦柱少,造成采空坍塌,山體開裂,繼而發生滑坡。

2、開挖邊坡:指修建公路、依山建房等建設中,形成人工高陡邊坡,造成滑坡。

3、山區水庫與渠道滲漏,增加了浸潤和軟化作用導致滑坡泥石流發生。

4、其它破壞土質環境的活動如採石放炮,堆填載入、亂砍亂伐,也是導致發生地質災害的致災作用。

⑤ 國際地質災害防治科技研究現狀與發展趨勢

10.1.1 地質災害形成機理與調查評價科技研究

(1)降雨誘發型滑坡和泥石流的形成機理

近30年來,降雨型滑坡研究是滑坡研究中的熱點課題之一,其核心是通過研究降雨與滑坡的各種關系,預測可能的滑坡狀態。據初步統計,全球至少有23個國家的學者對降雨型滑坡進行了不同程度的研究,美國、義大利、日本、英國、澳大利亞、紐西蘭以及中國香港和內地學者發表的研究論文較多。1984年後,中國香港政府加大了對降雨型滑坡的研究力度。除每年進行降雨滑坡的調查外,特別加強從更深層次上研究滑坡與降雨的關系,降雨滑坡分布發育規律,降雨入滲的水文地質模型,以及應用概率統計和其他數學方法建立更精確的滑坡—降雨關系。隨著研究程度的深入,研究者一致認為香港火成岩風化層的非飽和土和殘積土特有的性質控制著淺層降雨型滑坡的形成機理。研究結果表明,降雨型滑坡形成機理的本質在於雨水入滲斜坡後破壞了斜坡的應力平衡。因而,從理論上解釋雨水入滲後斜坡應力的變化過程,以及雨水在斜坡中的滲透特性和滲透過程,是降雨型滑坡成因機理研究的關鍵。

(2)岩溶塌陷發育機理和判據研究

日本學者Nogushi(1970)、蘇聯學者Xоменко(1986)、美國學者Ralphj Hodek(1984)和Thom-as M.Tharp(1995)、俄羅斯學者Anikeev(1999)等,先後採用物理模型試驗或數值分析的方法,系統研究了非黏性土潛蝕塌陷的過程。國外一些學者還嘗試採用岩土工程離心機進行塌陷試驗,如:Borms和Bennermark(1967),Marir(1984),Bertin(1978),Howell和Jenkins(1984),Sterling和Ronayne(1984),Craig(1990),Ablla和Goodings(1996),運用離心機模擬塌陷破壞機理和導致塌陷的臨界組合條件,重點研究了上覆在洞穴上方的弱固結砂層的塌陷破壞與洞穴開口大小、洞穴自身強度、弱固結砂層強度和厚度、上覆砂層的厚度,以及地表荷載的關系。

美國、義大利、英國開展的基於GIS技術的地質災害的風險評價工作中,包含了岩溶塌陷危險性評價。

(3)區域滑坡和泥石流調查與危險性評價

早期的地質災害空間預測主要依據野外調查與航空相片解譯情況,由專家進行地質災害敏感性判斷和評價,故稱之為專家評價法(Aleotti和Chowdhury,1999)。該方法評價結果精度取決於野外調查的詳細程度和專家的知識與經驗,評價中運用的隱含規則使結果分析與更新困難,而且不同調查者與專家得出的結果無法進行比較。

20世紀70年代,以美國加利福尼亞舊金山地區聖馬提俄郡的滑坡敏感性圖為代表,利用多參數圖的加權(或不加權)疊加得到區域滑坡災害預測圖的方法得到大力推廣。該方法的優點是克服了使用隱含規則的問題;缺點是權重的確定仍保持主觀性,模型的推廣應用有一定困難。

20世紀80年代,受統計回歸分析和判別分析在石油運移與礦床預測中應用的啟發,Carrara(1983)將多元統計分析預測方法引用到區域滑坡空間預測中,並使該技術在世界各國得到迅速發展與推廣。如Haruyama和Kawakami(1984)利用數學統計理論對日本活火山地區降雨引發的滑坡災害進行了危險度評價。Baeza和Corominas(1996)利用統計判別分析模型進行了淺層滑坡敏感性評估,其斜坡破壞的正確預測率達到96.4%,說明了統計預測的適用性。Carrara,Cardinali和Guzzetti等(1991)將統計模型與GIS結合,應用於義大利中部某小型匯水盆地的滑坡危險性評估,結果證明統計分析與GIS的綜合使用是一種快速、可行、費用低的區域滑坡危險性評價與制圖方法。

20世紀90年代以來,隨著計算機技術和信息科學的高速發展,以處理和分析地理空間數據為主要特點,具有屬性資料庫與圖形庫動態連接功能的地理信息系統(GIS)技術得到了空前發展,其與定量化的地質災害空間預測模型方法的結合也成為地質災害研究的新領域。

Mario Mejia-Navarro和Ellen E.Wohl(1994)在哥倫比亞的麥德林(Medellin)地區分析滑坡、泥石流等斜坡不穩定性引起的區域地質災害敏感性和土地及生命易損性的基礎上,利用GIS技術將兩者合成產生了風險評價分區圖。Anbalagan和Bhawani Singh(1996)在Anbalagan(1992)關於山區滑坡災害評估和區劃制圖研究的基礎上,提出了風險評價制圖的新方法——風險評價矩陣(RAM)。

Aleollt(2000)採用GIS技術對義大利北部阿爾卑斯山前緣的皮埃德蒙特(Piedmont)地區的滑坡、洪水、雪崩、山谷口堆積等災害的危險性及綜合風險進行了區劃性制圖研究。Michael-Leiba等(2000)在澳大利亞的一項城市發展規劃項目的斜坡地質災害研究中,把斜坡災害的危險性、易損性、風險評價作為一體,以GIS軟體為技術平台,分別採用平面和三維評價系統,對凱恩斯(Cairns)地區進行了斜坡地質災害的危險性和風險區劃研究。Ragozin(2000)從理論上研究了滑坡災害風險評價中的危險性、易損性和風險性。提出了考慮危險性評估目標有效期限在內的單個滑坡災害危險性指標,並用其主要控制因素的概率乘積表示;對於區域性滑坡災害評估,用給定地區的面積、滑坡發生面積、滑坡數量和時間之間的關系建立定量模型。

10.1.2 監測預報技術方法研究

(1)誘發滑坡和泥石流的臨界降雨量與氣象預警研究

在誘發地質災害的降雨臨界值研究方面,各國學者用來確定降雨誘發滑坡臨界值的方法很多,其不同點在於考慮的因素不同。Glade(1997)建立了確定誘發滑坡的降雨臨界值的三個模型,並在紐西蘭的惠靈頓地區進行了驗證。三個模型要求的基本數據為:日降雨量、滑坡發生日期和土體潛在日蒸發量(通過Thornthwaite method方法計算得到)。模型建立的前提是:①假設最大日降雨量的地區,蒸發量最小;②滑坡由最大降雨量誘發。這三個模型基本概括了當前確定誘發滑坡的降雨臨界值的方法。

在對美國舊金山灣地區1986年2月12~21日的滑坡和泥石流災害預警工作中,首先由美國地質調查局分析確定,通過當地電台、電視台以及美國國家氣象中心的特別預報方式來進行預警。這次滑坡泥石流災害的預警分為兩個階段:第一次是2月14日的6個小時災害危險期,另一次是17~19日之間的60小時的災害危險期。由於地質條件的復雜性和地形條件的變化,這兩次預報主要是針對整個舊金山海灣地區,而不是某一個特定的滑坡災害地點。根據滑坡泥石流災害發生後的調查,10處滑坡泥石流災害發生點有目擊者能提供精確的時間,其中有8處滑坡泥石流所發生的時間與預警的時間段一致。

據研究,舊金山灣地區的6小時降雨量達到4英時(即101.6mm)時,就可能引發大面積泥石流。為了監測降雨期間地下水位的變化,他們還設置了若干個孔隙水壓力計以觀測斜坡中地下水位變化。舊金山海灣地區實時區域滑坡預警系統包括降雨與滑坡發生的經驗和分析關系式,實時雨量監測數據,國家氣象服務中心降雨預報以及滑坡易發區略圖。

1984年開始,香港地區採用雷達圖像解譯小范圍地質構造,用於確定滑坡發生的潛在區域。進而建立了用於滑坡災害的降雨量監測網路,其中自動雨量計1999年由48個擴展為86個。將雨量資料定時傳給管理部門。如預測24小時內降雨量達到175mm或60分鍾內市區內雨量超過70mm,即認為達到滑坡預報閾值,即由政府發出通報。香港平均每年約發出三次山洪滑坡暴發警報。

