許彥卿(1999)針對地下水與地質(zhì)災(zāi)害的相互依存關(guān)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(yīng)力的變化(自然力和人類工程力)導(dǎo)致地下水的補給、徑流和排泄條件的改變,從而成為誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害(地震、滑坡、巖溶塌陷、地面沉降、隧道突水)的主導(dǎo)因素,并運用巖體水力學(xué)理論分析了地震孕震規(guī)律及進(jìn)行地震預(yù)報與控制的可能性。
劉大安(2000)等探討了監(jiān)測信息工程在地質(zhì)災(zāi)害中的作用和地位,重點就監(jiān)測信息工程建設(shè)中若干高新數(shù)據(jù)庫技術(shù)的應(yīng)用問題進(jìn)行了研究。根據(jù)國際上新出現(xiàn)的數(shù)據(jù)倉庫與數(shù)據(jù)集市的概念,提出了數(shù)據(jù)運籌概念,并通過實踐運用表明:數(shù)據(jù)運籌數(shù)據(jù)的監(jiān)測信息工程,在地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測與防治、環(huán)境保護(hù)與監(jiān)測、地質(zhì)工程安全監(jiān)控等領(lǐng)域中是有應(yīng)用前景的。
劉傳正(2001)主要針對突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)測預(yù)報提出一套工作思路,核心是通過建立區(qū)域地質(zhì)-氣象耦合分析預(yù)測預(yù)報示范區(qū)的途徑,探索建立區(qū)域突發(fā)性群發(fā)型地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測預(yù)報準(zhǔn)則,為群測群防提供技術(shù)支撐。
趙玉光(2001)結(jié)合高速公路隧道中的地質(zhì)構(gòu)造(塌方、垮塌、裂隙)問題,對巖體應(yīng)力釋放特征進(jìn)行了觀察和監(jiān)測,證明量測結(jié)果與設(shè)計要求存在較大差別,從而提出針對工程建設(shè)中的地質(zhì)災(zāi)害問題必須進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測和預(yù)報。
劉浩吾(2002)針對地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測預(yù)報方向,提出并研究了地質(zhì)災(zāi)害特征的可視化模擬技術(shù)。結(jié)合實際災(zāi)害數(shù)據(jù),利用計算機模擬技術(shù)成功地進(jìn)行了地質(zhì)災(zāi)害特征的可視化模擬,為更好進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測預(yù)報提供了依據(jù)。同時,國家“八五”科技公關(guān)項目——京津唐地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測防治計算機輔助決策系統(tǒng)研制,是把計算機科學(xué)的高新技術(shù):數(shù)據(jù)庫技術(shù)、方法、模型庫管理技術(shù)、圖形圖象空間分析技術(shù)以及人工智能專家系統(tǒng)技術(shù)結(jié)合為一體,開發(fā)研制出可為主要地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測、防治以及經(jīng)濟(jì)損失分析提供有效服務(wù)的、具有先進(jìn)的“四庫一體化”結(jié)構(gòu)的智能決策支持系統(tǒng)。實際上根據(jù)現(xiàn)有的資料來看,地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測和預(yù)報中最重要也是最難把握的問題是監(jiān)測技術(shù)(包括手段、方法、設(shè)備和監(jiān)測內(nèi)容)和時間的預(yù)測預(yù)報問題。
二、監(jiān)測技術(shù)
地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用狀況自20世紀(jì)50年代末期以來,現(xiàn)代科技成就,特別是電子技術(shù)和計算技術(shù)的成就被引用到地質(zhì)工程及巖土工程中來,極大地推動了勘察測試技術(shù)的進(jìn)展(魏道垛,1998)。作為工程建設(shè)重要內(nèi)容的監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)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(zhì)災(zāi)害深層次的認(rèn)識。
地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)隨著高新技術(shù)的發(fā)展,地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)具有了一定的數(shù)字化、自動化和網(wǎng)絡(luò)功能。即將災(zāi)害發(fā)生前的特征信息通過傳感器轉(zhuǎn)化為數(shù)字化信息,自動采集或匯集,數(shù)字化傳輸,數(shù)據(jù)庫存儲并提供使用,在全國范圍內(nèi)通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)前兆數(shù)據(jù)的分布式共享;建立多維地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng),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(fā)性地質(zhì)災(zāi)害的實時監(jiān)測。
大時間尺度的監(jiān)測主要是以遙感(RS)為主,配合中長距離的GPS監(jiān)測,主要了解大范圍地質(zhì)環(huán)境演變過程,為災(zāi)害危險性區(qū)劃服務(wù)。通常數(shù)月或幾年復(fù)測一次,以便掌握在不同階段地質(zhì)環(huán)境的演變過程。
小時間尺度的監(jiān)測主要監(jiān)測單體突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害,以實時自動監(jiān)測手段為主,輔以個別間斷監(jiān)測手段(如三角測量、水準(zhǔn)測量、鉆孔傾斜儀測量)。根據(jù)災(zāi)害體的具體情況,選定監(jiān)測內(nèi)容。主要手段有位移、地電、地應(yīng)力、微震、地下水位、地下水溫、水化學(xué)、地球物理探測(磁法、電法、地質(zhì)雷達(dá))等,但各單體地質(zhì)災(zāi)害所選用的手段不一定相同,要根據(jù)實際情況有效地組合達(dá)到最佳效果。儀器的選用,要求盡量采用自動監(jiān)測的智能型儀器,以便實現(xiàn)實時快速捕捉前兆特征信息。縱覽中外,地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展具體表現(xiàn)在以下二個方面:
一是監(jiān)測方法及機具本身的進(jìn)步。現(xiàn)代物理,特別是電子技術(shù)的成就,已廣泛應(yīng)用于新型監(jiān)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(yīng)力計、壓力盒、遠(yuǎn)視沉降儀、各類孔壓計、雨量計及測斜儀等的設(shè)計與制作,優(yōu)化了儀表結(jié)構(gòu)性能,提高了精度和穩(wěn)定性;
二是監(jiān)測內(nèi)容的不斷擴(kuò)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(jiān)測及應(yīng)用方面還存在著一些急需解決的問題,主要表現(xiàn)以下幾點:
1.監(jiān)測儀器本身,在線性、穩(wěn)定性、重復(fù)性、響應(yīng)特性及操作性方面存在不少問題。
2.監(jiān)測信息的采集對基礎(chǔ)地質(zhì)信息重視不夠,信息處理的新技術(shù)、新方法有待進(jìn)一步的研究和發(fā)展。
3.在一些工程項目中,雖然重視了地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測工作,但監(jiān)測信息卻沒有得到充分的應(yīng)用。在許多工程中,地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測信息真正得到實際應(yīng)用的不多,用以現(xiàn)場、指導(dǎo)生產(chǎn)、解決實際問題的則更少。
4.地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測信息的采集一般采用機械式、電子式和自動遙測傳輸?shù)确绞剑恍畔⒌奶幚碓谥饕揽總鹘y(tǒng)數(shù)理統(tǒng)計方法的同時,引入了一些非線性處理方法及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理技術(shù),但研究程度還不高,有待于進(jìn)一步的研究和工程實踐的檢驗。