许彦卿(1999)针对地下水与地质灾害的相互依存关系,提出地下水能够影响岩土体的变形和强度,而岩土体中应力的变化(自然力和人类工程力)导致地下水的补给、径流和排泄条件的改变,从而成为诱发地质灾害(地震、滑坡、岩溶塌陷、地面沉降、隧道突水)的主导因素,并运用岩体水力学理论分析了地震孕震规律及进行地震预报与控制的可能性。
刘大安(2000)等探讨了监测信息工程在地质灾害中的作用和地位,重点就监测信息工程建设中若干高新数据库技术的应用问题进行了研究。根据国际上新出现的数据仓库与数据集市的概念,提出了数据运筹概念,并通过实践运用表明:数据运筹数据的监测信息工程,在地质灾害预测与防治、环境保护与监测、地质工程安全监控等领域中是有应用前景的。
刘传正(2001)主要针对突发性地质灾害的监测预测预报提出一套工作思路,核心是通过建立区域地质-气象耦合分析预测预报示范区的途径,探索建立区域突发性群发型地质灾害的预测预报准则,为群测群防提供技术支撑。
赵玉光(2001)结合高速公路隧道中的地质构造(塌方、垮塌、裂隙)问题,对岩体应力释放特征进行了观察和监测,证明量测结果与设计要求存在较大差别,从而提出针对工程建设中的地质灾害问题必须进行动态监测和预报。
刘浩吾(2002)针对地质灾害的预测预报方向,提出并研究了地质灾害特征的可视化模拟技术。结合实际灾害数据,利用计算机模拟技术成功地进行了地质灾害特征的可视化模拟,为更好进行地质灾害预测预报提供了依据。同时,国家“八五”科技公关项目——京津唐地质灾害预测防治计算机辅助决策系统研制,是把计算机科学的高新技术:数据库技术、方法、模型库管理技术、图形图象空间分析技术以及人工智能专家系统技术结合为一体,开发研制出可为主要地质灾害的预测、防治以及经济损失分析提供有效服务的、具有先进的“四库一体化”结构的智能决策支持系统。实际上根据现有的资料来看,地质灾害监测和预报中最重要也是最难把握的问题是监测技术(包括手段、方法、设备和监测内容)和时间的预测预报问题。
二、监测技术
地质灾害监测技术发展及应用状况自20世纪50年代末期以来,现代科技成就,特别是电子技术和计算技术的成就被引用到地质工程及岩土工程中来,极大地推动了勘察测试技术的进展(魏道垛,1998)。作为工程建设重要内容的监测技术的发展与进步,加速了信息化施工的推行,反过来又迅速提高了人们对地质灾害深层次的认识。
地质灾害监测系统的总体结构随着高新技术的发展,地质灾害监测系统具有了一定的数字化、自动化和网络功能。即将灾害发生前的特征信息通过传感器转化为数字化信息,自动采集或汇集,数字化传输,数据库存储并提供使用,在全国范围内通过互联网实现前兆数据的分布式共享;建立多维地质灾害监测系统,即三维空间和不同的时间尺度,可分为大时间尺度的面上扫描和小时间尺度的单体突发性地质灾害的实时监测。
大时间尺度的监测主要是以遥感(RS)为主,配合中长距离的GPS监测,主要了解大范围地质环境演变过程,为灾害危险性区划服务。通常数月或几年复测一次,以便掌握在不同阶段地质环境的演变过程。
小时间尺度的监测主要监测单体突发性地质灾害,以实时自动监测手段为主,辅以个别间断监测手段(如三角测量、水准测量、钻孔倾斜仪测量)。根据灾害体的具体情况,选定监测内容。主要手段有位移、地电、地应力、微震、地下水位、地下水温、水化学、地球物理探测(磁法、电法、地质雷达)等,但各单体地质灾害所选用的手段不一定相同,要根据实际情况有效地组合达到最佳效果。仪器的选用,要求尽量采用自动监测的智能型仪器,以便实现实时快速捕捉前兆特征信息。纵览中外,地质灾害监测技术的进步和发展具体表现在以下二个方面:
一是监测方法及机具本身的进步。现代物理,特别是电子技术的成就,已广泛应用于新型监测仪表器具中,如各种材料不同形式的收敛计、多点位移计、应力计、压力盒、远视沉降仪、各类孔压计、雨量计及测斜仪等的设计与制作,优化了仪表结构性能,提高了精度和稳定性;
二是监测内容的不断扩大与完整,分析方法的不断提高。但是,我们必须看到,目前岩土工程监测及应用方面还存在着一些急需解决的问题,主要表现以下几点:
1.监测仪器本身,在线性、稳定性、重复性、响应特性及操作性方面存在不少问题。
2.监测信息的采集对基础地质信息重视不够,信息处理的新技术、新方法有待进一步的研究和发展。
3.在一些工程项目中,虽然重视了地质灾害的监测工作,但监测信息却没有得到充分的应用。在许多工程中,地质灾害监测信息真正得到实际应用的不多,用以现场、指导生产、解决实际问题的则更少。
4.地质灾害监测信息的采集一般采用机械式、电子式和自动遥测传输等方式;信息的处理在主要依靠传统数理统计方法的同时,引入了一些非线性处理方法及神经网络处理技术,但研究程度还不高,有待于进一步的研究和工程实践的检验。