(2)滑坡和泥石流災害監測技術方法研究

對於滑坡和泥石流的監測,在美國、瑞士、義大利、日本、韓國等發達國家已經做了很多工作,特別是單體滑坡已經達到真正實時監測的階段。監測內容包括地面位移、地裂縫、地下位移、地下水位(水壓力)和水溫、地聲等。監測技術採用常規監測、自動觀測、GPS和衛星通信等相結合(圖10.1,10.2)。在我國的香港特別行政區,也建立了比較完善的基於降雨監測的地質災害監測網路。

圖10.1 使用太陽能無線遙控系統(左圖)和變形計(右圖)

圖10.3 分層標自動監測系統及原理示意圖(據Amelung等,1999)

在美國加利福尼亞州薩克拉門托,GPS測量已經取代了區域性的地面標高的水準測量。1986年在該區建了38個GPS監測站,1989年後達到了68個。採用嚴格的測量程序,其大地高程的精度可達到毫米級。我國上海經過近兩年應用Ashtech Z12雙頻GPS信號接收機測定大地高程,於1999年也取得了大地高程精度達3mm的好成果。其優點是對於區域性地面沉降的大范圍監測具有事半功倍的效果。

根據美國地調局資料,美國用於探測地面沉降的干涉合成孔徑雷達(InSAR)技術還處於開發和試驗之中(圖10.4)。Gabriel等率先於1989年發表了《測繪大區微小高程變化:雷達干擾測量法》的文章。1993年,Massonet等利用雷達干擾測量法測繪了著陸器地震的地面形變場區。Van der Kooij等用太空飛船干涉衛星孔徑雷達資料調查研究了荷蘭格洛寧根(Groningen)天然氣開采區的地面沉降問題。Marco等利用美國實驗研究學會干涉衛星孔徑雷達資料對美國貝爾瑞吉(Belridge)油田1992~1996年的地面沉降進行了詳細的研究。由於這種探測技術的使用,地面沉降測量的精度已達毫米級,其探測結果能很好地處理成平面二維沉降等值線圖。而且該方法可以省去常規水準標石測量的許多人力和物力的投入。因此,不能低估這一新技術的開發應用前景,在目前情況下可以參照國外成功的經驗在我國進行試驗。

(4)岩溶塌陷監測技術研究

美國學者Benson(1987)提出利用地質雷達進行監測預報的方法,並在美國北卡羅來納州威爾明頓(Wilmington)西南部的一條軍用鐵路進行了試驗,監測周期為半年,取得了良好的效果。2002年,在國土資源大調查項目的支持下,中國地質科學院岩溶地質研究所在廣西桂林柘木鎮建立了我國第一個岩溶塌陷災害監測站,為深入系統地研究岩溶塌陷預測預報方法提供了良好的條件。

圖10.4 合成孔徑雷達干涉測量獲得的內華達州拉斯維加斯谷地

(5)地質災害監測預警信息傳輸處理與發布系統研究

發達國家和地區已經越來越重視地質災害監測的信息化工作。例如美國、日本、義大利、法國和韓國等建立了地質災害實時監測系統,在實際應用中可以做到實時預警。針對單種地質災害開展監測預警方面的研究工作較多,多災種的集成系統尚不多見。

10.1.3 地質災害治理工程技術研究

(1)地質災害防治理論

重視基於地質災害形成機理的地質災害防治理論研究。如日本針對溫泉地區的滑坡特點,研究採用排氣工程和地下水截水工程進行滑坡綜合防護;法國針對降雨誘發的粘土滑坡採用虹吸排水技術;美國和日本在研究植被覆蓋好的地區發生的淺層滑坡,開展採用調整植物類型的生物措施研究等。在地質災害的防治工程中,普遍採用生物防護系統,注重生態環境保護,日本在滑坡治理中,抗滑樁和建築地基結合,實現防治工程與土地開發利用相結合。

(2)地質災害防治工程設計技術方法

國外對於復雜支擋結構設計技術、地下水排水技術設計,基於環境和景觀設計的技術規程和實用的計算機軟體開發等方面,都進行了大量研究,形成了比較配套的設計計算理論方法和產業化軟體。如:美國開發了三維連續體的快速拉格朗日分析軟體——FLAC3D,三維模擬離散元程序——3DEC;加拿大開發的地質工程問題和地質環境模擬分析的軟體包——GEO-SLOPE Office(GEO-SLOPE Office 5.0 for Windows),已經廣泛應用於世界上許多國家的滑坡等地質災害防治工程設計,形成了模塊化的設計軟體和方法。

(3)地質災害治理工程技術

在治理技術上,廣泛應用土工織物、預應力復雜支擋結構、地下水排水技術。尤其以美國、西歐、日本和我國的香港特別行政區在地質災害治理方面投入大,成就顯著。如日本地附山滑坡治理工程,耗資達150億日元(約15億人民幣),可算得上地質災害防治工程的博物館。

國外對崩塌和滑坡災害治理的常見技術工程包括:①沖刷防護工程:防沖壩、沉積壩、護岸、防波壩、丁壩;②減重和反壓工程;③地面排水工程:地面排水溝、防滲工程;④地下排水工程:地下排水溝、泄水洞、水平鑽孔、集水井和虹吸排水工程;⑤地下截水工程:隔滲芯牆截水,灌漿截水,化學固化法截水;⑥支擋工程:擋土牆、格柵牆、抗滑樁、岩石錨桿;⑦排氣工程:用於治理溫泉地區的滑坡;⑧生物護坡技術和輕型網狀防護系統結合用於崩塌和小型滑坡災害的治理。

由於水是形成滑坡的重要誘發因素,地面排水工程和地下排水工程總是被首先考慮的治理技術,也是在大型滑坡防治中首選採用的治理技術。美國、日本、紐西蘭等國在滑坡治理中廣泛應用地下排水工程技術,採用水平鑽孔排水和排水井、排水隧洞聯合排水技術治理滑坡。法國採用虹吸排水技術治理100多處降雨誘發的粘土滑坡。它是一個密封的聚氯乙烯管系統。該技術的最大優點是可以自流排水,降低滑坡的地下水位。

在支擋工程技術應用方面,研究應用大截面抗滑樁、錨索抗滑樁、錨索、小型鋼架樁加錨索、微型樁群等多種支擋結構,並在錨索防腐技術、通用的計算方法、設計軟體和技術標准方面取得明顯進展。減重和反壓工程是經濟有效的防治滑坡的工程措施。英國Huchinson提出的「中性線」方法為減重和反壓計算提供了理論依據。

近年來,發達國家在地質災害防治工程實踐中,在崩塌和小型滑坡災害治理中應用輕型網狀防護系統與生物護坡系統的配合技術,使防治工程進一步向輕型化和美觀化方向發展。如SNS柔性支護系統和生物護坡系統,在歐洲許多國家應用比較普遍。

10.1.4 國際地質災害防治科技研究發展趨勢分析

地質災害防治科技未來總體發展趨勢是:重視地質災害早期預測、預警能力建設,提高地質災害領域防災減災科技水平和能力,建立3S(即:RS——遙感,GPS——全球定位系統和GIS——地理信息系統)技術平台,發展和建立區域地質災害動態實時監測網站和預測預警信息系統,建立地質災害信息系統平台和共享通道,提高地質災害減災防災技術的支撐能力。

對地質災害形成機理的深入研究一直是國際地質災害研究的難點,而降雨型滑坡研究是滑坡研究中的熱點課題之一,重點是研究誘發泥石流、淺層滑坡的臨界降雨量隨區域和氣候變化而變化,揭示降雨與滑坡的各種關系,預測可能的滑坡狀態。

應用GIS技術開展地質災害的區域特徵分析和災情空間制圖正成為熱點。通過計算機高技術手段(GIS,GPS,RS等)將災情分析與危險性評價、風險性預測有機結合起來,形成實時預警決策體系將成為災害地質研究的一個重要趨勢。

在各種監測技術方面,發達國家在加強各類地質災害實時監測台站建設的同時,均十分重視高新技術的應用,高科技空間對地觀測技術在地質災害方面的應用研究也是發達國家的重要研究方向。各種更為先進的遙感探測系統的應用逐步深入,美國、法國、義大利和日本等國都將GPS、干涉雷達遙感在滑坡、地面沉降等動態調查和監測中的應用作為重點研究方向。

