巖土工程監測在地質災害評價預測中的應用

馮韜韜

(貴州省地礦局第二工程勘察院，貴州 遵義 563000)

0 引 言

經過幾十年技術的積累，巖土工程監測技術快速發展，一些新的理論和方法出現，并在具體的監測儀器和實際的監測工作中得到應用。在不斷的實踐中逐漸形成了巖土工程監測系統建立的原則，以及基礎地質信息采集與分析的方式方法和現場量測信息的分析。巖土工程監測技術應用于具體的地質災害評價預測中。

1 巖土工程監測技術的發展和應用

從20世紀50年代起，現代科學技術發展迅速，尤其是電子信息技術和計算機技術更是發展迅速，這兩者的建設和開發大大促進了巖土工程監測技術的發展進程和速度。隨著工程項目理論和途徑的新型建設，巖土工程的設計準則和規范也逐漸從強度破壞極限狀態控制向變形極限狀態控制發展。

巖土工程信息化作業的運行是我國巖土工程技術取得新進步的一個重要表現。信息化作業是結合實際操作，設備監測和工程規劃為一體的施工模式。巖土工程監測技術的進步和發展主要體現在2方面：①是監測方法和監測工具的進步，工具的革新得益于現代化物理設備的開發；②是持續充實和完善的監測內容。分析方法不斷提高，監測方式和監測工具的進步為監測儀器的發展提供了技術手段的支持，儀器的不斷發展又促進了監測理論和方法的進步，兩者的結合促進和保證了工程實際操作的水準，降低了風險和事故發生的幾率，營造了安全的作業環境。

雖然巖土工程監測技術不斷發展，但是我們也應看到，目前巖土工程監測技術仍然存在不足，主要表現在以下方面：①是監測儀表本身在穩定性，線性，準確性以及操作性等方面仍存在不足；②是在進行監測信息采集時不夠重視基礎地質信息；③是在一些工程項目中，雖然監測已經得到了一定程度的應用和重視，但相關技術的引進卻始終較為落后，在實際的施工過程中會存在許多問題，影響施工進程。

2 巖土工程信息的采集與分析

2.1 分析基本原則和規范

從地質工程集成理論角度來講，首先，要判斷變形區、應力集中區和可能破壞區，這主要是根據地質條件分析、理論分析和專家群體經驗進行判斷，并在此基礎上設計監測系統。而在具體的實際施工中，如果出現大裂縫和塔防部位也要重點關注。除此之外，在工程施工中，一些具有十分明顯代表意義的地區，盡管并不在變形范圍內、也應當對其應力集中地段加以高度關注。

在現場勘察作業的過程中，要根據地形地勢等綜合因素來確定監測點的位置和區域，同時也要配備相應的監測儀器，重點捕捉應力場的信息，以此來分析可能會出現地質災害的區域。對于部分地質災害較為多發的地區而言，應當重點關注其災害發生規模大且數量多的地區，要根據地質的情況，按照宏觀理論上的指導，進而確定位移監測點，地區變化波動越大，監測點的分布密度也應當越高。土層中的水位移、水壓力和孔隙水壓力測點應根據預測和實際工程需要來布置監測點。應力場、位移場變化劇烈的地方，測點間距應該小點，應力場、位移場變化較小的地方，監測點的布置應該稀疏些。監測點的布置是收集地區地質災害信息的第一步，它能夠通過對不同位置不同地點的感應來判斷區域可能發生災害的風險高低，并以此為基礎向觀測主體提出警告。

2.2 基礎信息整合與探究

圍巖分類對地下工程而言具有重要意義，它的種類和分布狀況在很大程度上決定了區域地質災害的類型和規模，同時也影響著巖土工程的穩定性。在實際應用中主要體現在以下幾個方面：①是通過工程類比分析法來設定地質災害多發區的噴錨支護方案；②是選取監控量測斷面，要根據周圍巖石的狀況來劃分地段；③是設計參數試驗，試驗區域的設定要以步驟2為基礎；④是將施工中所需要設計的相關事宜加以確認，并且各項細則也要以圍巖分類為基本依據。要綜合分析所獲的基礎地質信息，并將這些信息充分的運用到巖土工程的監測中。

2.3 現場信息整合與探究

位移、應力和壓力等都是現場測量的重中之重。這些信息獲取的途徑和客觀性都在很大程度上影響甚至決定著巖土監測的質量。現階段，自動遙測傳輸是收集巖土工程現場信息的主要途徑；神經網絡處理技術是信息處理的主要方法，但是這還需要實踐的不斷檢驗。并且，在地質災害發生后，監測系統也要利用遙感或者是GPS技術來探測災害波及的范圍，并以彩色圖像來表示，體現出災害的嚴重程度。

3 應用實例分析

3.1 隧道圍巖的大變形和巖爆問題

當下，川藏公路二郎隧道作為我國較為大型的交通隧道，長度超過4 km，最大埋深超過700 m，并且由于其穿越的地質條件較為復雜，涉及到多種巖層類型，因此相應的地應力也很高，這也就意味著相關主體在實際施工的過程中也會有遇到巖爆的可能性，同時也會遇到大變形問題，并且不同級別的大變形也會出現不同的位移情況。相關主體應用巖土工程監測技術來分析巖層的具體情況，通過TMS系統對隧道周邊收斂，多點位移等數據的觀測，總結出川藏公路二郎隧道的周邊收斂的位移為12 mm，拱頂下沉近趨穩定最大位移為13.05 mm，回歸位移最大為49.02 mm，這些觀測數據都在大變形等級的規定范圍內，并不符合大變形構成的基本要件，由此可以認定，川藏公路二郎隧道并未受到大變形問題的困擾。就巖爆問題而言，相關主體利用監測數據計算出了二次應力和巖石單軸抗壓強度之比，并且計算出了比例數據同巖爆之間的對應關系，當比例小于0.3時，沒有巖爆現象的發生。當比例在0.3～0.5之間時，巖爆現象較為輕微。當比例在0.5～0.7時，巖爆現象屬于中等水平。當比例在0.7以上時，巖爆現象較為嚴重。就川藏公路二郎隧道而言，其二次應力和巖石單軸抗壓強度之比只有在極小的范圍內才會超過0.7，因此可以判定隧道所處地區也幾乎沒有較為嚴重的巖爆現象發生。

3.2 隧道西口的滑坡問題

相關主體在對隧道西口的滑坡現象進行初期監測時，發現其滑坡現象主要集中在巖土較為淺表層的地帶，并未波及到深層巖土。但隨著近些年來監測技術的不斷發展，相關主體發展隧道西口的位移現象已然明顯擴大，并且位于巖土深處19 m的底測斜管也已經折斷。同時，相關主體也監測到了其他巖土深度位移增速的現象，因此總結出了隧道西口的部分巖層已然形成了規模性的位移面。有關主體就此也進行了及時反映。

4 結 語

隨著科學技術的不斷發展，巖土工程監測理論和方法不斷進步和改進，一些精密的監測儀器將會不斷產生，自動化監督，操作和處理系統的開發和實踐將會取得更為明顯的進步和收獲。總之，巖土工程監測技術的未來發展方向十分廣闊，并且也有著較為穩定的開發市場，自動化和智能化的建設是這一領域開發的主要方向和趨勢。對于這一技術的開發，相關主體應當堅持與時俱進。