地質災害治理工作中自動控制技術的合理應用

魏會龍

摘 要： 一直以來，地質災害監(jiān)測工作都是非常重要的一項工作，不僅要保證工程的安全性，還要保證設備和施工人員的安全。在地質災害治理的眾多技術中，自動控制技術是使用頻率較高的技術之一，通過自動化控制技術的有效應用可對地區(qū)地質災害情況實現(xiàn)實時監(jiān)測與自動化管理，有助于實現(xiàn)施工安全目標。本文以實際工程為例，制定了地質災害自動化監(jiān)測方案，并對自動控制技術的具體應用進行了探討。

關鍵詞： 地質災害治理； 自動控制技術； 監(jiān)控調試； 合理應用

地質災害治理工程由于其特殊性，使得此類工程具有以下特征：（1）施工流程復雜多樣化；（2）設計易變性強；（3）施工難度大等，加大了施工人員的工作強度與難度。根據(jù)危險源的類型，可將地質災害治理工程分類如下：（1）危巖體，危巖體包括一些采空區(qū)頂板以及一些崩塌地段；（2）滑坡工程；（3）地裂縫工程。這些危險源具有不可控性而且不會根據(jù)人的意愿改變，隨意性較大，給施工帶來了一定的風險，因此做好施工中危險源的監(jiān)測工作則顯得尤為重要。當前，如何有效監(jiān)測危險源，提高施工的安全性是施工單位所面臨的難題，也是地質災害治理人員探究的焦點問題。

1. 案例介紹

某山危巖體主要分為兩種類型：（1）處于平衡狀態(tài)的危巖體，這類危巖體在無外界力量作用時處于穩(wěn)定狀況，一旦受到外界環(huán)境作用比如地震、雷擊或者人為影響時，會產生崩塌危險，給正常的施工造成重重阻礙。（2）潛在危巖體，在工程中坡面上很多部位都存在有危巖坡體，當前處于穩(wěn)定狀況，但隨著時間的推移，受到流水、風等外界環(huán)境的作用，會使得部分巖體發(fā)生侵蝕現(xiàn)象，危巖體極容易發(fā)生塌方現(xiàn)象。本文所研究的危巖體是由輝長巖質塊體組成的，受到差異風化與球狀風化的共同作用使得兩個輝長巖塊體相互依靠形成了一個小型的天成橋，輝長巖塊體處于極限穩(wěn)定狀態(tài)，但穩(wěn)定性極低，極易崩塌，不僅給施工帶來了、不便，也會給山下居民的人身安全造成威脅。針對此種現(xiàn)象，經過綜合協(xié)商后可采取在修建鋼筋混凝土擋墻的方式對危巖體進行保護，以起到加固的目的。由于施工中震動現(xiàn)象較為明顯，對危巖體的穩(wěn)定性造成一定的影響，因此對塊石穩(wěn)定性進行監(jiān)測，對安全施工來說起著舉足輕重的作用。

2. 監(jiān)測方案

2.1 設計

（1）設計基本準則：盡可能排除人為干擾因素，實現(xiàn)安全預警的最終目的；避免自然因素比如降雨、風等對施工造成的不良影響；科學合理的設置安全閥值，在確保合理預警的基礎上，提高施工的安全等級。（2）方案設計：監(jiān)測系統(tǒng)由三大部分組成：一是設備系統(tǒng)，設備系統(tǒng)中有定位桿、位移信號傳感器以及支架；二是控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)是由遙控器與信號處理器組成的；三是報警系統(tǒng)，由高分貝喇叭與擴大系統(tǒng)組成。本系統(tǒng)的監(jiān)測對象為位移形變值，安全閥值的取值為±2mm，當安全閥值高于臨界值時，系統(tǒng)會自動發(fā)出報警信號，并將信號借助系統(tǒng)傳輸至管理辦公室，管理人員可按照實際情況選取行之有效的方式積極應對，將損失降至最低[1]。報警原理：通過對監(jiān)測對象的位移變化情況進行監(jiān)測，將這種變化以電流信號的方式傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)中，經過處理器處理后，傳輸至總監(jiān)測站。如若位移形變超過安全閥值可允許范圍時，控制子系統(tǒng)會發(fā)生報警信號，警告工作人員盡快撤離。