近年來,發達國家在地質災害治理工程技術方面具有如下特點和發展趨勢。

在防治理論上:重視基於地質災害形成機理的地質災害防治理論研究;注重防治工程與生態環境保護和土地利用結合;形成模塊化的設計軟體和方法,研究開發新的治理技術方法。

在災害信息處理方面:各種高速的數值預報已逐步實現;高速、智能化、綜合化的通信網路技術、分布式資料庫技術和海量數據操作技術的發展,又使災害通信、計算機網路和信息開發處理融為一體,形成了綜合的災害信息網路系統,使各種分散的災害信息真正做到資源共享;人工智慧、多媒體和三維模擬技術的發展,推動了災害信息產品的應用和再加工。

⑥ 國內地質災害防治科技研究現狀與形勢

10.2.1 研究現狀

10.2.1.1 地質災害調查評價

1991年以來,國家先後在31個省(區、市),開展了以地質災害現狀調查為主的1∶50萬或1∶20萬區域環境地質調查工作,編制了1∶500萬中國地質災害圖系和1∶50萬地質災害圖集。自1999年開始,開展了以威脅居民點的地質災害為對象、以縣(市)為單元的地質災害調查與區劃工作,截至2003年底,已完成約157萬km2的545個縣(市)的調查。基本查明全國各省(市)地質災害災種類型和分布。

在地質災害評價的理論方法方面,晏同珍和殷坤龍(1987)利用二態變數的多元回歸模型對漢江河谷安康、旬陽河段進行了滑坡空間預測;黃潤秋等(1992)在三峽庫區岸坡穩定性預測中應用了邏輯信息模型;許強和黃潤秋(1994)以及周平根(1997)還將神經網路方法引入了斜坡和古滑坡穩定性空間預測。模糊數學方法也是目前地質災害空間預測中理論成熟、應用較為廣泛的方法之一。

2001年,成都理工大學完成了國土資源部重點項目「山區流域地質環境與地質災害評價的GIS系統」,進一步促進了地質災害危險性區劃技術發展,初步實現了小流域崩塌和滑坡地質災害的危險性區劃。

在岩溶塌陷研究方面,中國地質科學院岩溶研究所先後開展了「中國南方岩溶塌陷研究」、「長江流域岩溶塌陷研究」和「中國北方岩溶塌陷研究」等項目,此外,有關單位還開展了「鐵路沿線岩溶塌陷及防治」工作,基本摸清了我國岩溶塌陷發育的現狀和宏觀分布規律,確定了我國岩溶塌陷基本類型。岩溶所在1993年開展了以大型物理模型試驗和滲透變形試驗進行岩溶塌陷發育機理試驗研究。從1997年起,開發了桂林、玉林和六盤水3個城市的岩溶塌陷地理信息系統,並對岩溶塌陷災害風險進行了評估;2002年,岩溶所完成了「1∶400萬全國地面塌陷風險區劃」工作。

10.2.1.2 地質災害監測預報技術

(1)地質災害氣象預警

2003年5月,在中國地質環境監測院主持全國地質災害氣象預警技術工作中,利用滑坡泥石流發生前15日降雨量建立臨界過程降雨量預警判據模式圖,並結合具體區域進行校正。確定針對特定地區α線(臨界發生)和β線(暴發界線)為兩條滑坡泥石流發生的臨界降雨量線,α線以下的區域地質災害發生的可能性小(接近α線可能性較大),α~β線之間的區域可能性大,β線以上的區域為警報區(可能性很大),三個區域代表了三個預報等級。在6~7月份的應用證明,對滑坡泥石流災害的預警作用是明顯的。

2002年,浙江省啟動了「浙江省突發性地質災害預警預報系統研究及應用示範」地方攻關項目,四川和浙江兩省在探索突發性地質災害的概率預警方面做了很多探索性工作。

2003年,科技部啟動了「降雨誘發區域性滑坡災害預警預報系統示範研究」攻關項目,在江西上饒地區,應用雷達遙感自動探測技術開展誘發滑坡的暴雨條件研究,並結合滑坡現場地面儀器監測,研究區域性滑坡災害形成機理和預警預報模型。

(2)地質災害監測預警

我國在上海、天津、蘇州、西安等市已經建立了地面沉降監測預警網路,特別是上海市已經建立了集地下水、分層標、大地水準測量、GPS等常規監測與自動監測相互結合的地面沉降監測預警系統,達到了國際領先水平。

3S技術在三峽地質災害監測方面取得了較大進展。「六五」至「九五」期間,原地質礦產部和國土資源部在三峽庫區進行了多次遙感飛行,並廣泛應用於地質災害的監測預警領域之中,建立了基於遙感技術的有關地質災害解釋標准和規范;在庫岸穩定性研究中,利用彩色紅外航空照片對崩塌、滑坡進行了解譯;2003年4月,中國地質調查局在庫區進行了彩色紅外航空攝影,獲得了二期蓄水(壩前135m水位)前的地質環境本底值,並對地質災害進行了解譯。

1999年1月,國土資源部在三峽庫區秭歸-新灘段建立了「長江三峽庫區崩塌、滑坡地質災害監測工程試驗(示範)區」,初步建立了庫區地質災害GPS基準網,在局部滑坡體上建立了單體監測網,並著重對GPS用於滑坡監測的可行性進行了系統和深入的研究。

1999年,國土資源部完成了「長江三峽庫區崩塌、滑坡地質災害監測工程試驗(示範)區」示範工程之「地質災害信息系統(GGIS)和預測預警系統」的建設。中國地質環境監測院完成了國土資源部2000年科技專項計劃「長江三峽地質災害監測與預報」之「三峽庫區地質災害信息系統(GHGIS)工程化開發」,並運用到庫區19個縣(市)及重大工程的地質災害調查(付小林等,2003)。武漢大學完成了「長江三峽地質災害監測與預報」之直接提取變形量的高精度、快速GPS解算軟體開發項目。

從2002年開始,國家相關部門又投資1.5億元全面系統地建立三峽庫區地質災害監測網路。目前,該項工作正處於實施階段。

2002年,科技部設立了重點研究項目,由中國地質科學院地質力學所負責開展三峽庫區地質災害預警研究。項目採用雨量監測、地質調查、分維計算方法和GIS自動成圖技術對地質災害進行預測預警。

近年來,我國其他地區的地質災害監測工作也取得了長足的進步。以四川雅安峽口滑坡為對象,應用GPS技術、鑽孔傾斜儀、自動水位觀測計、自動位移監測儀、TDR、排樁、自動雨量計等技術,開展了滑坡監測新技術新方法的研究,並採用自動傳輸技術對數據進行實時傳輸。在水電、鐵路、公路、礦山等部門,已經對數十個乃至數百個單體滑坡位移(包括地表位移和深部位移)和孔隙水壓力等指標進行了長時間監測,取得了許多寶貴數據。

在岩溶塌陷監測預測方面,通過進行岩溶塌陷的模型試驗研究,得出岩溶水壓力變化對塌陷具有重要的觸發作用的結論,以此作為衡量塌陷發生的臨界條件具有重要的預測意義(蔣小珍,1998)。2000年,岩溶研究所在廣西桂林柘木鎮建立了岩溶塌陷災害監測站,主要監測塌陷的觸發因素——岩溶管道裂隙系統水(氣)壓力的動態變化。一年多來的監測結果表明,新塌陷的產生與近一個月的岩溶水氣壓力的大幅變化有關。

10.2.1.3 地質災害治理技術

自1992年以來,原地質礦產部進行了一系列地質災害的調查、評價和防治工作,在地質災害防治的地質工程理論研究、設計理論和設計方法上均積累了經驗。特別是在進行備受世人關注的「長江三峽鏈子崖危岩治理」中,充分運用了計算機輔助設計技術,並開始進行參數化和智能化設計。在防治工程中,先後對三峽鏈子崖危岩體、四川萬縣豆芽棚滑坡、四川漢源滑坡、四川宜賓翠屏山滑坡等進行了預應力錨固防治工程,採用了大噸位預應力錨索、錨拉樁等技術。

1997~2003年,開展了「三峽工程庫區移民遷建新址重大地質災害防治研究」,對遷建區的岩溶及岩溶地質災害、巴東組泥灰質岩石易滑層位的工程地質特徵、工程庫岸防護技術、庫區人防工程對移民新址的危害、人工高邊坡穩定性評價及防護技術方法、棄渣處置加筋土擋牆穩定性進行了深入研究,並初步建立了巫山和巴東縣防治示範區,開展了基於治理的滑坡體開發利用的研究,在研究了國內外與滑坡防治設計與施工相關的技術規范和較為成熟的技術方法基礎上,結合三峽庫區特點,編制了《長江三峽工程庫區滑坡防治工程設計與施工技術規程》。

