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地质灾害防治新进展

发布时间: 2021-02-24 10:39:08

① 我国地质灾害的防治工作现状

我国政府一直十分重视地质灾害防治工作。20世纪70年代,在总结世界许多国家地质灾害防治方面因无预报无预防、有预报而无预防或有预报、有预防而没有组织实施等问题造成严重后果的基础上,我国的地质灾害防治工作中已由灾后被动救灾,转为灾前主动地、有目的地勘查、监测、预报、预防和治理。在地质灾害防治的实践中,有预报、有预防并组织实施的实例越来越多。例如,1975年2月4日,辽宁省海城7.3级地震是我国乃至世界上预报预防最成功的震例。在震前,国家地震局和辽宁省地震局作出了准确的中、短期预报,特别是作出了临震预报,辽宁省政府据此向全省发布了临震预报,并布置了预测预防的对策,位于震中区的营口市,县政府采取了组织群众撤离等应急对策,虽然地震使建筑物遭受严重破坏,但是人员伤亡却大为减少,死亡的人数(1328人)仅为人口总数的0.02%。

20世纪90年代,在制定国民经济发展规划的同时,制定了未来12年(1999~2010年)中国地质灾害防治战略,包括东部地区首先是做好以国土经济开发区为重点的环境地质综合评价和地质灾害防灾区划,在此基础上,及时调整土地利用规划和城市建设布局,避免重大工程和重要设施建在岩溶地面塌陷危险区和矿山采空区;中部地区在全面开展地质灾害调查的基础上,加强国土经济开发区和大江大河、交通干线等突发性地质灾害多发区段的地质灾害防灾区划;西部地区采取的防灾工作手段是避让,主要任务是做好重大工程设施的选址和保证居民区的安全。考虑到国家经济建设重点逐步西移的状况,应做好国土经济开发区地质灾害调查和防灾区划,加强区域地壳稳定性评价工作,并且提出了以下具体要求。

1)认真贯彻执行“预防为主,防治结合”的方针。开展全国地质灾害时空的分布、形成机理与现今地壳变形研究,进行地质灾害预测、预警分析,逐步掌握地质灾害的分布、发育规律,做好重大地质灾害的事前防范工作。

2)进一步加强法制建设,建立健全防灾法规。大力宣传、认真贯彻《防震减灾法》、《地质灾害防治管理办法》、《若干建设项目环境保护管理办法》、《水土保持工作条例》、《环境保护法》、《矿产资源法》、《土地管理法》、《森林法》、《草原法》、《水法》、《江河管理条例》等,进一步增强各级领导和广大群众的法律意识,提高依法加强地质灾害防治的自觉性,以法规的形式来管理地质环境,预防和减轻地质灾害,逐步把防治地质灾害纳入法制的轨道。

3)建立起统一管理与分级、分部门管理相结合的地质灾害防治管理体系,实行严格的责任制,按照国土资源部发布的《地质灾害防治管理办法》做好如下工作:①做好以地质灾害现状、防治目标、防治原则、易发区和危险区的划定、总体部署的主要任务、基本措施、预期效果为内容的地质灾害防治规划;②拟定好地质灾害监测、预防重点,主要地质灾害危险点的威胁对象、范围的地质灾害防灾预案;③做好工程建设诱发地质灾害的可能性,工程建设本身遭受地质灾害威胁的危险性及拟采取的防治措施等地质灾害危险性评估;④做好地质灾害发生时间、地点、成灾范围、影响程度等的地质灾害防治预报。

4)加强地质灾害监测和信息系统建设。根据地质灾害的性质及防治措施确定监测内容,并建立监测网络和信息系统,密切观察地质灾害的发展动态,实行防治信息化施工。

5)实施专业队伍与群众相结合,技术业务与行政措施并重的综合防治方针,动员全社会力量,建立群测群防体系,建设由社会各界共同参与的防灾网络,走出一条具有中国特色的地质灾害防治之路。

为加强对重大城市、重大建设工程和生命线工程抗御灾害的能力,做好建设工程场地地质环境安全性评价工作,国土资源部于1999年3月发布的《地质灾害防治管理办法》规定:“城市建设有可能导致地质灾害发生的工程项目建设和在地质灾害易发地区进行工程建设,在申请建设用地之前必须进行地质灾害危险性评估。”国务院2003年11月发布的《地质灾害防治条例》(国务院令第394号)的第二十一条明确规定:“凡是在地质灾害易发区进行的工程建设项目,在可行性研究阶段必须进行地质灾害危险性评估。”《地质灾害防治管理办法》、《地质灾害防治条例》为我国预防地质灾害的发生提供了政策和法律保障。

2008年1月,国土资源部发布的《全国地质灾害防治“十一五”规划》,科学地划分出了16个地质灾害重点防治区,即长江三峡库区滑坡崩塌重点防治区、川滇南北构造带泥石流滑坡崩塌重点防治区、鄂西湘西中低山滑坡崩塌重点防治区、湘中南岩溶丘陵盆地地面塌陷滑坡重点防治区、云贵高原滑坡崩塌地面塌陷重点防治区、滇西横断山高山峡谷泥石流滑坡重点防治区、桂西桂北岩溶山地丘陵崩塌地面塌陷重点防治区、浙闽赣丘陵山地群发性滑坡重点防治区、陕北晋西黄土滑坡重点防治区、黄土高原西南滑坡泥石流重点防治区、陇南陕南秦巴山地泥石流滑坡重点防治区、新疆伊犁滑坡泥石流重点防治区、珠江三角洲地面沉降地面塌陷重点防治区、长江三角洲地面沉降重点防治区、华北平原地面沉降重点防治区、东北中俄界河河岸崩塌重点防治区。《全国地质灾害防治“十一五”规划》的颁布,表明我国地质灾害防治工作进入了紧张有序的发展阶段。

小 结

本章的学习重点是地质灾害防治的原则和工作步骤,难点是地质灾害防治的工作步骤。在教学过程中,教师可借助一些简明的实例,通过直观教学法或图解法进行相关内容的讲解,学生上课前应对重点和难点进行必要的预习,课中、课后应对重点内容进行理解和识记。

复习思考题

1.地质灾害的类型有哪些?如何进行地质灾害的分级?

2.地质灾害防治的基本原则有哪些?进行地质灾害防治工作有哪些步骤?

3.我国的地质灾害防治工作可依据的法律法规有哪些?

②  当今地质灾害研究的重点与发展趋势

近十年来,地质灾害问题日益受到国际社会的广泛关注和高度重视。联合国已将地质灾害纳入了“国际减灾十年计划”,并成立了国际滑坡研究组等专门组织,实施了“全球滑坡灾害编图计划”。与此呼应,还提出了一些洲际或大区域的地质灾害编图计划。如由日本地调局组织的“东亚自然灾害编图计划”。国际地科联地质环境委员会目前则正在组织编制区域性和全球性地质灾害目录清单,尤其是影响城市地区的地质灾害目录清单,目的旨在帮助和指导主要由一些国际组织如联合国教科文组织等管理的地质灾害防治和减轻方面的特别援助项目计划。一些发达国家如美、英、日等早在70年代便开始了全国性的地质灾害调查与评价,其它一些国家如加拿大、澳大利亚、巴西、俄罗斯、意大利、西班牙、葡萄牙等,从80年代后期始,也分别开展了全国性或区域性的地质调查评价和研究工作。目前我国正在实施新一轮国土资源大调查工作,“地质灾害预警工程”是其中的一项重要内容。从国内外地质灾害研究和工作部署来看,总体呈现以下趋势:①建立地质灾害数据库及灾害风险填图;②地质灾害实时监控与定量评价及其灾害预警系统研究;③注重群发或诱发的灾害系统研究;④建立地质灾害快速反映部队;⑤工作部署重点包括快速发展地区、城市走廊带、工程和交通走廊的地质灾害主题填图及其监测研究计划。

③  地质灾害研究新进展

我国地质灾害研究工作一直是围绕着重大工程和重大建设需要而展开的,并且直到解放后才得以迅速发展。50~60年代,重点开展了西南及西北交通干线和三峡等水利枢纽的地质灾害调查(重点崩滑流),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预测和防治方面取得突破性进展,树立了我国地面沉降控制规范。进入80年代以来,我国地质灾害研究得到了空前的发展,并逐步开展了重点地区的地质灾害调查工作,编制了一系列地区性和全国性专门图件;对海城地震、新滩滑坡、元阳滑坡等进行了成功的预报、对东川和宁南泥石流和天津市区地面沉降实施了有效控制。特别是90年代以来,我国政府积极响应“国际减灾十年计划”,地质灾害研究得到进一步重视,开展了如“地震、地质灾害及城市减灾重大技术方法研究”等一批国家及省部级重点科技攻关项目的研究工作。这些都极大地推动了我国地质灾害研究工作的进一步开展。使得我国的地质灾害研究在勘察技术、预测预报水平、减灾防灾手段等方面逐步接近或达到了世界发达国家水平。总结近20年来我国地质灾害研究的成果,比较突出的有以下几个方面:

1.编制了一系列大型地质灾害图件

根据国家经济建设的需求,由原地矿部组织编制了一些全国性大比例尺的地质灾害调查图件,如1991出版的《中国地质灾害类型图》(1:500万)(葛中远主编),1992年出版的《中国地质环境图系》(中国水文地质工程地质勘察院主持编制),1996年出版的《中国分省地质灾害图集》(1∶60万~1∶500万)(段永侯主编)。这些图件从宏观上反映了我国地质灾害类型、区域分布特点及发生规律。是我国目前部署地质灾害勘察研究及制定防灾、减灾、环境保护政策和规划的主要科学依据。作为重要成果,在国内外也得到了广泛交流,在学术界有着重要的影响。

2.地面沉降防治工作取得突破性进展

进入80年代后,我国的地面沉降研究得到了空前的发展,其中以上海、天津的地面沉降研究卓见成效。在动态监测、沉降机理研究、预报模型以及降低地下水开采量和人工回灌等技术方面都取得了显著成绩,特别是在预测预报技术方面,地矿部水文地质工程地质研究所、岩溶地质研究所、上海地矿局和天津地矿局等单位,通过建立拟三维水流和一维地层压密的耦合模型,模拟地下水的水平垂直运动、含水层内外水量交换、弱透水层中水的压力变化以及动态过程中的一维固结压缩。计算评价在最优环境影响状态下,最大安全可采水资源及优化控制调度方案。对含水层在各种采灌条件下的变化规律及地面沉降幅度进行中长期预报。这些技术的研究与应用使我国地面沉降防治水平跨上了一个新的台阶,挤身于世界先进水平之列。

