許彥卿(1999)針對地下水與地質災害的相互依存關系,提出地下水能夠影響巖土體的變形和強度,而巖土體中應力的變化(自然力和人類工程力)導致地下水的補給、徑流和排泄條件的改變,從而成為誘發地質災害(地震、滑坡、巖溶塌陷、地面沉降、隧道突水)的主導因素,并運用巖體水力學理論分析了地震孕震規律及進行地震預報與控制的可能性。
劉大安(2000)等探討了監測信息工程在地質災害中的作用和地位,重點就監測信息工程建設中若干高新數據庫技術的應用問題進行了研究。根據國際上新出現的數據倉庫與數據集市的概念,提出了數據運籌概念,并通過實踐運用表明:數據運籌數據的監測信息工程,在地質災害預測與防治、環境保護與監測、地質工程安全監控等領域中是有應用前景的。
劉傳正(2001)主要針對突發性地質災害的監測預測預報提出一套工作思路,核心是通過建立區域地質-氣象耦合分析預測預報示范區的途徑,探索建立區域突發性群發型地質災害的預測預報準則,為群測群防提供技術支撐。
趙玉光(2001)結合高速公路隧道中的地質構造(塌方、垮塌、裂隙)問題,對巖體應力釋放特征進行了觀察和監測,證明量測結果與設計要求存在較大差別,從而提出針對工程建設中的地質災害問題必須進行動態監測和預報。
劉浩吾(2002)針對地質災害的預測預報方向,提出并研究了地質災害特征的可視化模擬技術。結合實際災害數據,利用計算機模擬技術成功地進行了地質災害特征的可視化模擬,為更好進行地質災害預測預報提供了依據。同時,國家“八五”科技公關項目——京津唐地質災害預測防治計算機輔助決策系統研制,是把計算機科學的高新技術:數據庫技術、方法、模型庫管理技術、圖形圖象空間分析技術以及人工智能專家系統技術結合為一體,開發研制出可為主要地質災害的預測、防治以及經濟損失分析提供有效服務的、具有先進的“四庫一體化”結構的智能決策支持系統。實際上根據現有的資料來看,地質災害監測和預報中最重要也是最難把握的問題是監測技術(包括手段、方法、設備和監測內容)和時間的預測預報問題。
二、監測技術
地質災害監測技術發展及應用狀況自20世紀50年代末期以來,現代科技成就,特別是電子技術和計算技術的成就被引用到地質工程及巖土工程中來,極大地推動了勘察測試技術的進展(魏道垛,1998)。作為工程建設重要內容的監測技術的發展與進步,加速了信息化施工的推行,反過來又迅速提高了人們對地質災害深層次的認識。
地質災害監測系統的總體結構隨著高新技術的發展,地質災害監測系統具有了一定的數字化、自動化和網絡功能。即將災害發生前的特征信息通過傳感器轉化為數字化信息,自動采集或匯集,數字化傳輸,數據庫存儲并提供使用,在全國范圍內通過互聯網實現前兆數據的分布式共享;建立多維地質災害監測系統,即三維空間和不同的時間尺度,可分為大時間尺度的面上掃描和小時間尺度的單體突發性地質災害的實時監測。
大時間尺度的監測主要是以遙感(RS)為主,配合中長距離的GPS監測,主要了解大范圍地質環境演變過程,為災害危險性區劃服務。通常數月或幾年復測一次,以便掌握在不同階段地質環境的演變過程。
小時間尺度的監測主要監測單體突發性地質災害,以實時自動監測手段為主,輔以個別間斷監測手段(如三角測量、水準測量、鉆孔傾斜儀測量)。根據災害體的具體情況,選定監測內容。主要手段有位移、地電、地應力、微震、地下水位、地下水溫、水化學、地球物理探測(磁法、電法、地質雷達)等,但各單體地質災害所選用的手段不一定相同,要根據實際情況有效地組合達到最佳效果。儀器的選用,要求盡量采用自動監測的智能型儀器,以便實現實時快速捕捉前兆特征信息。縱覽中外,地質災害監測技術的進步和發展具體表現在以下二個方面:
一是監測方法及機具本身的進步。現代物理,特別是電子技術的成就,已廣泛應用于新型監測儀表器具中,如各種材料不同形式的收斂計、多點位移計、應力計、壓力盒、遠視沉降儀、各類孔壓計、雨量計及測斜儀等的設計與制作,優化了儀表結構性能,提高了精度和穩定性;
二是監測內容的不斷擴大與完整,分析方法的不斷提高。但是,我們必須看到,目前巖土工程監測及應用方面還存在著一些急需解決的問題,主要表現以下幾點:
1.監測儀器本身,在線性、穩定性、重復性、響應特性及操作性方面存在不少問題。
2.監測信息的采集對基礎地質信息重視不夠,信息處理的新技術、新方法有待進一步的研究和發展。
3.在一些工程項目中,雖然重視了地質災害的監測工作,但監測信息卻沒有得到充分的應用。在許多工程中,地質災害監測信息真正得到實際應用的不多,用以現場、指導生產、解決實際問題的則更少。
4.地質災害監測信息的采集一般采用機械式、電子式和自動遙測傳輸等方式;信息的處理在主要依靠傳統數理統計方法的同時,引入了一些非線性處理方法及神經網絡處理技術,但研究程度還不高,有待于進一步的研究和工程實踐的檢驗。