我國在鐵路、水電、公路和城市建設中,開展了大量滑坡、崩塌、泥石流治理工程技術的滑坡治理單項技術研究,建立了包括地表排水工程、地下排水工程、削方減載工程、扶壁反壓工程、抗滑樁(鍵)、支撐樁工程、錨固工程和混凝土承重抗滑工程、注漿工程等的技術規程。

鐵路泥石流防治中,採用明洞、隧道、渡槽、急流槽、重力攔擋壩及鋼軌格柵壩等工程防治泥石流;運用模型試驗對大型泥石流溝防治工程進行科學論證,使防治工程方案更加合理。

近年來,我國在公路崩塌和滑坡防治工程實踐中,在崩塌和小型滑坡災害治理工程中,應用了輕型網狀防護系統與生物護坡系統相互配合的技術。如噴射厚層種植基材綠化,這是近年來發展起來的一種生物護坡系統,是運用機械將含有植物種子的有機基材噴射到坡面上,使坡面達到迅速恢復自然植被的一種新型護坡技術。它施工工藝簡便,綠化效果好,對於坡度大於1∶0.5岩質邊坡的治理效果尤為明顯。

10.2.2 存在的問題

(1)缺少一套快速調查和評價的高新技術方法

快速調查識別技術(如高精度的遙感圖像及其識別技術)較為落後。對地質災害評價指標體系和技術方法,特別是3S技術的集成應用還有很大差距。

由於地質災害的孕育發生和發育受多種因素影響和控制,發生的成因機理異常復雜,不僅不同種類的地質災害(如滑坡、泥石流)控制因素和誘發因素差別較大,即使是同一類型的地質災害,由於其所處的地質環境條件的差別(如我國的西南地區、東部地區、西部黃土地區等),外界因素(如降雨)誘發其發生的成因機理和臨界值也差別較大,多方面的原因致使地質災害的空間預測與危險性區劃顯得異常復雜,欲提出統一的具有普適性的地質災害預測評價指標體系、模型及判據是不現實的,必須針對某一典型地區和各災種制定不同的評價預測指標體系,選擇確定不同的權重,採用不同的預測評價模型和判據,方能客觀預測地質災害。地質災害評價的3S技術集成應用目前處於起步階段,還需做大量深入細致的工作。

(2)地質災害形成機理和誘發機理有待進一步深入研究

我國內地滑坡類型多,降雨型滑坡的成因機理各有特點,我國群發型滑坡和大型滑坡的形成機理還有待進一步深入研究。

絕大多數城市岩溶塌陷的發育都與地下水的活動密切相關,但臨界值該如何確定?目前的物理模型試驗主要的著眼點是塌陷機理的定性揭示,在觀測方法上採用的都是人工方法,根本無法捕捉到塌陷發育過程中觸發因素和主要影響因素的連續變化,無法對岩溶塌陷臨界觸發條件及其與主要影響因素關系進行定量分析。

(3)突發性地質災害預警預報的准確率較低

受基礎數據和滑坡泥石流統計樣本數量限制,在空間和時間上預報的准確率均有待提高。特別是我國各地區的基本地質環境條件和相應的臨界降雨量的關系研究不夠,同時預測預報手段還相對較為落後,目前還基本處於人工預警或半人工半計算機化預警的階段,離實現地質災害預測預警過程的自動化、快速化還有較大的距離。

(4)地質災害的監測技術落後

目前地質災害的監測技術大多還依靠精度低、效率低、成本高的常規手段,對近年來發展起來的自動化程度高、精度高、相對成本小的新技術、新方法(如高精度全球定位系統GPS、高精度干涉綜合孔徑雷達遙感INSAR以及激光監測技術等)的推廣應用不夠。

由於在地質災害監測方面起步較晚,大多是局限於點上的監測,僅有少量為區域性監測。在地質災害監測網路優化和計算機網路應用方面,發展緩慢。

滑坡泥石流災害的監測主要限於位移和孔隙水壓力監測,而對有關演化狀況的其他指標(如溫度、水化學場、地應力、推力等)則很少有人顧及。同時,我國對滑坡泥石流災害監測網的布置、監測儀器及精度要求等都缺乏統一的標准,使得監測數據可比性和共享性受到一定的限制。

在區域性地面沉降監測中合成孔徑雷達干涉(INSAR)技術的應用研究方面還有待深入,利用IN-SAR技術所建立的地面沉降監測網在時間(頻率)、空間(基岩標、分層標)、方法、密度等的優化方案和預警預報(模擬預測)方法與信息集成方面,是目前地面沉降監測預警亟須研究的重要課題。

(5)對潛在災害體的早期識辨差,「災後」研究普遍

由於現有的地質災害調查主要是對危害村莊和城鎮的,已經具有明顯前兆的地質災害進行的,對與其相關的影響因素分析不夠,對地質災害形成機理研究不夠,因而造成對潛在災害體的早期識辨差,對潛在的地質災害點的預測能力不足,「災後」研究較為普遍。

(6)地質災害防治缺乏一整套標准

缺乏一套地質災害災情統計,調查、評價、勘查、設計、施工、治理、應急調查與處置的技術標准。

10.2.3 面臨的形勢

(1)積極開展地質災害防治技術研究是我國經濟建設和可持續發展的緊迫需求

隨著國家西部大開發和可持續發展戰略的實施,國家大型工程和規模經濟建設的重點逐漸向中、西部地質環境較為脆弱的地區轉移,特別是一些工程建設、新城市建設和小城鎮建設面臨越來越嚴重的地質災害頻繁發生的威脅。地質災害對人類活動和生存條件的影響和威脅越來越明顯,而人類工程活動誘發的地質災害也越來越頻繁,地質災害防治已經成為我國經濟建設和可持續發展的制約因素之一。地質災害防治工作迫切需要地質災害調查、監測預報和治理技術方法提供科技支撐。

(2)現代新技術及計算機和信息技術的發展為地質災害防治研究提供了充分的技術保障

現代測量技術、信息技術、計算機技術等的快速發展,為地質災害實時監測、各種信息的集成傳輸、災害動態模擬模擬研究、預測預警模型研究、災害預測預警系統研究和信息快速發布反饋系統研究提供了先進的技術支撐,為地質災害監測預警和信息管理的研究與發展創造了前所未有的有利條件。

⑦ 關於地質災害防治階段問題

根據多年從事地質災害防治工作的體會,地質災害防治可以劃分下面幾個階段:①地質災害勘察階段;②可行性研究階段,地質災害規模小時可與前階段合並;③初步設計階段;④施工圖設計階段,地質災害規模小時可與前階段合並;⑤施工階段;⑥效果檢查階段。

(一)地質災害勘察

地質災害勘察是地質勘察的一種,它有其特殊性,其主要工作內容是查清災情和成災條件。災情不僅是指現在已經發生的,更重要的是對將來可能發生災情的預測。成災條件不僅是要查清地質條件,也要查清水文、氣象、地理、地震等條件。其他幾個階段的勘察內容和工程地質勘察內容一樣。效果檢查,是十分重要的一個階段,地質工程和其他工程建設一樣,必須進行效果檢查。

目前,很多單位把地質災害勘察按一般的勘察來進行。應該明確其特殊性,作為地質災害勘察,是為地質災害防治服務的。目前,這個工作的不足在於勘察中對地質災害的研究不夠,在勘察報告中對地質災害的災情論述不夠。地質災害勘察報告中應該論述的是要防治的孕災體一旦成災,可能造成的損失是多大。要進行災情預測,這一點非常重要。

(二)地質災害防治立項

地質災害勘察必須提供地質災害防治立項所需的資料,一般應從三個方面進行論證。

1.成災可能性判斷——穩定性分析

(1)宏觀判斷:根據地質、地貌形態、生物植被特徵及其發展狀況判斷。這是非常重要的一個依據;

(2)勘察評價:通過計算分析給出穩定性系數,評價孕災體的穩定性,這項工作不應該是純理論的,必須充分地吸收經驗資料,其結論必須與宏觀分析、監測分析結果對照,綜合分析判斷;

(3)監測分析:這是極重要的依據,但是監測資料必須可靠。變形監測資料不僅可給出孕災體的穩定性,而且還可以給出變形發展階段,變形體結構特徵,必要時可以採用鑽孔傾斜儀進行監測,對地面裂縫進行專門監測。

2.防治效益分析

(1)經濟效益:投資額與災情評估額之比為經濟效益,根據國內已進行的地質災害防治經濟效益分析,就我國目前的經濟實力,著者認為立項防治的經濟效益取1∶20較為合適。經濟效益分析中的難點在於:災情很難搞准。原因在於災害發生影響范圍及致災時間很難預測准確。這也是地質災害防治工作中沒有解決好的一個問題。