3.地质灾害信息系统建设空前繁荣

随着“3S”技术(地理信息系统、遥感技术和全球定位系统)的发展与成熟,以此为支撑技术的地质灾害信息系统和防灾决策支持系统建设取得长足进展。一大批各具特色的系统软件相继开发出来,使地质灾害的研究上升到一个新的水平。其中以由原地矿部水文地质工程地质研究所开发研制的“地质灾害预测防治智能决策系统”最具代表性,该系统以地质灾害预测防治为目标,将相关的数据库、图型库、模型库和知识库融为一个“四库一体”的耦联整体,实现了四者技术的有机集成,使系统具有空间数据管理、分析处理、空间建模与知识推理的分析功能。可对地质灾害进行时空演化预测、危险性区划、灾害经济评价以及减灾防灾对策选择的任务。在理论和技术上都取得了突破性进展,开创了建设大型地质灾害决策支持系统的先例。

4.地质灾害防治工程领域得到飞速发展

从1994年以来,国家每年投入了5000万元专项基金用于地质灾害治理,从而掀起了地质灾害治理工作的热潮,相继实施了对链子崖危岩体、黄腊石滑坡、豆芽棚滑坡、鸡冠岭崩塌等专项治理工程,形成了一支集勘察、设计、施工为一体的地质工程队伍,同时也使地质灾害防治工程作为专门的工程技术领域逐渐发展起来,形成了一套相对成熟的技术方法,尤其是由中国水文地质工程地质勘察院开发的“地质灾害防治工程设计支持系统”成功地应用于链子崖滑坡治理中,切实起到了灾害治理的示范作用。

5.一些新理论新方法的发展与应用

随着地质灾害研究工作的不断深入,一些新的理论与方法不断涌现,并逐步得到了学术界的认可,比较有代表性的有:

(1)滑坡过程模拟与过程控制理论技术。成都理工学院的黄润秋教授在岩土应力分析的基础上,对滑坡从其孕育、发展演化、激发成灾或防治控制进行全过程的计算机动态模拟。通过将现代数学-力学、非线性科学和计算机图形图像技术结合起来,对滑坡系统的全过程仿真模拟,直观地理性的分析灾害发生影响因素及其强度,再现灾害发生的全过程。从而将滑坡灾害定量化研究向前推进一步。

(2)地质灾害风险性评价理论与方法。在我国将风险性评价引入地质灾害研究工作中是从90年代开始的。到目前为止,地质灾害风险性评价作为一个相对独立的研究领域不断地发展和深化。其基本思想是在评价灾害自然危险性的同时,还考虑地区人口经济密度和抗灾性能等,即灾害区易损性分析,将地质灾害自然属性和社会属性结合起来,综合评价灾区地质灾害发展状况。经研院张梁等以崩塌滑坡、泥石流和岩溶塌陷为典型灾种进行了研究,建立了一套评价指标体系和模型方法,为该领域研究的深入开展提供了范例。

④ 地质灾害防治措施

崩塌灾害防治的工程措施:

1、拦挡:对中、小型崩塌可修筑遮挡建筑物或拦截建筑物。拦截建筑物有落石平台、落石槽、拦石堤或拦石墙等,遮挡建筑物有明洞、棚洞等。

2、支撑与坡面防护:支撑是指对悬于上方、可能拉断坠落的悬臂状或拱桥状等危岩采用墩、柱、墙或其组合形式支撑加固,以达到治理危岩的目的。对危险块体连片分布,并存在软弱夹层或软弱结构面的危岩区,首先清除部分松动块体,修建条石护壁支撑墙保护斜坡坡面。

3、锚固:板状、柱状和倒锥状危岩体极易发生崩塌错落,利用预应力锚杆(索)可对其进行加固处理,防止崩塌的发生。锚固措施可使临空面附近的岩体裂缝宽度减小,提高岩体的完整性。

4、灌浆加固:固结灌浆可增强岩石完整性和岩体强度。一般先进行锚固,再逐段灌浆加固。

5、疏干岸坡与排水防渗:通过修建地表排水系统,将降雨产生的径流拦截汇集,利用排水沟排出坡外。对于滑坡体中的地下水,可利用排水孔将地下水排出,从而减小孔隙水压力、减低地下水对滑坡岩土体的软化作用。

滑坡灾害防治的工程措施

1、排除地表水和地下水:滑坡滑动多与地表水或地下水活动有关。因此在滑坡防治中往往要设法排除地表水和地下水,避免地表水渗入滑体,减少地表水对滑坡岩土体的冲蚀和地下水对滑体的浮托,提高滑带土的抗剪强度和滑坡的整体稳定性。

2、减重与加载:通过削方减载或填方加载方式来改变滑体的力学平衡条件,也可以达到治理滑坡的目的。但这种措施只有在滑坡的抗滑地段加载,主滑地段或牵引地段减重才有效果。

泥石流灾害防治的工程措施

1、跨越工程:在泥石流沟上方修筑桥梁、涵洞跨越避险工程,使泥石流有排泄通道,又能保证道路的畅通。

2、穿越工程:在泥石流下方修筑隧道、明硐和渡槽的穿越工程,使泥石流从上方排泄,下方交通不受影响。这是通过泥石流地区的又一种主要工程形式,对于隧道、明洞和渡槽设计的选择,总的原则是因地制宜。

3、防护工程:对泥石流地区的桥梁、隧道、路基及重要工程设施修筑护坡、挡墙、顺坝和丁坝等防护工程,从而抵御泥石流的冲刷、冲击、侧蚀和淤埋等危害。

4、排导工程:修筑导流堤、急流槽、束流堤等排导工程,改善泥石流流势、增大桥梁等建筑物的排泄能力。

5、拦挡工程:修筑拦砂坝、固床坝、储淤场、支挡工程、截洪工程等拦挡工程,控制泥石流的固体物质和雨洪径流,削弱泥石流的流量、下泄量和能量,以减缓泥石流的冲刷、撞击和淤埋等危害。

(4)地质灾害防治新进展扩展阅读:

诱发地质灾害的因素主要有:

1、采掘矿产资源不规范,预留矿柱少,造成采空坍塌,山体开裂,继而发生滑坡。

2、开挖边坡:指修建公路、依山建房等建设中,形成人工高陡边坡,造成滑坡。

3、山区水库与渠道渗漏,增加了浸润和软化作用导致滑坡泥石流发生。

4、其它破坏土质环境的活动如采石放炮,堆填加载、乱砍乱伐,也是导致发生地质灾害的致灾作用。

⑤ 国际地质灾害防治科技研究现状与发展趋势

10.1.1 地质灾害形成机理与调查评价科技研究

(1)降雨诱发型滑坡和泥石流的形成机理

近30年来,降雨型滑坡研究是滑坡研究中的热点课题之一,其核心是通过研究降雨与滑坡的各种关系,预测可能的滑坡状态。据初步统计,全球至少有23个国家的学者对降雨型滑坡进行了不同程度的研究,美国、意大利、日本、英国、澳大利亚、新西兰以及中国香港和内地学者发表的研究论文较多。1984年后,中国香港政府加大了对降雨型滑坡的研究力度。除每年进行降雨滑坡的调查外,特别加强从更深层次上研究滑坡与降雨的关系,降雨滑坡分布发育规律,降雨入渗的水文地质模型,以及应用概率统计和其他数学方法建立更精确的滑坡—降雨关系。随着研究程度的深入,研究者一致认为香港火成岩风化层的非饱和土和残积土特有的性质控制着浅层降雨型滑坡的形成机理。研究结果表明,降雨型滑坡形成机理的本质在于雨水入渗斜坡后破坏了斜坡的应力平衡。因而,从理论上解释雨水入渗后斜坡应力的变化过程,以及雨水在斜坡中的渗透特性和渗透过程,是降雨型滑坡成因机理研究的关键。

(2)岩溶塌陷发育机理和判据研究

日本学者Nogushi(1970)、苏联学者Xоменко(1986)、美国学者Ralphj Hodek(1984)和Thom-as M.Tharp(1995)、俄罗斯学者Anikeev(1999)等,先后采用物理模型试验或数值分析的方法,系统研究了非黏性土潜蚀塌陷的过程。国外一些学者还尝试采用岩土工程离心机进行塌陷试验,如:Borms和Bennermark(1967),Marir(1984),Bertin(1978),Howell和Jenkins(1984),Sterling和Ronayne(1984),Craig(1990),Ablla和Goodings(1996),运用离心机模拟塌陷破坏机理和导致塌陷的临界组合条件,重点研究了上覆在洞穴上方的弱固结砂层的塌陷破坏与洞穴开口大小、洞穴自身强度、弱固结砂层强度和厚度、上覆砂层的厚度,以及地表荷载的关系。

美国、意大利、英国开展的基于GIS技术的地质灾害的风险评价工作中,包含了岩溶塌陷危险性评价。

(3)区域滑坡和泥石流调查与危险性评价

早期的地质灾害空间预测主要依据野外调查与航空相片解译情况,由专家进行地质灾害敏感性判断和评价,故称之为专家评价法(Aleotti和Chowdhury,1999)。该方法评价结果精度取决于野外调查的详细程度和专家的知识与经验,评价中运用的隐含规则使结果分析与更新困难,而且不同调查者与专家得出的结果无法进行比较。

20世纪70年代,以美国加利福尼亚旧金山地区圣马提俄郡的滑坡敏感性图为代表,利用多参数图的加权(或不加权)叠加得到区域滑坡灾害预测图的方法得到大力推广。该方法的优点是克服了使用隐含规则的问题;缺点是权重的确定仍保持主观性,模型的推广应用有一定困难。

20世纪80年代,受统计回归分析和判别分析在石油运移与矿床预测中应用的启发,Carrara(1983)将多元统计分析预测方法引用到区域滑坡空间预测中,并使该技术在世界各国得到迅速发展与推广。如Haruyama和Kawakami(1984)利用数学统计理论对日本活火山地区降雨引发的滑坡灾害进行了危险度评价。Baeza和Corominas(1996)利用统计判别分析模型进行了浅层滑坡敏感性评估,其斜坡破坏的正确预测率达到96.4%,说明了统计预测的适用性。Carrara,Cardinali和Guzzetti等(1991)将统计模型与GIS结合,应用于意大利中部某小型汇水盆地的滑坡危险性评估,结果证明统计分析与GIS的综合使用是一种快速、可行、费用低的区域滑坡危险性评价与制图方法。