2.2 安裝

（1）將傳感器三角支架放置在恰當?shù)奈恢?，并徹底清理傳感器三角支架位置的灰塵雜物，完成后調整傳感器的各項參數(shù)指標。設備系統(tǒng)構成如圖2所示：（2）施工人員需將云石膠與固化劑進行有效混合，將其攪拌均勻呈現(xiàn)出較稀狀態(tài)時涂抹在打磨位置，不斷打壓，使混合物與打磨位置充分接觸。待混合物處于半固化時可將其置于三角支架上，等到完全凝固后，手可離開支架，進行多次涂膠，使三腳支架根部形成金字塔形狀。（3）將信號線穿入事先打好孔的定距桿內，并在定距桿表面套上保溫海綿套，使用膠帶進行固定。為了降低溫差，可選擇反光膠帶，并在膠帶表面貼上警告標貼，提高工作人員的安全防范意識。（4）所有的膠完全固化后，將傳感器固定在三腳支架上，并將不同顏色的信號線進行有效連接。（5）借助螺栓將定距桿與傳感器位移桿進行有效固定。（6）將處理器與報警喇叭安裝到恰當?shù)奈恢?，連接電纜并做好局部防水工作，將紅色熱縮管套在支架與處理器之間的信號電纜上，進行加固，提高其穩(wěn)定性。（7）將處理器的信號線與電源線進行相連接。（8）施工人員打開系統(tǒng)電源，根據(jù)情況對位移桿進行有效調整。對每一根電線進行檢測，看其是否能正常工作，待確認無誤后，連接信號線，做好防觸電工作[2]。（9）施工前，進行試驗報警，確保線路通暢3. 自動控制技術使用

3.1 調試

（1）調試人員可使用遙控器多次打開與關閉系統(tǒng)電源，觀察電源各項參數(shù)以及指示燈等是否能夠正常工作，對存在故障的部位應及時進行維修。（2）使用遙控器檢測報警功能能否正常工作，待系統(tǒng)各部分都能正常運作后，對監(jiān)測設備進行調試，設置起始工作位置，并啟動系統(tǒng)運行[3]。監(jiān)控系統(tǒng)使用如圖3所示：

3.2 使用注意事項

（1）在監(jiān)控時間內確保持續(xù)通電，中間不得隨意斷電。（2）設備不運行時，可將電源關閉。（3）嚴禁人為撞擊傳感器或者處理器，以免影響其監(jiān)測的精確性。（4）定距桿一旦確定后，不得隨意移動或者調整。（5）如果發(fā)現(xiàn)監(jiān)測點之間的位移變化與設定值不相吻合或者存在較大出入時，應及時調整位移設定值。（6）采取保溫海綿與反光膠帶對定距桿進行保溫處理，使溫度處于可控范圍內[4]。與此同時，施工人員還應對傳感器與監(jiān)測體連接的牢固性進行實時檢查，以免影響施工的順利實施。

4. 經驗教訓

本工程巖體治理工程在2016年6月中旬開始實施，在8月中旬完工，工期歷時兩個月。工程在炎熱、多雨的夏季進行施工，因此對監(jiān)測系統(tǒng)采取了相關保溫、防水措施，確保安全監(jiān)測工作的順利開展。在施工中，建筑單位還結合實際情況制定出了切實可行的巡視管理制度，強化了監(jiān)測設備的管理力度，使工程順利實施。此次施工存在下列特征：（1）在地質災害治理施工中，通過自動控制技術可有效避免施工中不安全現(xiàn)象的發(fā)生，提高施工的成效性[5]。（2）自動控制技術的有效應用可在一定程度上降低地質災害事故現(xiàn)象的發(fā)生，通過安全監(jiān)測閥值得控制，有助于施工單位制定切實可行的安全應急預案，為施工的順利實施提供可靠的保障。（3）借助自動控制技術可降低誤差，能夠對危險進行提前預警，有助于施工人員在第一時間逃離現(xiàn)場，提高施工的安全等級。（4）由于此次施工工期較短而且工程量大，需在規(guī)定時間內對報警系統(tǒng)進行開發(fā)，還發(fā)現(xiàn)施工人員并未安裝位移變形值記錄系統(tǒng)，而且未將位移變形的相關影響因素考慮其中，這些現(xiàn)象造成后期不能準確監(jiān)測出位移變形情況，很難得出有效的數(shù)據(jù)信息。

5. 結論與建議

綜上所述，將自動控制技術應用于地質災害治理工作中可以取得良好的控制效果，保證巖體安全性。通過在崩塌、采空區(qū)、滑坡區(qū)一級高危邊坡區(qū)應用自動控制技術對地質災害治理過程進行監(jiān)測，對各種有可能對地質災害產生影響的因素進行了監(jiān)測，積累和總結施工數(shù)據(jù)，找出危險源位移變形和影響因素之間的關系，進而更好地對施工進行指導。

參考文獻：

[1]王雁林， 郝俊卿， 姚翔龍. 陜西省地質災害治理項目中的問題及其原因和對策[J]. 地質災害與環(huán)境保護， 2015， 26（3）：82-84.

[2]浙江省國土資源廳地質環(huán)境處. 落實責任 強化監(jiān)管 切實提高全省地質災害治理工程質量[J]. 浙江國土資源， 2013（12）：28-29.

[3]中國科學院武漢巖土力學研究所網站. 武漢巖土所地質災害治理工程-甲級勘查資質通過延續(xù)審核[J]. 巖土力學， 2013（8）：2142-2142.

[4]葉明超， 黃海. 自動控制原理與系統(tǒng)[M]. 北京理工大學出版社， 2013.

[5]翟春艷. 自動控制原理[M]. 中國石化出版社， 2015.