(2)社會效益:有一些地質災害如果發生的話,造成的經濟損失並不大,但是名勝古跡遭破壞產生的後果十分嚴重,如都江堰二王廟斜坡如果產生破壞將對都江堰構成威脅。都江堰灌溉面積已超過1000萬畝,不論經濟效益和社會效益都很大。

(3)環境效益:環境效益常常與經濟效益密切相關。環境效益論證必須與經濟效益和社會效益論證相結合進行,環境效益中的經濟效益和社會效益多數是間接的和遠景的,但在效益分析中必須考慮這個方面,而且這是很重要的一個方面。

3.方針政策依據

在地質災害防治立項決策中往往受投資制約,不可能對所有提出的符合上述條件的項目都給予資助立項,必須有所選擇傾斜。立項認可後,才能考慮防治方法。地質災害防治首先是決定防治方案。從大的方面來講,防治是包括兩個方面,一個是防;一個是治。

目前,我國對地質災害的防治在世界上還是名列前茅的。1992年國務院撥款9000萬元防治長江三峽鏈子崖危岩體和黃臘石滑坡,這在國際上是首屈一指的。而從1991年開始國家計委每年撥款5000萬元專門用於地質災害勘察和防治,現在已經立項勘察的防治工程70多項。鏈子崖危岩體、黃臘石滑坡、豆芽棚滑坡、烏江雞冠嶺崩塌已經撥款治理。實際上,中國地質災害防治已經進入了一個新的階段——工程防治實施階段,這是令人鼓舞的歷史階段。

⑧ 地質災害防治工作現狀及存在的主要問題

存在的主要問題。一是部分幹部群眾科學防災意識薄弱,存在僥幸心理;二是地質災害防治經費嚴重不足,部分地區地質災害危險點和隱患點勘查治理與搬遷避讓工作進展緩慢;三是地質災害應急處置交通工具和防治技術等無法滿足汛期地質災害防治工作的需要;四是地質災害防治工作機構還不夠健全,管理人員嚴重不足,技術力量薄弱等。
一是繼續加強領導,落實防災責任。充分認識做好當前地質災害防治工作的重要性和緊迫性,切實加強領導,將地質災害隱患點的監測預報預警責任分解到村、到戶、到人。二是加強排查,消除災害隱患。重點抓好丘陵山區和重大工程地質災害危險點、隱患點的全面排查,及早發現和解決問題,消除隱患,落實監測預報預警措施和避險場所。會同氣象、水文等有關部門,進一步做好地質災害氣象預警預報工作,擴大預報信息發布的覆蓋面,增強時效性,確保及時將預警預報信息發送到相關管理人員。出現暴雨、特大暴雨的地區,要對滑坡、崩塌、泥石流地質災害隱患點加密監測頻率。三是加強值班,確保信息暢通。嚴格遵守汛期值班、災情速報和專報制度,保證汛期24小時輪流值班,確保災情險情信息及時、准確。四是加強保障,提高反應能力。切實加強地質災害應急管理機構和隊伍建設,確保地質災害應急人員、車輛、經費和相關設備的到位。充分發揮地勘單位的技術優勢,做好地質災害應急處置的各項工作,隨時參與地質災害應急搶險和應急調查等工作。五是加強監督,減少人為災害。加強對各類工程建設項目引發地質災害活動的監督管理,嚴格執行地質災害危險性評估和地質災害防治工程「三同時」制度,防止開采礦產資源和地下水資源引發地質災害,減少人為因素引發的地質災害。六是加強宣傳,增強防災意識。充分發揮廣播、電視、互聯網、報刊、手機簡訊的作用,進一步做好丘陵山區受地質災害威脅群眾的宣傳教育工作,提高群測群防水平和科學防災救災能力。

⑨ 年全國地質災害防治工作情況

國土資源部通報 2011 年第 71 期

黨中央、國務院高度重視地質災害防治工作。今年以來,國務院領導多次做出重要批示,特別是國務院第 157 次常務會議對全面加強地質災害防治工作作出總體部署。2011 年 6月,國務院印發了 《關於加強地質災害防治工作的決定》(以下簡稱 《決定》)。9月,國務院辦公廳印發了 《貫徹落實國務院關於加強地質災害防治工作決定重點工作分工方案》,進一步明確了各地和有關部門的職責任務。各地區、各有關部門認真貫徹落實 《決定》,大力推進防治體系建設,著力加強汛期防範工作,並取得了明顯進展。各級國土資源部門在深入學習貫徹落實 《決定》的同時,認真做好汛期地質災害防治工作,防治體系建設和年度防治工作取得了顯著成效。我部在前期工作基礎上,結合相關部門和各省 (自治區、直轄市)國土資源部門工作開展情況,對 《決定》貫徹落實和 2011 年地質災害防治情況進行了認真梳理總結。現將有關情況予以通報。

一、地質災害基本情況及其特徵

截至 2011 年 12月20日,2011 年全國共發生地質災害 15620 起,其中滑坡11474 起、崩塌 2299 起、泥石流 1380 起、地面塌陷 352 起、地裂縫 86 起、地面沉降 29 起。造成人員傷亡和經濟財產損失的地質災害 117 起,243 人死亡,32 人失蹤,137 人受傷,直接經濟損失 40 億元。全國共成功避讓地質災害403 起,避免人員傷亡 3.5 萬人,避免直接經濟損失 7.2 億元。與去年同期相比,今年地質災害發生數量接近一半,死亡失蹤人數降至不足十分之一; 與過去 5 年同期平均數相比,發生數量相當,死亡失蹤人數降至不足三分之一。今年的地質災害特點如下:

一是誘發因素以降雨、地震等自然因素為主,累計 13092 起,占總數的 90%。9月份,陝西、四川等省連續出現較強降雨過程,局部地區出現多日強降雨,引發地質災害 1765 起,造成 72 人死亡、失蹤,直接經濟財產損失 14 億元。

二是地質災害類型以滑坡為主,全國共計發生11474 起,占總數的73%。滑坡規模以中小型居多,在強降雨條件下呈現群發性。如 9月18日,汶川地震影響區的南江縣受降雨影響,引發地質災害 765 起,造成 14 人死亡失蹤,多處基礎設施受損。

三是地質災害及其造成的人員傷亡主要發生在中西部山地丘陵區,其中山西、湖北、湖南、廣西、四川、雲南、陝西等 7 省 (區)共發生 12815 起,造成 227 人死亡失蹤,分別占總數的 82%和 83%。

四是主汛期地質災害多發,從 6月至 10月,全國共發生地質災害 15072 起,累計造成 217 人死亡失蹤,分別占總數的 96%和 79%。

各地通過組織開展排查巡查復查工作,共確認新生地質災害隱患點 1.9 萬處,威脅人員 76.4 萬人。對威脅人員和財產安全的隱患點,及時開展了應急處置,並納入地質災害群測群防和專業監測體系。

二、防範工作部署早落地實

各級國土資源部門認真做好地質災害防治的組織、協調、指導和監督工作,把保護人民群眾生命財產安全作為地質災害防治的最高價值准則。

一是部署工作周密及時。2011 年 2月召開年度地質災害防治趨勢預測會商會,分析形勢,判斷趨勢,確定防範重點。3月下發通知,提出總體工作要求。4月召開全國汛期防治工作視頻會議,進行全面動員和部署。5月啟動地質災害氣象預警預報工作,為社會公眾和相關部門提供防災信息。7月根據防災總體情況,召開緊急視頻會議,進行再動員、再部署、再落實等。今年以來,我部針對降雨、雨雪冰凍、融雪等發出防災通知 30 余次,各省級國土資源部門共召開地質災害防治會議129 次,發出通知 份。

二是檢查指導突出重點。在汛期防災關鍵時期,部領導親自帶隊赴汶川、三峽庫區、西南山區、西北黃土地區指導檢查地質災害防治工作。2011 年我部共派出50 多個由部領導、司局長帶隊的工作組,汛期啟動了 7 大片區地質災害防治專家長期駐守 18 個重點省份開展巡迴檢查。各省級國土資源部門共組織開展督促檢查407 次,組織專 業 技術 人員 4.1 萬 人 指 導 各 地 開展 地質災害 隱患 排 查 巡 查 復 查工作。

三是監測預警及時准確。國土資源部與中國氣象局聯合下發文件,進一步推進地質災害預警預報服務工作。共製作預警產品 153 份,通過中央電視台、中央人民廣播電台、國土資源部門戶網站發布,新增國土資源手機報、微博空間等手段,向社會公眾及時發布信息。