20世纪90年代以来,随着计算机技术和信息科学的高速发展,以处理和分析地理空间数据为主要特点,具有属性数据库与图形库动态连接功能的地理信息系统(GIS)技术得到了空前发展,其与定量化的地质灾害空间预测模型方法的结合也成为地质灾害研究的新领域。

Mario Mejia-Navarro和Ellen E.Wohl(1994)在哥伦比亚的麦德林(Medellin)地区分析滑坡、泥石流等斜坡不稳定性引起的区域地质灾害敏感性和土地及生命易损性的基础上,利用GIS技术将两者合成产生了风险评价分区图。Anbalagan和Bhawani Singh(1996)在Anbalagan(1992)关于山区滑坡灾害评估和区划制图研究的基础上,提出了风险评价制图的新方法——风险评价矩阵(RAM)。

Aleollt(2000)采用GIS技术对意大利北部阿尔卑斯山前缘的皮埃德蒙特(Piedmont)地区的滑坡、洪水、雪崩、山谷口堆积等灾害的危险性及综合风险进行了区划性制图研究。Michael-Leiba等(2000)在澳大利亚的一项城市发展规划项目的斜坡地质灾害研究中,把斜坡灾害的危险性、易损性、风险评价作为一体,以GIS软件为技术平台,分别采用平面和三维评价系统,对凯恩斯(Cairns)地区进行了斜坡地质灾害的危险性和风险区划研究。Ragozin(2000)从理论上研究了滑坡灾害风险评价中的危险性、易损性和风险性。提出了考虑危险性评估目标有效期限在内的单个滑坡灾害危险性指标,并用其主要控制因素的概率乘积表示;对于区域性滑坡灾害评估,用给定地区的面积、滑坡发生面积、滑坡数量和时间之间的关系建立定量模型。

10.1.2 监测预报技术方法研究

(1)诱发滑坡和泥石流的临界降雨量与气象预警研究

在诱发地质灾害的降雨临界值研究方面,各国学者用来确定降雨诱发滑坡临界值的方法很多,其不同点在于考虑的因素不同。Glade(1997)建立了确定诱发滑坡的降雨临界值的三个模型,并在新西兰的惠灵顿地区进行了验证。三个模型要求的基本数据为:日降雨量、滑坡发生日期和土体潜在日蒸发量(通过Thornthwaite method方法计算得到)。模型建立的前提是:①假设最大日降雨量的地区,蒸发量最小;②滑坡由最大降雨量诱发。这三个模型基本概括了当前确定诱发滑坡的降雨临界值的方法。

在对美国旧金山湾地区1986年2月12~21日的滑坡和泥石流灾害预警工作中,首先由美国地质调查局分析确定,通过当地电台、电视台以及美国国家气象中心的特别预报方式来进行预警。这次滑坡泥石流灾害的预警分为两个阶段:第一次是2月14日的6个小时灾害危险期,另一次是17~19日之间的60小时的灾害危险期。由于地质条件的复杂性和地形条件的变化,这两次预报主要是针对整个旧金山海湾地区,而不是某一个特定的滑坡灾害地点。根据滑坡泥石流灾害发生后的调查,10处滑坡泥石流灾害发生点有目击者能提供精确的时间,其中有8处滑坡泥石流所发生的时间与预警的时间段一致。

据研究,旧金山湾地区的6小时降雨量达到4英时(即101.6mm)时,就可能引发大面积泥石流。为了监测降雨期间地下水位的变化,他们还设置了若干个孔隙水压力计以观测斜坡中地下水位变化。旧金山海湾地区实时区域滑坡预警系统包括降雨与滑坡发生的经验和分析关系式,实时雨量监测数据,国家气象服务中心降雨预报以及滑坡易发区略图。

1984年开始,香港地区采用雷达图像解译小范围地质构造,用于确定滑坡发生的潜在区域。进而建立了用于滑坡灾害的降雨量监测网络,其中自动雨量计1999年由48个扩展为86个。将雨量资料定时传给管理部门。如预测24小时内降雨量达到175mm或60分钟内市区内雨量超过70mm,即认为达到滑坡预报阈值,即由政府发出通报。香港平均每年约发出三次山洪滑坡暴发警报。

(2)滑坡和泥石流灾害监测技术方法研究

对于滑坡和泥石流的监测,在美国、瑞士、意大利、日本、韩国等发达国家已经做了很多工作,特别是单体滑坡已经达到真正实时监测的阶段。监测内容包括地面位移、地裂缝、地下位移、地下水位(水压力)和水温、地声等。监测技术采用常规监测、自动观测、GPS和卫星通信等相结合(图10.1,10.2)。在我国的香港特别行政区,也建立了比较完善的基于降雨监测的地质灾害监测网络。

图10.1 使用太阳能无线遥控系统(左图)和变形计(右图)

图10.3 分层标自动监测系统及原理示意图(据Amelung等,1999)

在美国加利福尼亚州萨克拉门托,GPS测量已经取代了区域性的地面标高的水准测量。1986年在该区建了38个GPS监测站,1989年后达到了68个。采用严格的测量程序,其大地高程的精度可达到毫米级。我国上海经过近两年应用Ashtech Z12双频GPS信号接收机测定大地高程,于1999年也取得了大地高程精度达3mm的好成果。其优点是对于区域性地面沉降的大范围监测具有事半功倍的效果。

根据美国地调局资料,美国用于探测地面沉降的干涉合成孔径雷达(InSAR)技术还处于开发和试验之中(图10.4)。Gabriel等率先于1989年发表了《测绘大区微小高程变化:雷达干扰测量法》的文章。1993年,Massonet等利用雷达干扰测量法测绘了着陆器地震的地面形变场区。Van der Kooij等用太空飞船干涉卫星孔径雷达资料调查研究了荷兰格洛宁根(Groningen)天然气开采区的地面沉降问题。Marco等利用美国实验研究学会干涉卫星孔径雷达资料对美国贝尔瑞吉(Belridge)油田1992~1996年的地面沉降进行了详细的研究。由于这种探测技术的使用,地面沉降测量的精度已达毫米级,其探测结果能很好地处理成平面二维沉降等值线图。而且该方法可以省去常规水准标石测量的许多人力和物力的投入。因此,不能低估这一新技术的开发应用前景,在目前情况下可以参照国外成功的经验在我国进行试验。

(4)岩溶塌陷监测技术研究

美国学者Benson(1987)提出利用地质雷达进行监测预报的方法,并在美国北卡罗来纳州威尔明顿(Wilmington)西南部的一条军用铁路进行了试验,监测周期为半年,取得了良好的效果。2002年,在国土资源大调查项目的支持下,中国地质科学院岩溶地质研究所在广西桂林柘木镇建立了我国第一个岩溶塌陷灾害监测站,为深入系统地研究岩溶塌陷预测预报方法提供了良好的条件。

图10.4 合成孔径雷达干涉测量获得的内华达州拉斯维加斯谷地

(5)地质灾害监测预警信息传输处理与发布系统研究

发达国家和地区已经越来越重视地质灾害监测的信息化工作。例如美国、日本、意大利、法国和韩国等建立了地质灾害实时监测系统,在实际应用中可以做到实时预警。针对单种地质灾害开展监测预警方面的研究工作较多,多灾种的集成系统尚不多见。

10.1.3 地质灾害治理工程技术研究

(1)地质灾害防治理论

重视基于地质灾害形成机理的地质灾害防治理论研究。如日本针对温泉地区的滑坡特点,研究采用排气工程和地下水截水工程进行滑坡综合防护;法国针对降雨诱发的粘土滑坡采用虹吸排水技术;美国和日本在研究植被覆盖好的地区发生的浅层滑坡,开展采用调整植物类型的生物措施研究等。在地质灾害的防治工程中,普遍采用生物防护系统,注重生态环境保护,日本在滑坡治理中,抗滑桩和建筑地基结合,实现防治工程与土地开发利用相结合。

(2)地质灾害防治工程设计技术方法

国外对于复杂支挡结构设计技术、地下水排水技术设计,基于环境和景观设计的技术规程和实用的计算机软件开发等方面,都进行了大量研究,形成了比较配套的设计计算理论方法和产业化软件。如:美国开发了三维连续体的快速拉格朗日分析软件——FLAC3D,三维模拟离散元程序——3DEC;加拿大开发的地质工程问题和地质环境模拟分析的软件包——GEO-SLOPE Office(GEO-SLOPE Office 5.0 for Windows),已经广泛应用于世界上许多国家的滑坡等地质灾害防治工程设计,形成了模块化的设计软件和方法。

(3)地质灾害治理工程技术

在治理技术上,广泛应用土工织物、预应力复杂支挡结构、地下水排水技术。尤其以美国、西欧、日本和我国的香港特别行政区在地质灾害治理方面投入大,成就显著。如日本地附山滑坡治理工程,耗资达150亿日元(约15亿人民币),可算得上地质灾害防治工程的博物馆。

国外对崩塌和滑坡灾害治理的常见技术工程包括:①冲刷防护工程:防冲坝、沉积坝、护岸、防波坝、丁坝;②减重和反压工程;③地面排水工程:地面排水沟、防渗工程;④地下排水工程:地下排水沟、泄水洞、水平钻孔、集水井和虹吸排水工程;⑤地下截水工程:隔渗芯墙截水,灌浆截水,化学固化法截水;⑥支挡工程:挡土墙、格栅墙、抗滑桩、岩石锚杆;⑦排气工程:用于治理温泉地区的滑坡;⑧生物护坡技术和轻型网状防护系统结合用于崩塌和小型滑坡灾害的治理。

由于水是形成滑坡的重要诱发因素,地面排水工程和地下排水工程总是被首先考虑的治理技术,也是在大型滑坡防治中首选采用的治理技术。美国、日本、新西兰等国在滑坡治理中广泛应用地下排水工程技术,采用水平钻孔排水和排水井、排水隧洞联合排水技术治理滑坡。法国采用虹吸排水技术治理100多处降雨诱发的粘土滑坡。它是一个密封的聚氯乙烯管系统。该技术的最大优点是可以自流排水,降低滑坡的地下水位。

在支挡工程技术应用方面,研究应用大截面抗滑桩、锚索抗滑桩、锚索、小型钢架桩加锚索、微型桩群等多种支挡结构,并在锚索防腐技术、通用的计算方法、设计软件和技术标准方面取得明显进展。减重和反压工程是经济有效的防治滑坡的工程措施。英国Huchinson提出的“中性线”方法为减重和反压计算提供了理论依据。

近年来,发达国家在地质灾害防治工程实践中,在崩塌和小型滑坡灾害治理中应用轻型网状防护系统与生物护坡系统的配合技术,使防治工程进一步向轻型化和美观化方向发展。如SNS柔性支护系统和生物护坡系统,在欧洲许多国家应用比较普遍。

10.1.4 国际地质灾害防治科技研究发展趋势分析

地质灾害防治科技未来总体发展趋势是:重视地质灾害早期预测、预警能力建设,提高地质灾害领域防灾减灾科技水平和能力,建立3S(即:RS——遥感,GPS——全球定位系统和GIS——地理信息系统)技术平台,发展和建立区域地质灾害动态实时监测网站和预测预警信息系统,建立地质灾害信息系统平台和共享通道,提高地质灾害减灾防灾技术的支撑能力。

对地质灾害形成机理的深入研究一直是国际地质灾害研究的难点,而降雨型滑坡研究是滑坡研究中的热点课题之一,重点是研究诱发泥石流、浅层滑坡的临界降雨量随区域和气候变化而变化,揭示降雨与滑坡的各种关系,预测可能的滑坡状态。

应用GIS技术开展地质灾害的区域特征分析和灾情空间制图正成为热点。通过计算机高技术手段(GIS,GPS,RS等)将灾情分析与危险性评价、风险性预测有机结合起来,形成实时预警决策体系将成为灾害地质研究的一个重要趋势。

在各种监测技术方面,发达国家在加强各类地质灾害实时监测台站建设的同时,均十分重视高新技术的应用,高科技空间对地观测技术在地质灾害方面的应用研究也是发达国家的重要研究方向。各种更为先进的遥感探测系统的应用逐步深入,美国、法国、意大利和日本等国都将GPS、干涉雷达遥感在滑坡、地面沉降等动态调查和监测中的应用作为重点研究方向。

近年来,发达国家在地质灾害治理工程技术方面具有如下特点和发展趋势。

在防治理论上:重视基于地质灾害形成机理的地质灾害防治理论研究;注重防治工程与生态环境保护和土地利用结合;形成模块化的设计软件和方法,研究开发新的治理技术方法。

在灾害信息处理方面:各种高速的数值预报已逐步实现;高速、智能化、综合化的通信网络技术、分布式数据库技术和海量数据操作技术的发展,又使灾害通信、计算机网络和信息开发处理融为一体,形成了综合的灾害信息网络系统,使各种分散的灾害信息真正做到资源共享;人工智能、多媒体和三维模拟技术的发展,推动了灾害信息产品的应用和再加工。

⑥ 国内地质灾害防治科技研究现状与形势

10.2.1 研究现状

10.2.1.1 地质灾害调查评价

1991年以来,国家先后在31个省(区、市),开展了以地质灾害现状调查为主的1∶50万或1∶20万区域环境地质调查工作,编制了1∶500万中国地质灾害图系和1∶50万地质灾害图集。自1999年开始,开展了以威胁居民点的地质灾害为对象、以县(市)为单元的地质灾害调查与区划工作,截至2003年底,已完成约157万km2的545个县(市)的调查。基本查明全国各省(市)地质灾害灾种类型和分布。

在地质灾害评价的理论方法方面,晏同珍和殷坤龙(1987)利用二态变量的多元回归模型对汉江河谷安康、旬阳河段进行了滑坡空间预测;黄润秋等(1992)在三峡库区岸坡稳定性预测中应用了逻辑信息模型;许强和黄润秋(1994)以及周平根(1997)还将神经网络方法引入了斜坡和古滑坡稳定性空间预测。模糊数学方法也是目前地质灾害空间预测中理论成熟、应用较为广泛的方法之一。

2001年,成都理工大学完成了国土资源部重点项目“山区流域地质环境与地质灾害评价的GIS系统”,进一步促进了地质灾害危险性区划技术发展,初步实现了小流域崩塌和滑坡地质灾害的危险性区划。

在岩溶塌陷研究方面,中国地质科学院岩溶研究所先后开展了“中国南方岩溶塌陷研究”、“长江流域岩溶塌陷研究”和“中国北方岩溶塌陷研究”等项目,此外,有关单位还开展了“铁路沿线岩溶塌陷及防治”工作,基本摸清了我国岩溶塌陷发育的现状和宏观分布规律,确定了我国岩溶塌陷基本类型。岩溶所在1993年开展了以大型物理模型试验和渗透变形试验进行岩溶塌陷发育机理试验研究。从1997年起,开发了桂林、玉林和六盘水3个城市的岩溶塌陷地理信息系统,并对岩溶塌陷灾害风险进行了评估;2002年,岩溶所完成了“1∶400万全国地面塌陷风险区划”工作。

10.2.1.2 地质灾害监测预报技术

(1)地质灾害气象预警

2003年5月,在中国地质环境监测院主持全国地质灾害气象预警技术工作中,利用滑坡泥石流发生前15日降雨量建立临界过程降雨量预警判据模式图,并结合具体区域进行校正。确定针对特定地区α线(临界发生)和β线(暴发界线)为两条滑坡泥石流发生的临界降雨量线,α线以下的区域地质灾害发生的可能性小(接近α线可能性较大),α~β线之间的区域可能性大,β线以上的区域为警报区(可能性很大),三个区域代表了三个预报等级。在6~7月份的应用证明,对滑坡泥石流灾害的预警作用是明显的。

2002年,浙江省启动了“浙江省突发性地质灾害预警预报系统研究及应用示范”地方攻关项目,四川和浙江两省在探索突发性地质灾害的概率预警方面做了很多探索性工作。

2003年,科技部启动了“降雨诱发区域性滑坡灾害预警预报系统示范研究”攻关项目,在江西上饶地区,应用雷达遥感自动探测技术开展诱发滑坡的暴雨条件研究,并结合滑坡现场地面仪器监测,研究区域性滑坡灾害形成机理和预警预报模型。

(2)地质灾害监测预警

我国在上海、天津、苏州、西安等市已经建立了地面沉降监测预警网络,特别是上海市已经建立了集地下水、分层标、大地水准测量、GPS等常规监测与自动监测相互结合的地面沉降监测预警系统,达到了国际领先水平。

3S技术在三峡地质灾害监测方面取得了较大进展。“六五”至“九五”期间,原地质矿产部和国土资源部在三峡库区进行了多次遥感飞行,并广泛应用于地质灾害的监测预警领域之中,建立了基于遥感技术的有关地质灾害解释标准和规范;在库岸稳定性研究中,利用彩色红外航空照片对崩塌、滑坡进行了解译;2003年4月,中国地质调查局在库区进行了彩色红外航空摄影,获得了二期蓄水(坝前135m水位)前的地质环境本底值,并对地质灾害进行了解译。

1999年1月,国土资源部在三峡库区秭归-新滩段建立了“长江三峡库区崩塌、滑坡地质灾害监测工程试验(示范)区”,初步建立了库区地质灾害GPS基准网,在局部滑坡体上建立了单体监测网,并着重对GPS用于滑坡监测的可行性进行了系统和深入的研究。

1999年,国土资源部完成了“长江三峡库区崩塌、滑坡地质灾害监测工程试验(示范)区”示范工程之“地质灾害信息系统(GGIS)和预测预警系统”的建设。中国地质环境监测院完成了国土资源部2000年科技专项计划“长江三峡地质灾害监测与预报”之“三峡库区地质灾害信息系统(GHGIS)工程化开发”,并运用到库区19个县(市)及重大工程的地质灾害调查(付小林等,2003)。武汉大学完成了“长江三峡地质灾害监测与预报”之直接提取变形量的高精度、快速GPS解算软件开发项目。

从2002年开始,国家相关部门又投资1.5亿元全面系统地建立三峡库区地质灾害监测网络。目前,该项工作正处于实施阶段。

2002年,科技部设立了重点研究项目,由中国地质科学院地质力学所负责开展三峡库区地质灾害预警研究。项目采用雨量监测、地质调查、分维计算方法和GIS自动成图技术对地质灾害进行预测预警。

近年来,我国其他地区的地质灾害监测工作也取得了长足的进步。以四川雅安峡口滑坡为对象,应用GPS技术、钻孔倾斜仪、自动水位观测计、自动位移监测仪、TDR、排桩、自动雨量计等技术,开展了滑坡监测新技术新方法的研究,并采用自动传输技术对数据进行实时传输。在水电、铁路、公路、矿山等部门,已经对数十个乃至数百个单体滑坡位移(包括地表位移和深部位移)和孔隙水压力等指标进行了长时间监测,取得了许多宝贵数据。

在岩溶塌陷监测预测方面,通过进行岩溶塌陷的模型试验研究,得出岩溶水压力变化对塌陷具有重要的触发作用的结论,以此作为衡量塌陷发生的临界条件具有重要的预测意义(蒋小珍,1998)。2000年,岩溶研究所在广西桂林柘木镇建立了岩溶塌陷灾害监测站,主要监测塌陷的触发因素——岩溶管道裂隙系统水(气)压力的动态变化。一年多来的监测结果表明,新塌陷的产生与近一个月的岩溶水气压力的大幅变化有关。

10.2.1.3 地质灾害治理技术

自1992年以来,原地质矿产部进行了一系列地质灾害的调查、评价和防治工作,在地质灾害防治的地质工程理论研究、设计理论和设计方法上均积累了经验。特别是在进行备受世人关注的“长江三峡链子崖危岩治理”中,充分运用了计算机辅助设计技术,并开始进行参数化和智能化设计。在防治工程中,先后对三峡链子崖危岩体、四川万县豆芽棚滑坡、四川汉源滑坡、四川宜宾翠屏山滑坡等进行了预应力锚固防治工程,采用了大吨位预应力锚索、锚拉桩等技术。