四是應急處置科學有效。針對突發地質災害,我部派出 30 個應急工作組,省級國土資源部門派出 3106 個工作組,協助地方政府和有關部門開展地質災害應急處置和搶險救災工作,全年沒有出現次生地質災害造成人員傷亡事故。部地質災害應急管理辦公室和應急技術指導中心堅持做好應急值守工作,共 700 多人次參與應急值守,報送有關信息 600 多條。

三、地質災害防治能力得到顯著提升

通過加強群測群防、預警預報、科學研究和教育培訓等工作,地質災害防治能力得到提升。

(一)基層地質災害防治能力得到加強

一是通過開展以縣 (區、市)為對象的群測群防有組織、有經費、有規劃等的 「十有縣」建設,縣級地質災害防治能力得到顯著提高。目前,全國 「十有縣」總數達到 1337 個,覆蓋 95%以上的地質災害高、中易發區。

二是專業技術力量不斷加強,全國共有地質災害應急專家 2500 人分布在各省(區、市)指導防治工作,3520 家地質災害防治資質機構共計 10 多萬人承擔著地質災害危險性評估及勘查、設計、施工、監理等工作。今年累計有 4.1 萬專業技術人員參與地質災害排查巡查核查、應急處置宣傳培訓工作。

三是依託專業防治機構開展防治技術研究。地質災害監測預警試驗基地建設、地震擾動重大滑坡泥石流等地質災害防範與生態修復、重大地質災害監測預警及應急救災關鍵技術研究、汶川地震帶科學鑽探等一批科研項目的開展,為地質災害防災減災發揮了重要的科技支撐作用。

四是群眾防災減災意識普遍提高,通過廣泛宣傳培訓,地質災害防治知識深入人心,進入千家萬戶,幹部群眾防災減災意識得到提高,專業技術人員業務水平得到提升。我部全年針對甲級地質災害防治單位開展防治施工與監理培訓班 38 期,共有 300 家單位、8000 多人參加培訓。

五是各地加強了群測群防隊伍建設,目前,全國群測群防監測員已從前幾年的10 萬名增加到 35 萬名,他們在汛期看守著 20 萬處隱患點,不畏艱險、不分晝夜、用心監測、及時預報,在最困難、最危險的環境中執行著最崇高的生命任務。2011年全國成功避讓地質災害 400 多起,避免 3.5 萬人傷亡。

(二)綜合採取防治措施,有效消除地質災害威脅

我部積極指導各地在扎實做好監測預警工作的基礎上,重點實施工程治理和搬遷避讓手段,徹底消除地質災害隱患威脅,通過開展地質災害防治新機制建設工作調動各方力量參與地質災害防治。

一是通過工程措施消除地質災害隱患。各地通過中央和地方財政資金,共實施2260 處地質災害治理工程,消除了威脅 87.8 萬人的地質災害隱患,可保護經濟財產240 多億元。部分已完成的防治工程在應對今年汛期地質災害過程中發揮了重要作用。如 2010 年 8月13日爆發特大山洪泥石流的四川省綿竹市清平鄉文家溝,通過實施科學的治理工程,在今年雨情水情比去年還復雜的情況下,成功阻止了泥石流災害再次發生。

二是通過搬遷避讓有效規避地質災害。各地結合扶貧開發、新農村建設、小城鎮建設等開展受威脅群眾的搬遷避讓工作。今年全國共實施 6438 處 28.1 萬人的搬遷避讓。福建省將 「造福工程」搬遷避讓與地質災害防治相結合,計劃通過兩個階段的努力,實現 13 萬受地質災害威脅群眾的搬遷避讓,目前已完成第一階段的搬遷任務。陝西省則結合陝南地區生態移民工程,計劃用 5 ~10 年左右時間,將受地質災害嚴重威脅的 60 萬群眾逐步搬遷至安全地帶。

三是積極探索地質災害防治新機制。各地在地質災害調查評價、監測預警、綜合治理、應急救援體系建設,組織機構和責任管理制度創新,技術力量和保險制度引入等方面都進行了積極的探索與實踐。廣西梧州市積極探索治理與搬遷避讓相結合的辦法,將地質災害防治與舊城改造、新農村建設、土地開發利用、市政建設、城市景觀改造、城鄉增減掛鉤相結合,由點及面,化被動防災為主動防災,既消除了地質災害隱患點百姓所受的威脅,又通過建立新的社區讓百姓安居樂業。江蘇鎮江、甘肅蘭州、重慶、山西靈石等地政府積極引導、吸引社會技術力量和資金參與地質災害防治。

四、各地各部門深入貫徹落實 《決定》

《決定》作為新時期地質災害防治工作的綱領性文件,得到各地黨委政府和有關部門的高度重視,貫徹落實工作深入推進。

(一)地方黨委政府狠抓落實

各級地方黨委政府狠抓 《國務院關於加強地質災害防治工作的決定》的貫徹落實工作,加大機構、人員和經費保障力度,加強具體防治任務部署,加強演練培訓等手段運用。一是從組織機構上,全國已有 24 個省 (區、市)明確地質災害應急管理機構,27 個省 (區、市)明確地質災害應急技術指導機構,224 個市及近1000 個縣加強機構建設。山東、陝西、甘肅等省已將地質災害防治工作納入領導年度考核內容。二是從經費投入上,省級財政累計投入資金 50 多億元,是 2010 年的 2.1 倍,其中四川、雲南、陝西、重慶、廣西、山西等省財政大幅加大投入力度。三是措施落實上,各地加緊部署調查工作,廣東省提出開展全省山區重點縣地質災害詳細調查和威脅 100 人以上及飲用水源地等重大地質災害隱患點的詳細勘查目標。四是應急演練上,2011 年全國共組織開展不同規模地質災害演練 2563 次,參加人數達到 100 多萬人。通過演練示範,險情出現時,地方決策果斷,避險路線場所明確,防災減災效果明顯,對今年因災死亡失蹤人員減少發揮了重要作用。五是培訓教育上,各地組織專業技術人員大力開展防治知識宣傳與培訓。四川省在汛期培訓群眾 200 多萬人,浙江省組織專家深入基層開展 「送一套書、貼一幅畫、放一部片、講一堂課」的地質災害防治 「四個一」活動,對 10000 多名群測群防監測員開展培訓。安徽省開展 「六個一」貫徹學習 《決定》活動,編制 《學習問答30 題》,對 《決定》 進行深入解讀和宣傳。

(二)各相關部門密切配合

各相關部門全力支持,認真組織開展相關領域內的地災防治,加大地質災害防治資金和技術力量投入力度,部門分工協助的防治機制進一步完善。一是中編辦積極支持,我部在相關司局和直屬事業單位分別加掛了地質災害應急管理辦公室和應急技術指導中心牌子,配備專門管理幹部和技術人員。二是財政部進一步加大了特大型地質災害防治專項資金投入力度,由 2010 年的 14 億元增加到 25 億元; 交通運輸、鐵路系統分別投入資金 16.6 億元和 10 億元,開展 6585 公里國省干線公路和鐵路沿線山洪地質災害防治; 民政部、財政部加大地質災害救災資金投入。三是發展改革、教育、科技、環境保護、住房城鄉建設、交通運輸、旅遊、能源等部門在制定實施有關規劃和工程建設過程,重點加強地質災害防治和易災地區生態環境評估和監管,國務院三峽辦積極推進三峽後續工作規劃地質災害防治內容的實施。四是水利部先後派出 19 個檢查組赴各地督促檢查山洪災害的防禦及非工程措施項目建設工作; 氣象部門在重點地區建設 1300 個鄉鎮自動氣象站、5000 個暴雨監測站,加強雨情動態監測; 鐵道部組織開展鐵路沿線的地質災害隱患重點排查。五是解放軍和武警部隊積極參加突發地質災害搶險救援,共出動兵力 10526 人、民兵預備役 11972 人、車輛機械 1420 余台、直升飛機 11 架,圓滿完成各項任務,累計轉移、解救群眾 2.9 萬人。

五、精心謀劃,扎實做好下一步工作

地質災害具有隱蔽性、突發性和破壞性,且我國地質地貌復雜,全球極端氣候事件頻發,各項政策措施的落實還需一段時間,我國地質災害防治工作面臨的形勢依然十分嚴峻。我們將在謀劃長遠的同時,扎實做好當前工作。

一是繼續做好 《決定》的貫徹落實,完善地質災害防治體系。繼續深入貫徹落實 《決定》,積極主動指導、督促各地制定相關貫徹落實意見和重點工作分工方案,將目標、任務、措施落實到責任單位和責任人,確保 《決定》各項政策措施落到實處。配合國辦開展 《決定》貫徹實施的督促檢查。繼續開展以提升縣級防治能力為目標的地質災害群測群防規范化建設,開展 《國家突發地質災害應急預案》修編和調查評價、防治工程等技術規范編制工作,加強特大型地質災害防治項目的技術管理和服務工作。