1997~2003年,开展了“三峡工程库区移民迁建新址重大地质灾害防治研究”,对迁建区的岩溶及岩溶地质灾害、巴东组泥灰质岩石易滑层位的工程地质特征、工程库岸防护技术、库区人防工程对移民新址的危害、人工高边坡稳定性评价及防护技术方法、弃渣处置加筋土挡墙稳定性进行了深入研究,并初步建立了巫山和巴东县防治示范区,开展了基于治理的滑坡体开发利用的研究,在研究了国内外与滑坡防治设计与施工相关的技术规范和较为成熟的技术方法基础上,结合三峡库区特点,编制了《长江三峡工程库区滑坡防治工程设计与施工技术规程》。

我国在铁路、水电、公路和城市建设中,开展了大量滑坡、崩塌、泥石流治理工程技术的滑坡治理单项技术研究,建立了包括地表排水工程、地下排水工程、削方减载工程、扶壁反压工程、抗滑桩(键)、支撑桩工程、锚固工程和混凝土承重抗滑工程、注浆工程等的技术规程。

铁路泥石流防治中,采用明洞、隧道、渡槽、急流槽、重力拦挡坝及钢轨格栅坝等工程防治泥石流;运用模型试验对大型泥石流沟防治工程进行科学论证,使防治工程方案更加合理。

近年来,我国在公路崩塌和滑坡防治工程实践中,在崩塌和小型滑坡灾害治理工程中,应用了轻型网状防护系统与生物护坡系统相互配合的技术。如喷射厚层种植基材绿化,这是近年来发展起来的一种生物护坡系统,是运用机械将含有植物种子的有机基材喷射到坡面上,使坡面达到迅速恢复自然植被的一种新型护坡技术。它施工工艺简便,绿化效果好,对于坡度大于1∶0.5岩质边坡的治理效果尤为明显。

10.2.2 存在的问题

(1)缺少一套快速调查和评价的高新技术方法

快速调查识别技术(如高精度的遥感图像及其识别技术)较为落后。对地质灾害评价指标体系和技术方法,特别是3S技术的集成应用还有很大差距。

由于地质灾害的孕育发生和发育受多种因素影响和控制,发生的成因机理异常复杂,不仅不同种类的地质灾害(如滑坡、泥石流)控制因素和诱发因素差别较大,即使是同一类型的地质灾害,由于其所处的地质环境条件的差别(如我国的西南地区、东部地区、西部黄土地区等),外界因素(如降雨)诱发其发生的成因机理和临界值也差别较大,多方面的原因致使地质灾害的空间预测与危险性区划显得异常复杂,欲提出统一的具有普适性的地质灾害预测评价指标体系、模型及判据是不现实的,必须针对某一典型地区和各灾种制定不同的评价预测指标体系,选择确定不同的权重,采用不同的预测评价模型和判据,方能客观预测地质灾害。地质灾害评价的3S技术集成应用目前处于起步阶段,还需做大量深入细致的工作。

(2)地质灾害形成机理和诱发机理有待进一步深入研究

我国内地滑坡类型多,降雨型滑坡的成因机理各有特点,我国群发型滑坡和大型滑坡的形成机理还有待进一步深入研究。

绝大多数城市岩溶塌陷的发育都与地下水的活动密切相关,但临界值该如何确定?目前的物理模型试验主要的着眼点是塌陷机理的定性揭示,在观测方法上采用的都是人工方法,根本无法捕捉到塌陷发育过程中触发因素和主要影响因素的连续变化,无法对岩溶塌陷临界触发条件及其与主要影响因素关系进行定量分析。

(3)突发性地质灾害预警预报的准确率较低

受基础数据和滑坡泥石流统计样本数量限制,在空间和时间上预报的准确率均有待提高。特别是我国各地区的基本地质环境条件和相应的临界降雨量的关系研究不够,同时预测预报手段还相对较为落后,目前还基本处于人工预警或半人工半计算机化预警的阶段,离实现地质灾害预测预警过程的自动化、快速化还有较大的距离。

(4)地质灾害的监测技术落后

目前地质灾害的监测技术大多还依靠精度低、效率低、成本高的常规手段,对近年来发展起来的自动化程度高、精度高、相对成本小的新技术、新方法(如高精度全球定位系统GPS、高精度干涉综合孔径雷达遥感INSAR以及激光监测技术等)的推广应用不够。

由于在地质灾害监测方面起步较晚,大多是局限于点上的监测,仅有少量为区域性监测。在地质灾害监测网络优化和计算机网络应用方面,发展缓慢。

滑坡泥石流灾害的监测主要限于位移和孔隙水压力监测,而对有关演化状况的其他指标(如温度、水化学场、地应力、推力等)则很少有人顾及。同时,我国对滑坡泥石流灾害监测网的布置、监测仪器及精度要求等都缺乏统一的标准,使得监测数据可比性和共享性受到一定的限制。

在区域性地面沉降监测中合成孔径雷达干涉(INSAR)技术的应用研究方面还有待深入,利用IN-SAR技术所建立的地面沉降监测网在时间(频率)、空间(基岩标、分层标)、方法、密度等的优化方案和预警预报(模拟预测)方法与信息集成方面,是目前地面沉降监测预警亟须研究的重要课题。

(5)对潜在灾害体的早期识辨差,“灾后”研究普遍

由于现有的地质灾害调查主要是对危害村庄和城镇的,已经具有明显前兆的地质灾害进行的,对与其相关的影响因素分析不够,对地质灾害形成机理研究不够,因而造成对潜在灾害体的早期识辨差,对潜在的地质灾害点的预测能力不足,“灾后”研究较为普遍。

(6)地质灾害防治缺乏一整套标准

缺乏一套地质灾害灾情统计,调查、评价、勘查、设计、施工、治理、应急调查与处置的技术标准。

10.2.3 面临的形势

(1)积极开展地质灾害防治技术研究是我国经济建设和可持续发展的紧迫需求

随着国家西部大开发和可持续发展战略的实施,国家大型工程和规模经济建设的重点逐渐向中、西部地质环境较为脆弱的地区转移,特别是一些工程建设、新城市建设和小城镇建设面临越来越严重的地质灾害频繁发生的威胁。地质灾害对人类活动和生存条件的影响和威胁越来越明显,而人类工程活动诱发的地质灾害也越来越频繁,地质灾害防治已经成为我国经济建设和可持续发展的制约因素之一。地质灾害防治工作迫切需要地质灾害调查、监测预报和治理技术方法提供科技支撑。

(2)现代新技术及计算机和信息技术的发展为地质灾害防治研究提供了充分的技术保障

现代测量技术、信息技术、计算机技术等的快速发展,为地质灾害实时监测、各种信息的集成传输、灾害动态仿真模拟研究、预测预警模型研究、灾害预测预警系统研究和信息快速发布反馈系统研究提供了先进的技术支撑,为地质灾害监测预警和信息管理的研究与发展创造了前所未有的有利条件。

⑦ 关于地质灾害防治阶段问题

根据多年从事地质灾害防治工作的体会,地质灾害防治可以划分下面几个阶段:①地质灾害勘察阶段;②可行性研究阶段,地质灾害规模小时可与前阶段合并;③初步设计阶段;④施工图设计阶段,地质灾害规模小时可与前阶段合并;⑤施工阶段;⑥效果检查阶段。

(一)地质灾害勘察

地质灾害勘察是地质勘察的一种,它有其特殊性,其主要工作内容是查清灾情和成灾条件。灾情不仅是指现在已经发生的,更重要的是对将来可能发生灾情的预测。成灾条件不仅是要查清地质条件,也要查清水文、气象、地理、地震等条件。其他几个阶段的勘察内容和工程地质勘察内容一样。效果检查,是十分重要的一个阶段,地质工程和其他工程建设一样,必须进行效果检查。

目前,很多单位把地质灾害勘察按一般的勘察来进行。应该明确其特殊性,作为地质灾害勘察,是为地质灾害防治服务的。目前,这个工作的不足在于勘察中对地质灾害的研究不够,在勘察报告中对地质灾害的灾情论述不够。地质灾害勘察报告中应该论述的是要防治的孕灾体一旦成灾,可能造成的损失是多大。要进行灾情预测,这一点非常重要。

(二)地质灾害防治立项

地质灾害勘察必须提供地质灾害防治立项所需的资料,一般应从三个方面进行论证。

1.成灾可能性判断——稳定性分析

(1)宏观判断:根据地质、地貌形态、生物植被特征及其发展状况判断。这是非常重要的一个依据;

(2)勘察评价:通过计算分析给出稳定性系数,评价孕灾体的稳定性,这项工作不应该是纯理论的,必须充分地吸收经验资料,其结论必须与宏观分析、监测分析结果对照,综合分析判断;

(3)监测分析:这是极重要的依据,但是监测资料必须可靠。变形监测资料不仅可给出孕灾体的稳定性,而且还可以给出变形发展阶段,变形体结构特征,必要时可以采用钻孔倾斜仪进行监测,对地面裂缝进行专门监测。

2.防治效益分析

(1)经济效益:投资额与灾情评估额之比为经济效益,根据国内已进行的地质灾害防治经济效益分析,就我国目前的经济实力,著者认为立项防治的经济效益取1∶20较为合适。经济效益分析中的难点在于:灾情很难搞准。原因在于灾害发生影响范围及致灾时间很难预测准确。这也是地质灾害防治工作中没有解决好的一个问题。

(2)社会效益:有一些地质灾害如果发生的话,造成的经济损失并不大,但是名胜古迹遭破坏产生的后果十分严重,如都江堰二王庙斜坡如果产生破坏将对都江堰构成威胁。都江堰灌溉面积已超过1000万亩,不论经济效益和社会效益都很大。

(3)环境效益:环境效益常常与经济效益密切相关。环境效益论证必须与经济效益和社会效益论证相结合进行,环境效益中的经济效益和社会效益多数是间接的和远景的,但在效益分析中必须考虑这个方面,而且这是很重要的一个方面。

3.方针政策依据

在地质灾害防治立项决策中往往受投资制约,不可能对所有提出的符合上述条件的项目都给予资助立项,必须有所选择倾斜。立项认可后,才能考虑防治方法。地质灾害防治首先是决定防治方案。从大的方面来讲,防治是包括两个方面,一个是防;一个是治。

目前,我国对地质灾害的防治在世界上还是名列前茅的。1992年国务院拨款9000万元防治长江三峡链子崖危岩体和黄腊石滑坡,这在国际上是首屈一指的。而从1991年开始国家计委每年拨款5000万元专门用于地质灾害勘察和防治,现在已经立项勘察的防治工程70多项。链子崖危岩体、黄腊石滑坡、豆芽棚滑坡、乌江鸡冠岭崩塌已经拨款治理。实际上,中国地质灾害防治已经进入了一个新的阶段——工程防治实施阶段,这是令人鼓舞的历史阶段。

⑧ 地质灾害防治工作现状及存在的主要问题

存在的主要问题。一是部分干部群众科学防灾意识薄弱,存在侥幸心理;二是地质灾害防治经费严重不足,部分地区地质灾害危险点和隐患点勘查治理与搬迁避让工作进展缓慢;三是地质灾害应急处置交通工具和防治技术等无法满足汛期地质灾害防治工作的需要;四是地质灾害防治工作机构还不够健全,管理人员严重不足,技术力量薄弱等。
一是继续加强领导,落实防灾责任。充分认识做好当前地质灾害防治工作的重要性和紧迫性,切实加强领导,将地质灾害隐患点的监测预报预警责任分解到村、到户、到人。二是加强排查,消除灾害隐患。重点抓好丘陵山区和重大工程地质灾害危险点、隐患点的全面排查,及早发现和解决问题,消除隐患,落实监测预报预警措施和避险场所。会同气象、水文等有关部门,进一步做好地质灾害气象预警预报工作,扩大预报信息发布的覆盖面,增强时效性,确保及时将预警预报信息发送到相关管理人员。出现暴雨、特大暴雨的地区,要对滑坡、崩塌、泥石流地质灾害隐患点加密监测频率。三是加强值班,确保信息畅通。严格遵守汛期值班、灾情速报和专报制度,保证汛期24小时轮流值班,确保灾情险情信息及时、准确。四是加强保障,提高反应能力。切实加强地质灾害应急管理机构和队伍建设,确保地质灾害应急人员、车辆、经费和相关设备的到位。充分发挥地勘单位的技术优势,做好地质灾害应急处置的各项工作,随时参与地质灾害应急抢险和应急调查等工作。五是加强监督,减少人为灾害。加强对各类工程建设项目引发地质灾害活动的监督管理,严格执行地质灾害危险性评估和地质灾害防治工程“三同时”制度,防止开采矿产资源和地下水资源引发地质灾害,减少人为因素引发的地质灾害。六是加强宣传,增强防灾意识。充分发挥广播、电视、互联网、报刊、手机短信的作用,进一步做好丘陵山区受地质灾害威胁群众的宣传教育工作,提高群测群防水平和科学防灾救灾能力。

⑨ 年全国地质灾害防治工作情况

国土资源部通报 2011 年第 71 期

党中央、国务院高度重视地质灾害防治工作。今年以来,国务院领导多次做出重要批示,特别是国务院第 157 次常务会议对全面加强地质灾害防治工作作出总体部署。2011 年 6月,国务院印发了 《关于加强地质灾害防治工作的决定》(以下简称 《决定》)。9月,国务院办公厅印发了 《贯彻落实国务院关于加强地质灾害防治工作决定重点工作分工方案》,进一步明确了各地和有关部门的职责任务。各地区、各有关部门认真贯彻落实 《决定》,大力推进防治体系建设,着力加强汛期防范工作,并取得了明显进展。各级国土资源部门在深入学习贯彻落实 《决定》的同时,认真做好汛期地质灾害防治工作,防治体系建设和年度防治工作取得了显著成效。我部在前期工作基础上,结合相关部门和各省 (自治区、直辖市)国土资源部门工作开展情况,对 《决定》贯彻落实和 2011 年地质灾害防治情况进行了认真梳理总结。现将有关情况予以通报。

一、地质灾害基本情况及其特征

截至 2011 年 12月20日,2011 年全国共发生地质灾害 15620 起,其中滑坡11474 起、崩塌 2299 起、泥石流 1380 起、地面塌陷 352 起、地裂缝 86 起、地面沉降 29 起。造成人员伤亡和经济财产损失的地质灾害 117 起,243 人死亡,32 人失踪,137 人受伤,直接经济损失 40 亿元。全国共成功避让地质灾害403 起,避免人员伤亡 3.5 万人,避免直接经济损失 7.2 亿元。与去年同期相比,今年地质灾害发生数量接近一半,死亡失踪人数降至不足十分之一; 与过去 5 年同期平均数相比,发生数量相当,死亡失踪人数降至不足三分之一。今年的地质灾害特点如下:

一是诱发因素以降雨、地震等自然因素为主,累计 13092 起,占总数的 90%。9月份,陕西、四川等省连续出现较强降雨过程,局部地区出现多日强降雨,引发地质灾害 1765 起,造成 72 人死亡、失踪,直接经济财产损失 14 亿元。

二是地质灾害类型以滑坡为主,全国共计发生11474 起,占总数的73%。滑坡规模以中小型居多,在强降雨条件下呈现群发性。如 9月18日,汶川地震影响区的南江县受降雨影响,引发地质灾害 765 起,造成 14 人死亡失踪,多处基础设施受损。

三是地质灾害及其造成的人员伤亡主要发生在中西部山地丘陵区,其中山西、湖北、湖南、广西、四川、云南、陕西等 7 省 (区)共发生 12815 起,造成 227 人死亡失踪,分别占总数的 82%和 83%。

四是主汛期地质灾害多发,从 6月至 10月,全国共发生地质灾害 15072 起,累计造成 217 人死亡失踪,分别占总数的 96%和 79%。

各地通过组织开展排查巡查复查工作,共确认新生地质灾害隐患点 1.9 万处,威胁人员 76.4 万人。对威胁人员和财产安全的隐患点,及时开展了应急处置,并纳入地质灾害群测群防和专业监测体系。

二、防范工作部署早落地实

各级国土资源部门认真做好地质灾害防治的组织、协调、指导和监督工作,把保护人民群众生命财产安全作为地质灾害防治的最高价值准则。

一是部署工作周密及时。2011 年 2月召开年度地质灾害防治趋势预测会商会,分析形势,判断趋势,确定防范重点。3月下发通知,提出总体工作要求。4月召开全国汛期防治工作视频会议,进行全面动员和部署。5月启动地质灾害气象预警预报工作,为社会公众和相关部门提供防灾信息。7月根据防灾总体情况,召开紧急视频会议,进行再动员、再部署、再落实等。今年以来,我部针对降雨、雨雪冰冻、融雪等发出防灾通知 30 余次,各省级国土资源部门共召开地质灾害防治会议129 次,发出通知 份。

二是检查指导突出重点。在汛期防灾关键时期,部领导亲自带队赴汶川、三峡库区、西南山区、西北黄土地区指导检查地质灾害防治工作。2011 年我部共派出50 多个由部领导、司局长带队的工作组,汛期启动了 7 大片区地质灾害防治专家长期驻守 18 个重点省份开展巡回检查。各省级国土资源部门共组织开展督促检查407 次,组织专 业 技术 人员 4.1 万 人 指 导 各 地 开展 地质灾害 隐患 排 查 巡 查 复 查工作。

三是监测预警及时准确。国土资源部与中国气象局联合下发文件,进一步推进地质灾害预警预报服务工作。共制作预警产品 153 份,通过中央电视台、中央人民广播电台、国土资源部门户网站发布,新增国土资源手机报、微博空间等手段,向社会公众及时发布信息。

四是应急处置科学有效。针对突发地质灾害,我部派出 30 个应急工作组,省级国土资源部门派出 3106 个工作组,协助地方政府和有关部门开展地质灾害应急处置和抢险救灾工作,全年没有出现次生地质灾害造成人员伤亡事故。部地质灾害应急管理办公室和应急技术指导中心坚持做好应急值守工作,共 700 多人次参与应急值守,报送有关信息 600 多条。

三、地质灾害防治能力得到显著提升

通过加强群测群防、预警预报、科学研究和教育培训等工作,地质灾害防治能力得到提升。

(一)基层地质灾害防治能力得到加强

一是通过开展以县 (区、市)为对象的群测群防有组织、有经费、有规划等的 “十有县”建设,县级地质灾害防治能力得到显著提高。目前,全国 “十有县”总数达到 1337 个,覆盖 95%以上的地质灾害高、中易发区。

二是专业技术力量不断加强,全国共有地质灾害应急专家 2500 人分布在各省(区、市)指导防治工作,3520 家地质灾害防治资质机构共计 10 多万人承担着地质灾害危险性评估及勘查、设计、施工、监理等工作。今年累计有 4.1 万专业技术人员参与地质灾害排查巡查核查、应急处置宣传培训工作。

三是依托专业防治机构开展防治技术研究。地质灾害监测预警试验基地建设、地震扰动重大滑坡泥石流等地质灾害防范与生态修复、重大地质灾害监测预警及应急救灾关键技术研究、汶川地震带科学钻探等一批科研项目的开展,为地质灾害防灾减灾发挥了重要的科技支撑作用。

四是群众防灾减灾意识普遍提高,通过广泛宣传培训,地质灾害防治知识深入人心,进入千家万户,干部群众防灾减灾意识得到提高,专业技术人员业务水平得到提升。我部全年针对甲级地质灾害防治单位开展防治施工与监理培训班 38 期,共有 300 家单位、8000 多人参加培训。

五是各地加强了群测群防队伍建设,目前,全国群测群防监测员已从前几年的10 万名增加到 35 万名,他们在汛期看守着 20 万处隐患点,不畏艰险、不分昼夜、用心监测、及时预报,在最困难、最危险的环境中执行着最崇高的生命任务。2011年全国成功避让地质灾害 400 多起,避免 3.5 万人伤亡。

(二)综合采取防治措施,有效消除地质灾害威胁

我部积极指导各地在扎实做好监测预警工作的基础上,重点实施工程治理和搬迁避让手段,彻底消除地质灾害隐患威胁,通过开展地质灾害防治新机制建设工作调动各方力量参与地质灾害防治。

一是通过工程措施消除地质灾害隐患。各地通过中央和地方财政资金,共实施2260 处地质灾害治理工程,消除了威胁 87.8 万人的地质灾害隐患,可保护经济财产240 多亿元。部分已完成的防治工程在应对今年汛期地质灾害过程中发挥了重要作用。如 2010 年 8月13日爆发特大山洪泥石流的四川省绵竹市清平乡文家沟,通过实施科学的治理工程,在今年雨情水情比去年还复杂的情况下,成功阻止了泥石流灾害再次发生。