二是編制實施好地質災害防治規劃,加強防治項目的實施。《全國地面沉降防治規劃》已上報國務院,《全國地質災害防治 「十二五」規劃》已徵求相關省和部門意見,將盡快與發展改革委、財政部聯合報國務院,同時我部將積極配合發展改革委、三峽辦組織實施好 《全國中小河流治理和病險水庫除險加固、山洪地質災害防禦和綜合治理總體規劃》、《三峽後續工作規劃》地質災害防治內容。

三是加強重點時段重點區域防治,扎實做好明年防治工作。通過會商、動員、檢查等部署開展年度汛期地質災害防治工作,做好預警預報和應急處置。在做好常規性工作的基礎上,加大對地震災區、三峽庫區等重點地區地質災害防治工作的指導力度,指導各地做好地質災害避險搬遷工作,最大限度地避免和減輕損失,維護人民群眾生命安全。

附件: 2011 年各省 (區、市)地質災害防治情況統計表 (略)

國土資源部

二〇一一年十二月二十八日

⑩ 地質災害防治工程中監測新技術的開發應用與展望

季偉峰

(中國地質科學院探礦工藝研究所,四川成都,610081)

【摘要】地質災害防治工程中對地質災害體的監測十分必要。本文簡要介紹了我國當前地質災害監測的主要方法及新技術在工程實踐中的應用,指出了地質災害監測工程實踐中存在的主要問題,展望了我國在本領域技術發展的趨勢。

【關鍵詞】地質災害監測技術應用展望

自然地質環境和人為活動是引發地質災害的兩大主要原因。在最近的20多年時間里,隨著我國人口的增加,經濟建設的快速發展,特別是基礎設施建設規模的擴大,建設與用地的矛盾十分突出。植被的破壞嚴重,使山體滑坡、泥石流、地面沉降等地質災害在全國許多地區頻繁發生,嚴重阻礙了災害發生地的經濟建設和社會發展。

1我國主要的地質災害形式及危害

1.1地質災害及常見形式

地質災害是指由自然地質作用和人為活動作用形成的,對人類生存和工程建設可能構成危害的各種特有的自然環境災害的總稱。

常見的地質災害形式主要有6種,它們是崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫和地面沉降,簡稱為崩、滑、流、塌、裂、沉。

1.2三峽庫區的主要地質災害

三峽水利工程建成後將產生巨大的經濟效益和社會效益。但它的建設對庫區的自然環境也帶來一定的直接或潛在影響。三峽工程的一期蓄水、二期蓄水和新城鎮的建設已經給庫區帶來了不少地質災害問題。在淹沒區的新城鎮建設中,由於在選址時考慮地質環境因素不夠,使有些新城鎮從建設一開始就與地質災害結下了「不解之緣」。主要表現形式為人為高切坡和深基坑誘發的滑坡和崩塌。湖北的巴東、秭歸,重慶的巫山、奉節、雲陽、萬縣等地在新城鎮的建設中都引發了大量的地質災害,如何趨利避害是擺在我們面前的重大課題。

1.3地質災害的主要危害

地質災害的危害是顯而易見的。我國幅員遼闊,地質構造復雜,地貌千姿百態,山地和丘陵面積占國土總面積的2/3以上。全國34個省、直轄市、自治區以及特別行政區均存在著不同形式和不同程度的地質災害,每年都要造成慘重的人員傷亡和財產損失。其中滑坡、泥石流和山洪等突發性地質災害被定為國際減災10年的主要災種,由於這些災害具有潛在性和突發性,一旦發生,來勢兇猛,常造成斷道、斷航、構築物損毀、人員傷亡和財產損失。在我國,每年喪生地質災害的總人數達800~1000人,經濟損失超過100億元人民幣。

1.4地質災害監測的特點

(1)滑坡等變形體分布通常較為分散,成因機制復雜。開展監測工作前,需有一定前期地質環境勘察、研究工作基礎;

(2)地質災害體大多位於交通、通訊十分不便地區,電源接入也很困難;

(3)目前大多數監測以手動為主,數據匯交速度相對較慢,人工勞務成本較高;

(4)與大壩、橋梁、隧道等固定建築物、構築物的安全監測相比,地質災害監測具有開放的監測邊界,條件復雜,自動化監測和遙測等監測手段、監測儀器的選擇、固定安裝、運行等須注意儀器設備的環境適應性和抗干擾性能,保證正常使用和安全運行。

2地質災害防治工程中監測的必要性

地質災害防治工程的監測根據工程所處的不同階段,可分為施工安全監測、防治效果監測和長期穩定性監測,目前一般簡單地統稱為監測。在以往的工作實踐中經常發現,除經濟原因外,在地質災害的治理過程中存在一定的盲目性。有些地質災害進行了治理,理由是認為它不穩定。有些沒有進行治理,理由是認為它是穩定的。除一些簡單粗糙的勘察資料外,幾乎沒有充分的證據證明一個變形體穩定與否,是否需要進行工程治理。如果對滑坡等變形體進行必要的監測,將會減少這種盲目性,收到事半功倍的效果。

2.1對於已採取工程措施的地質災害體

對於已採取工程措施的地質災害防治工程,在治理過程中,根據監測結果進行效果評價,指導施工,及時對設計進行修改;防治工程竣工後,隨著周圍環境條件的變化,約束條件也會發生變化。如錨索的腐蝕和鬆弛、地下水位變化、臨空面加大、工程質量不高、巨大外力(如地震和大爆破)等,都有可能使一些已經治理過、暫時處於相對穩定的滑坡變形體重新失穩,如不進行持久的監測,它們具有更大的欺騙性和危險性,並非就可以高枕無憂,仍需通過必要的監測來評判它的治理效果和長期穩定性。

2.2對於未採取工程措施的地質災害體

對於一些未經治理、而又具有潛在危害的地質災害體,監測也是十分必要的。一些暫時沒有資金進行工程整治但又對人民生命財產構成較大潛在威脅的大型滑坡變形體,以投資較小的監測工作來彌補是有效的方法和途徑。通過有效的監測既可對其穩定性進行評價,監測結果又可為是否治理和如何治理提供設計依據。用監測的手段對滑坡等變形體進行有效的監控,是一項投資少、見效快的方法,目前已逐步被一些政府官員和業主所接受並推崇。他們也意識到用工程手段進行整治後應該用監測數據來驗證,否則是盲目的。但目前仍有相當多的管理和設計部門只注重被動的治理和亡羊補牢,而不注重防患於未然。

3當前地質災害監測的主要方法

以往作為監測工作的對象,主要是對一些重要的構築物和大型建設工程的變形、位移、沉降等進行監測,如水利水電大壩、大型橋梁、重要廠房、大型地下隱蔽工程、礦山邊坡和尾礦壩等。對復雜的地質災害體進行監測,則是近些年才逐漸開始應用的,當前採用的主要監測方法有以下幾種。

3.1地面絕對位移監測

絕對位移監測是最基本的常規監測方法,測量崩滑體測點的三維坐標,從而得出測點的三維變形位移量、位移方位與變形位移速率。主要使用經緯儀、水準儀、紅外測距儀、激光準直儀、全站儀和GPS等,應用大地測量法來測得變形體上某點的三維坐標。

3.2地面相對位移監測

地面相對位移監測是量測崩滑體重點變形部位點與點之間相對位移變化(張開、閉合、下沉、抬升、錯動等)的一種常用的變形監測方法。主要用於對裂縫、崩滑帶、采空區頂底板等部位的監測、沉降觀測等,是位移監測的重要內容之一。目前常用的監測儀器有振弦位移計、電阻式位移計、裂縫計、變位計、收斂計等。

3.3鑽孔深部位移監測

對於滑坡等變形地質體來講,不僅要監測其地表位移,也要監測其深部位移,這樣才能對整體的位移進行判斷監測。方法是先在滑坡等變形體上鑽孔並穿過滑帶以下至穩定段,定向下入專用測斜管,管孔間環狀間隙用水泥砂漿(適於岩體鑽孔)或砂、土石(適於鬆散堆積體鑽孔)回填固結測斜管;下入鑽孔傾斜儀,以孔底為零位移點,向上按一定間隔(一般為0.5m或1m)測量鑽孔內各深度點相對於孔底的位移量。常用的監測儀器有鑽孔傾斜儀、鑽孔多點位移計等。

3.4應力監測

對於滑坡等變形體不僅要監測其位移的變化,還需要監測其內部應力的變化。因為在地質體變形(或稱運動)的過程中必定伴隨著變形體內部應力變化和調整,所以監測應力的變化是十分必要的。常用的儀器有錨桿應力計、錨索應力計、振弦式土壓力計等。

3.5水環境監測

對於崩滑體來講,除了自然地質條件和人為擾動外,水是對滑坡的穩定狀態起直接作用的最主要因素,所以對水環境(含過程降雨及降雨強度、地表水的流量、地下水位、滲流量、滲流壓、孔隙水壓力、地下水溫度等)進行監測十分重要。常用的監測儀器有量水堰、遙測雨量計、測鍾、電測水位計、遙測水位計、滲壓計、滲流計、電測溫度計等。

3.6地震監測

地震監測適用於所有的崩滑監測。地震力是作用於崩滑體的特殊荷載之一,因此對崩滑體的穩定性起著重要作用。當地質災害位於地震高發區時,應經常及時收集附近地震台站資料;必要且條件許可時,可採用地震儀等監測區內及外圍發生的地震強度、發震時間等。分析震中位置、震源深度、地震烈度、評價地震作用對區內的崩滑體穩定性的影響。

3.7 人類相關活動監測

人類活動如掘洞采礦、削坡取土、爆破採石、載入及水利設施的運營等,往往造成人工型地質災害或誘發產生地質災害,在出現上述情況時,應予以監測並停止某項活動。對人類活動監測,應監測對崩滑體有影響的項目,監測其范圍、強度、速度等。

3.8宏觀地質調查監測

採用常規地質調查法,定期對崩滑體出現的宏觀變形痕跡(如裂縫發生及發展、地面沉降、塌陷、坍塌、膨脹、隆起、建築物變形等)和與變形有關的異常現象(如地聲、地下水異常等)進行調查記錄。該法具有直觀性強、適應性強、可信程度高的特點,為崩滑監測的主要手段,也是群測群防的主要內容。適用於所有崩滑體,具有準確的預報功能。

4監測新技術的研究與工程實踐

4.1國外監測新技術的研究與應用

發達國家在岩土工程及地質災害監測領域不但有傳統的監測方法和儀器,近年來已將高新技術應用於地質災害預測、預警工程。美國的PDI公司、Geokon公司、義大利Sisgeo公司、瑞士Leica公司、瑞典Geotech公司、德國Zeiss公司、日本尼康公司等在監測方法的創新和新技術的應用方面都處於領先地位。紅外技術、激光技術、微波技術、光纖技術、格區式光柵技術、機電一體化、自動化技術、衛星通訊技術、計算機及人工智慧等高新技術在監測技術方法和儀器的開發研究中得到了廣泛的應用。可以這樣講,作為岩土工程監測一個分支的地質災害監測及監測儀器,已經不是傳統意義上的大地測量儀器,而是實現了傳統方法和儀器與現代高新技術的完美結合,把監測儀器的技術水平推到了一個嶄新的階段,並正在向更高層次發展。國外具有代表性的產品有 Leica公司的TCR1800全站儀、TCR2003測量機器人、Geomos系統、DNA電子水準儀、GPS,Zeiss公司的DiNi12系列電子水準儀、North America公司的鑽孔多點位移計、Sicon公司的岩土工程監測系列儀器等。

4.2國內監測新技術的研究與應用

國內水電系統和國土資源部都開展了這方面的研究,如水利科學院、中科院有關院所、國土資源部技術方法研究所等。我所伴隨著三峽工程的建設,在國土資源部的大力資助下,也開發了多種岩土工程及地質災害防治監測儀器,如鑽孔傾斜儀系列、應力測量系列、地面位移測量系列等監測儀器、多參數遙測系統等,還承擔了科技部「崩滑地質災害自動化監測系統」項目的研究,為測量儀器國產化做了大量的工作,產品在三峽庫區和國家的重大工程中得到了較好的應用。我所近幾年研究的成果並形成的產品主要有以下8項:

(1)DMY型激光隧道斷面張斂測量系統;

(2)BYT型光纖崩滑體推力監測系統;

(3)DZQX新型多功能鑽孔傾斜儀;

(4)崩塌無線自動化監測預報系統;

(5)PSD型微位移變形測量系統;

(6)MS型錨索(錨桿)測力系統;

(7)DHS型地層含水率儀;

(8)岩心定向與取心技術研究。

4.3工程監測實踐

在研究開發的同時,我所用自己研究的成果積極參與國家重大基本建設工程的監測工作和三峽庫區地質災害防治的工程監測,取得了較好的經濟效益和社會效益。最近幾年承擔的重大監測工程有:

(1)寶成復線清江大斷面雙線長隧道變形量測;

(2)成昆鐵路電氣化改造西昌南馬鞍堡隧道變形量測;

(3)北京地鐵復八線變形量測;

(4)上海地鐵一號線人民廣場站變形量測;

(5)青島地鐵試驗段變形量測;

(6)成(都)—南(充)高速公路高陡邊坡變形及量測;

(7)內(江)—宜(賓)高速公路高邊坡變形量測;

(8)丹(東)—沈(陽)高速公路丹本(溪)段全線隧道驗收工程;

(9)318國道二郎山—康定段 K2794+860~980滑坡的地面位移、深部位移及應力監測;

(10)奉節縣、雲陽縣地質災害監測工程。

5監測技術發展展望

(1)地質災害的發生將更加頻繁,危害程度更大,監測工作將受到更多的重視,監測成果應用將產生更大的社會效益。

(2)在我們的上級主管部門——中國地質調查局的支持下,我們的監測儀器研究及運行系統軟體開發將會得到更多資助,並使我們的監測手段更加完備,登上一個新的台階,具有更強的市場競爭能力。

(3)自動化監測和遙測是地質災害監測的發展方向,但目前實施還有很多困難。

(4)地質災害具有一定區域性,是一項公益性的事業,更需要政府的引導和支持。

6結語

通過幾年的監測工程實踐,目睹了不少由於忽視地質災害的工程安全監測和失效工程而導致生命和財產的損失,也看到不少通過監測成功預報災害而避免災害發生的實例。在實行工程質量終生追究制的今天,對地質災害及相關岩土工程的安全進行長期監測顯得尤為重要和迫切。

監測工程是地質災害防治工程體系的重要組成部分,不能重治輕防,應做到治理、防範、監測並重,有時甚至重於工程治理手段。

在一定時期內對滑坡變形體實施監測工程,可以節省大量的投資。

地質災害防治工程應建立在科學監測的基礎上,以監測指導設計、施工、工程效果評價,以科學的態度面對它,應從過去的憑經驗和粗糙的勘察上升到定量階段,只有這樣,才能對滑坡變形體進行深入的認識和科學評價。

監測工作不是可有可無的,它是工程診斷的需要,是從事地質災害研究和預測必不可少的一項工作。

防範重於救災,監測勝於治理。

參考文獻

[1]殷躍平等.地質工程設計支持系統與鏈子崖錨固設計.北京:地質出版社,1995

[2]黃潤秋主編.高邊坡穩定性的系統工程地質研究.成都:成都科技大學出版社,1991

[3]喬建平主編.滑坡減災理論與實踐.北京:科學出版社,1997

[4]唐邦興主編.山洪泥石流滑坡災害及防治.北京:科學出版社,1994

[5]國家技術監督局,建設部.工程測量規范.北京:中國計劃出版社,2003

[6]國家技術監督局,建設部.工程岩體試驗方法標准.北京:中國計劃出版社,2001

[7]王永年,殷世華主編.岩土工程安全監測手冊.北京:中國水利電力出版社,1999

[8]季偉峰主編.工程地質與地質工程.北京:地質出版社,1999.

熱點內容
鹿特丹港國家地理 發布:2021-03-15 14:26:00 瀏覽:571
地理八年級主要的氣候類型 發布:2021-03-15 14:24:09 瀏覽:219
戴旭龍中國地質大學武漢 發布:2021-03-15 14:19:37 瀏覽:408
地理因素對中國文化的影響 發布:2021-03-15 14:18:30 瀏覽:724
高中地理全解世界地理 發布:2021-03-15 14:16:36 瀏覽:425
工地質檢具體幹些什麼 發布:2021-03-15 14:15:00 瀏覽:4
東南大學工程地質考試卷 發布:2021-03-15 14:13:41 瀏覽:840
中國地質大學自動取票機 發布:2021-03-15 14:13:15 瀏覽:779
曾文武漢地質大學 發布:2021-03-15 14:11:33 瀏覽:563
中國冶金地質總局地球物理勘察院官網 發布:2021-03-15 14:10:10 瀏覽:864