二是通过搬迁避让有效规避地质灾害。各地结合扶贫开发、新农村建设、小城镇建设等开展受威胁群众的搬迁避让工作。今年全国共实施 6438 处 28.1 万人的搬迁避让。福建省将 “造福工程”搬迁避让与地质灾害防治相结合,计划通过两个阶段的努力,实现 13 万受地质灾害威胁群众的搬迁避让,目前已完成第一阶段的搬迁任务。陕西省则结合陕南地区生态移民工程,计划用 5 ~10 年左右时间,将受地质灾害严重威胁的 60 万群众逐步搬迁至安全地带。

三是积极探索地质灾害防治新机制。各地在地质灾害调查评价、监测预警、综合治理、应急救援体系建设,组织机构和责任管理制度创新,技术力量和保险制度引入等方面都进行了积极的探索与实践。广西梧州市积极探索治理与搬迁避让相结合的办法,将地质灾害防治与旧城改造、新农村建设、土地开发利用、市政建设、城市景观改造、城乡增减挂钩相结合,由点及面,化被动防灾为主动防灾,既消除了地质灾害隐患点百姓所受的威胁,又通过建立新的社区让百姓安居乐业。江苏镇江、甘肃兰州、重庆、山西灵石等地政府积极引导、吸引社会技术力量和资金参与地质灾害防治。

四、各地各部门深入贯彻落实 《决定》

《决定》作为新时期地质灾害防治工作的纲领性文件,得到各地党委政府和有关部门的高度重视,贯彻落实工作深入推进。

(一)地方党委政府狠抓落实

各级地方党委政府狠抓 《国务院关于加强地质灾害防治工作的决定》的贯彻落实工作,加大机构、人员和经费保障力度,加强具体防治任务部署,加强演练培训等手段运用。一是从组织机构上,全国已有 24 个省 (区、市)明确地质灾害应急管理机构,27 个省 (区、市)明确地质灾害应急技术指导机构,224 个市及近1000 个县加强机构建设。山东、陕西、甘肃等省已将地质灾害防治工作纳入领导年度考核内容。二是从经费投入上,省级财政累计投入资金 50 多亿元,是 2010 年的 2.1 倍,其中四川、云南、陕西、重庆、广西、山西等省财政大幅加大投入力度。三是措施落实上,各地加紧部署调查工作,广东省提出开展全省山区重点县地质灾害详细调查和威胁 100 人以上及饮用水源地等重大地质灾害隐患点的详细勘查目标。四是应急演练上,2011 年全国共组织开展不同规模地质灾害演练 2563 次,参加人数达到 100 多万人。通过演练示范,险情出现时,地方决策果断,避险路线场所明确,防灾减灾效果明显,对今年因灾死亡失踪人员减少发挥了重要作用。五是培训教育上,各地组织专业技术人员大力开展防治知识宣传与培训。四川省在汛期培训群众 200 多万人,浙江省组织专家深入基层开展 “送一套书、贴一幅画、放一部片、讲一堂课”的地质灾害防治 “四个一”活动,对 10000 多名群测群防监测员开展培训。安徽省开展 “六个一”贯彻学习 《决定》活动,编制 《学习问答30 题》,对 《决定》 进行深入解读和宣传。

(二)各相关部门密切配合

各相关部门全力支持,认真组织开展相关领域内的地灾防治,加大地质灾害防治资金和技术力量投入力度,部门分工协助的防治机制进一步完善。一是中编办积极支持,我部在相关司局和直属事业单位分别加挂了地质灾害应急管理办公室和应急技术指导中心牌子,配备专门管理干部和技术人员。二是财政部进一步加大了特大型地质灾害防治专项资金投入力度,由 2010 年的 14 亿元增加到 25 亿元; 交通运输、铁路系统分别投入资金 16.6 亿元和 10 亿元,开展 6585 公里国省干线公路和铁路沿线山洪地质灾害防治; 民政部、财政部加大地质灾害救灾资金投入。三是发展改革、教育、科技、环境保护、住房城乡建设、交通运输、旅游、能源等部门在制定实施有关规划和工程建设过程,重点加强地质灾害防治和易灾地区生态环境评估和监管,国务院三峡办积极推进三峡后续工作规划地质灾害防治内容的实施。四是水利部先后派出 19 个检查组赴各地督促检查山洪灾害的防御及非工程措施项目建设工作; 气象部门在重点地区建设 1300 个乡镇自动气象站、5000 个暴雨监测站,加强雨情动态监测; 铁道部组织开展铁路沿线的地质灾害隐患重点排查。五是解放军和武警部队积极参加突发地质灾害抢险救援,共出动兵力 10526 人、民兵预备役 11972 人、车辆机械 1420 余台、直升飞机 11 架,圆满完成各项任务,累计转移、解救群众 2.9 万人。

五、精心谋划,扎实做好下一步工作

地质灾害具有隐蔽性、突发性和破坏性,且我国地质地貌复杂,全球极端气候事件频发,各项政策措施的落实还需一段时间,我国地质灾害防治工作面临的形势依然十分严峻。我们将在谋划长远的同时,扎实做好当前工作。

一是继续做好 《决定》的贯彻落实,完善地质灾害防治体系。继续深入贯彻落实 《决定》,积极主动指导、督促各地制定相关贯彻落实意见和重点工作分工方案,将目标、任务、措施落实到责任单位和责任人,确保 《决定》各项政策措施落到实处。配合国办开展 《决定》贯彻实施的督促检查。继续开展以提升县级防治能力为目标的地质灾害群测群防规范化建设,开展 《国家突发地质灾害应急预案》修编和调查评价、防治工程等技术规范编制工作,加强特大型地质灾害防治项目的技术管理和服务工作。

二是编制实施好地质灾害防治规划,加强防治项目的实施。《全国地面沉降防治规划》已上报国务院,《全国地质灾害防治 “十二五”规划》已征求相关省和部门意见,将尽快与发展改革委、财政部联合报国务院,同时我部将积极配合发展改革委、三峡办组织实施好 《全国中小河流治理和病险水库除险加固、山洪地质灾害防御和综合治理总体规划》、《三峡后续工作规划》地质灾害防治内容。

三是加强重点时段重点区域防治,扎实做好明年防治工作。通过会商、动员、检查等部署开展年度汛期地质灾害防治工作,做好预警预报和应急处置。在做好常规性工作的基础上,加大对地震灾区、三峡库区等重点地区地质灾害防治工作的指导力度,指导各地做好地质灾害避险搬迁工作,最大限度地避免和减轻损失,维护人民群众生命安全。

附件: 2011 年各省 (区、市)地质灾害防治情况统计表 (略)

国土资源部

二〇一一年十二月二十八日

⑩ 地质灾害防治工程中监测新技术的开发应用与展望

季伟峰

(中国地质科学院探矿工艺研究所,四川成都,610081)

【摘要】地质灾害防治工程中对地质灾害体的监测十分必要。本文简要介绍了我国当前地质灾害监测的主要方法及新技术在工程实践中的应用,指出了地质灾害监测工程实践中存在的主要问题,展望了我国在本领域技术发展的趋势。

【关键词】地质灾害监测技术应用展望

自然地质环境和人为活动是引发地质灾害的两大主要原因。在最近的20多年时间里,随着我国人口的增加,经济建设的快速发展,特别是基础设施建设规模的扩大,建设与用地的矛盾十分突出。植被的破坏严重,使山体滑坡、泥石流、地面沉降等地质灾害在全国许多地区频繁发生,严重阻碍了灾害发生地的经济建设和社会发展。

1我国主要的地质灾害形式及危害

1.1地质灾害及常见形式

地质灾害是指由自然地质作用和人为活动作用形成的,对人类生存和工程建设可能构成危害的各种特有的自然环境灾害的总称。

常见的地质灾害形式主要有6种,它们是崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝和地面沉降,简称为崩、滑、流、塌、裂、沉。

1.2三峡库区的主要地质灾害

三峡水利工程建成后将产生巨大的经济效益和社会效益。但它的建设对库区的自然环境也带来一定的直接或潜在影响。三峡工程的一期蓄水、二期蓄水和新城镇的建设已经给库区带来了不少地质灾害问题。在淹没区的新城镇建设中,由于在选址时考虑地质环境因素不够,使有些新城镇从建设一开始就与地质灾害结下了“不解之缘”。主要表现形式为人为高切坡和深基坑诱发的滑坡和崩塌。湖北的巴东、秭归,重庆的巫山、奉节、云阳、万县等地在新城镇的建设中都引发了大量的地质灾害,如何趋利避害是摆在我们面前的重大课题。

1.3地质灾害的主要危害

地质灾害的危害是显而易见的。我国幅员辽阔,地质构造复杂,地貌千姿百态,山地和丘陵面积占国土总面积的2/3以上。全国34个省、直辖市、自治区以及特别行政区均存在着不同形式和不同程度的地质灾害,每年都要造成惨重的人员伤亡和财产损失。其中滑坡、泥石流和山洪等突发性地质灾害被定为国际减灾10年的主要灾种,由于这些灾害具有潜在性和突发性,一旦发生,来势凶猛,常造成断道、断航、构筑物损毁、人员伤亡和财产损失。在我国,每年丧生地质灾害的总人数达800~1000人,经济损失超过100亿元人民币。

1.4地质灾害监测的特点

(1)滑坡等变形体分布通常较为分散,成因机制复杂。开展监测工作前,需有一定前期地质环境勘察、研究工作基础;

(2)地质灾害体大多位于交通、通讯十分不便地区,电源接入也很困难;

(3)目前大多数监测以手动为主,数据汇交速度相对较慢,人工劳务成本较高;

(4)与大坝、桥梁、隧道等固定建筑物、构筑物的安全监测相比,地质灾害监测具有开放的监测边界,条件复杂,自动化监测和遥测等监测手段、监测仪器的选择、固定安装、运行等须注意仪器设备的环境适应性和抗干扰性能,保证正常使用和安全运行。

2地质灾害防治工程中监测的必要性

地质灾害防治工程的监测根据工程所处的不同阶段,可分为施工安全监测、防治效果监测和长期稳定性监测,目前一般简单地统称为监测。在以往的工作实践中经常发现,除经济原因外,在地质灾害的治理过程中存在一定的盲目性。有些地质灾害进行了治理,理由是认为它不稳定。有些没有进行治理,理由是认为它是稳定的。除一些简单粗糙的勘察资料外,几乎没有充分的证据证明一个变形体稳定与否,是否需要进行工程治理。如果对滑坡等变形体进行必要的监测,将会减少这种盲目性,收到事半功倍的效果。

2.1对于已采取工程措施的地质灾害体

对于已采取工程措施的地质灾害防治工程,在治理过程中,根据监测结果进行效果评价,指导施工,及时对设计进行修改;防治工程竣工后,随着周围环境条件的变化,约束条件也会发生变化。如锚索的腐蚀和松弛、地下水位变化、临空面加大、工程质量不高、巨大外力(如地震和大爆破)等,都有可能使一些已经治理过、暂时处于相对稳定的滑坡变形体重新失稳,如不进行持久的监测,它们具有更大的欺骗性和危险性,并非就可以高枕无忧,仍需通过必要的监测来评判它的治理效果和长期稳定性。

2.2对于未采取工程措施的地质灾害体

对于一些未经治理、而又具有潜在危害的地质灾害体,监测也是十分必要的。一些暂时没有资金进行工程整治但又对人民生命财产构成较大潜在威胁的大型滑坡变形体,以投资较小的监测工作来弥补是有效的方法和途径。通过有效的监测既可对其稳定性进行评价,监测结果又可为是否治理和如何治理提供设计依据。用监测的手段对滑坡等变形体进行有效的监控,是一项投资少、见效快的方法,目前已逐步被一些政府官员和业主所接受并推崇。他们也意识到用工程手段进行整治后应该用监测数据来验证,否则是盲目的。但目前仍有相当多的管理和设计部门只注重被动的治理和亡羊补牢,而不注重防患于未然。

3当前地质灾害监测的主要方法

以往作为监测工作的对象,主要是对一些重要的构筑物和大型建设工程的变形、位移、沉降等进行监测,如水利水电大坝、大型桥梁、重要厂房、大型地下隐蔽工程、矿山边坡和尾矿坝等。对复杂的地质灾害体进行监测,则是近些年才逐渐开始应用的,当前采用的主要监测方法有以下几种。

3.1地面绝对位移监测

绝对位移监测是最基本的常规监测方法,测量崩滑体测点的三维坐标,从而得出测点的三维变形位移量、位移方位与变形位移速率。主要使用经纬仪、水准仪、红外测距仪、激光准直仪、全站仪和GPS等,应用大地测量法来测得变形体上某点的三维坐标。

3.2地面相对位移监测

地面相对位移监测是量测崩滑体重点变形部位点与点之间相对位移变化(张开、闭合、下沉、抬升、错动等)的一种常用的变形监测方法。主要用于对裂缝、崩滑带、采空区顶底板等部位的监测、沉降观测等,是位移监测的重要内容之一。目前常用的监测仪器有振弦位移计、电阻式位移计、裂缝计、变位计、收敛计等。

3.3钻孔深部位移监测

对于滑坡等变形地质体来讲,不仅要监测其地表位移,也要监测其深部位移,这样才能对整体的位移进行判断监测。方法是先在滑坡等变形体上钻孔并穿过滑带以下至稳定段,定向下入专用测斜管,管孔间环状间隙用水泥砂浆(适于岩体钻孔)或砂、土石(适于松散堆积体钻孔)回填固结测斜管;下入钻孔倾斜仪,以孔底为零位移点,向上按一定间隔(一般为0.5m或1m)测量钻孔内各深度点相对于孔底的位移量。常用的监测仪器有钻孔倾斜仪、钻孔多点位移计等。

3.4应力监测

对于滑坡等变形体不仅要监测其位移的变化,还需要监测其内部应力的变化。因为在地质体变形(或称运动)的过程中必定伴随着变形体内部应力变化和调整,所以监测应力的变化是十分必要的。常用的仪器有锚杆应力计、锚索应力计、振弦式土压力计等。

3.5水环境监测

对于崩滑体来讲,除了自然地质条件和人为扰动外,水是对滑坡的稳定状态起直接作用的最主要因素,所以对水环境(含过程降雨及降雨强度、地表水的流量、地下水位、渗流量、渗流压、孔隙水压力、地下水温度等)进行监测十分重要。常用的监测仪器有量水堰、遥测雨量计、测钟、电测水位计、遥测水位计、渗压计、渗流计、电测温度计等。

3.6地震监测

地震监测适用于所有的崩滑监测。地震力是作用于崩滑体的特殊荷载之一,因此对崩滑体的稳定性起着重要作用。当地质灾害位于地震高发区时,应经常及时收集附近地震台站资料;必要且条件许可时,可采用地震仪等监测区内及外围发生的地震强度、发震时间等。分析震中位置、震源深度、地震烈度、评价地震作用对区内的崩滑体稳定性的影响。

3.7 人类相关活动监测

人类活动如掘洞采矿、削坡取土、爆破采石、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。

3.8宏观地质调查监测

采用常规地质调查法,定期对崩滑体出现的宏观变形痕迹(如裂缝发生及发展、地面沉降、塌陷、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、地下水异常等)进行调查记录。该法具有直观性强、适应性强、可信程度高的特点,为崩滑监测的主要手段,也是群测群防的主要内容。适用于所有崩滑体,具有准确的预报功能。

4监测新技术的研究与工程实践

4.1国外监测新技术的研究与应用

发达国家在岩土工程及地质灾害监测领域不但有传统的监测方法和仪器,近年来已将高新技术应用于地质灾害预测、预警工程。美国的PDI公司、Geokon公司、意大利Sisgeo公司、瑞士Leica公司、瑞典Geotech公司、德国Zeiss公司、日本尼康公司等在监测方法的创新和新技术的应用方面都处于领先地位。红外技术、激光技术、微波技术、光纤技术、格区式光栅技术、机电一体化、自动化技术、卫星通讯技术、计算机及人工智能等高新技术在监测技术方法和仪器的开发研究中得到了广泛的应用。可以这样讲,作为岩土工程监测一个分支的地质灾害监测及监测仪器,已经不是传统意义上的大地测量仪器,而是实现了传统方法和仪器与现代高新技术的完美结合,把监测仪器的技术水平推到了一个崭新的阶段,并正在向更高层次发展。国外具有代表性的产品有 Leica公司的TCR1800全站仪、TCR2003测量机器人、Geomos系统、DNA电子水准仪、GPS,Zeiss公司的DiNi12系列电子水准仪、North America公司的钻孔多点位移计、Sicon公司的岩土工程监测系列仪器等。

4.2国内监测新技术的研究与应用

国内水电系统和国土资源部都开展了这方面的研究,如水利科学院、中科院有关院所、国土资源部技术方法研究所等。我所伴随着三峡工程的建设,在国土资源部的大力资助下,也开发了多种岩土工程及地质灾害防治监测仪器,如钻孔倾斜仪系列、应力测量系列、地面位移测量系列等监测仪器、多参数遥测系统等,还承担了科技部“崩滑地质灾害自动化监测系统”项目的研究,为测量仪器国产化做了大量的工作,产品在三峡库区和国家的重大工程中得到了较好的应用。我所近几年研究的成果并形成的产品主要有以下8项:

(1)DMY型激光隧道断面张敛测量系统;

(2)BYT型光纤崩滑体推力监测系统;

(3)DZQX新型多功能钻孔倾斜仪;

(4)崩塌无线自动化监测预报系统;

(5)PSD型微位移变形测量系统;

(6)MS型锚索(锚杆)测力系统;

(7)DHS型地层含水率仪;

(8)岩心定向与取心技术研究。

4.3工程监测实践

在研究开发的同时,我所用自己研究的成果积极参与国家重大基本建设工程的监测工作和三峡库区地质灾害防治的工程监测,取得了较好的经济效益和社会效益。最近几年承担的重大监测工程有:

(1)宝成复线清江大断面双线长隧道变形量测;

(2)成昆铁路电气化改造西昌南马鞍堡隧道变形量测;

(3)北京地铁复八线变形量测;

(4)上海地铁一号线人民广场站变形量测;

(5)青岛地铁试验段变形量测;

(6)成(都)—南(充)高速公路高陡边坡变形及量测;

(7)内(江)—宜(宾)高速公路高边坡变形量测;

(8)丹(东)—沈(阳)高速公路丹本(溪)段全线隧道验收工程;

(9)318国道二郎山—康定段 K2794+860~980滑坡的地面位移、深部位移及应力监测;

(10)奉节县、云阳县地质灾害监测工程。

5监测技术发展展望

(1)地质灾害的发生将更加频繁,危害程度更大,监测工作将受到更多的重视,监测成果应用将产生更大的社会效益。

(2)在我们的上级主管部门——中国地质调查局的支持下,我们的监测仪器研究及运行系统软件开发将会得到更多资助,并使我们的监测手段更加完备,登上一个新的台阶,具有更强的市场竞争能力。

(3)自动化监测和遥测是地质灾害监测的发展方向,但目前实施还有很多困难。

(4)地质灾害具有一定区域性,是一项公益性的事业,更需要政府的引导和支持。

6结语

通过几年的监测工程实践,目睹了不少由于忽视地质灾害的工程安全监测和失效工程而导致生命和财产的损失,也看到不少通过监测成功预报灾害而避免灾害发生的实例。在实行工程质量终生追究制的今天,对地质灾害及相关岩土工程的安全进行长期监测显得尤为重要和迫切。

监测工程是地质灾害防治工程体系的重要组成部分,不能重治轻防,应做到治理、防范、监测并重,有时甚至重于工程治理手段。

在一定时期内对滑坡变形体实施监测工程,可以节省大量的投资。

地质灾害防治工程应建立在科学监测的基础上,以监测指导设计、施工、工程效果评价,以科学的态度面对它,应从过去的凭经验和粗糙的勘察上升到定量阶段,只有这样,才能对滑坡变形体进行深入的认识和科学评价。

监测工作不是可有可无的,它是工程诊断的需要,是从事地质灾害研究和预测必不可少的一项工作。

防范重于救灾,监测胜于治理。

参考文献

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[2]黄润秋主编.高边坡稳定性的系统工程地质研究.成都:成都科技大学出版社,1991

[3]乔建平主编.滑坡减灾理论与实践.北京:科学出版社,1997

[4]唐邦兴主编.山洪泥石流滑坡灾害及防治.北京:科学出版社,1994

[5]国家技术监督局,建设部.工程测量规范.北京:中国计划出版社,2003

[6]国家技术监督局,建设部.工程岩体试验方法标准.北京:中国计划出版社,2001

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