岩土工程监测在地质灾害评价预测中的实践

岩土工程监测在地质灾害评价预测中的实践

万小花

昆明骏泽岩土工程有限公司

摘要：随着工程建设规模的扩大，受自然原因和人为因素影响，工程建设过程中会触发一些地质灾害，严重制约影响了工程建设及工程质量。信息技术与监测技术的发展，使岩土工程勘察监测技术的日趋成熟，现阶段在地质灾害评价预测中，岩土工程监测发挥了重要作用。本文从岩土工程监测系统的原则及方法出发，结合相关工程实例，探究岩土工程监测在地质灾害评价预测中的应用。

关键词：岩土工程监测；地质灾害；实践

科技发展的日新月异，带动了信息技术的飞速发展，随着岩土工程中引入计算机技术，使岩土勘察技术及地理基础信息资料分析技术取得了长足进步，一方面为工程建设的地基设计及施工规划提供了重要的技术支撑，另一方面也能够通过岩土工程监测系统，对工程建设可能引发或后期可能出现的地质灾害进行评价预测。

一、岩土工程监测技术的发展概况

岩土工程勘察监测通过摸清地质状况，勘察地质承载力，为工程施工规划提供必要的信息资料，从而促使工程建设规避不利条件，保障施工建设的顺利开展。随着信息技术，特别是计算机技术与岩土工程结合日渐紧密，我国岩土工程监测技术向着信息化、智能化方向发展。

岩土工程在信息监测、信息收集、信息分析及信息处理方面的进步，使岩土工程能够进一步发挥其重要性，不仅在工程前期规划建设环节提供了详实的地质资料，还能够通过对这些地质资料的监控分析，对地质灾害加以实时全程预测评价[1]。岩土工程监测技术的发展主要体现在以下方面：

第一，监测机具及监测方法的进步。随着电子技术取得了诸多成就，在监测仪器仪表等设备的制作中，电子技术得到了广泛应用，出现了材料各异，形式多样的各类监测仪器，如多点位移计、收敛计、远视沉降仪、应力计、测斜仪及各种类型的孔压计等，极大提高了监测设备的精准度。

第二，监测内容上趋于完整。监测机具的完善带来了监测方法的改善，在岩土侧向位移及竖向变形、岩土基础结构内应力、岩土侧向压力测算、空隙水压力、岩土初始及二次应力、接触面应力、施工现场环境监控等各个方面都能够开展监测实践。一方面监测机具及监测手段的优化为监测内容的完整提供了保障，另一方面监测内容的完整又反过来促进了监测手段的进一步更新。

岩土工程监测在信息化得以提高，水平得以发展的同时，也存在一些不足之处，表现在以下方面：

1.岩土监测仪器在稳定性、响应性、在线性及可操作性方面尚存在一些不完善之处；

2.岩土工程监测在地质基础信息采集方面不够全面；

3.岩土工程监测信息与施工实际相脱离，在工程建设中，对监测信息应用不够，没有将其与施工实际问题相联系，岩土工程监测的实际应用效果不佳。

二、岩土工程监测信息系统的建立

图二测斜仪构造及基本原理

（一）岩土工程监测系统的建立原则

在岩土工程监测系统的建立上，要首先根据工程地质状况，结合相关地质理论及专家分析论证，将地质区域划分为应力集中区、变形敏感区及易受破坏区。在施工中遇到较大裂隙，具有塌方危险的区域，也是岩土工程监测的重点部位。此外，在涉及到三大分区以外的地质地貌时，虽然其并不具备三个监测重点区的典型特征，但也要预先埋设相关的监测点。

在实施岩土工程监测时，要对监测的范围及监测点的布置进行合理确定，在确定监测范围后，埋设相应的监测仪器仪表，对地层信息数据及地层结构的位移场及应力场的地质活动规律加以采集，以为后期施工提供参考依据[2]。在位移监测点的布置上，要把实际地质条件与理论分析预测相结合，在地质变化幅度越大的区域，要将岩土监测点适度加密布置。在距离地下结构及基坑较近的地方，也要相应加大监测点的密度。在土层土压、水平位移、孔隙水压等测点的布置上，要结合工程实际状况进行。根据位移及应用场的变化幅度，选择测点的间距。测点的布置要兼具全面性和经济性，在测点确定后，保障测点监测设备的稳定性和坚固性，以便做好工程关键区域的岩土重点监测工作。

（二）地质基础信息及现场量测信息的收集分析

地质基础信息包含了工程地形地貌、岩性特征、地层、围岩类型、岩体力学、地质构造等诸多方面，是岩土监测系统的重要监测内容，也是地质灾害易发的重要诱因。在这些监测内容中，围岩类型监测及分析具有重要现实意义：

1.围岩类型是确定工程级别的重要依据，也是决定施工方案的先决条件。

2.岩土监测需要以围岩类型为基础选取侧断面，原位岩体力学的各项参数及试件位置的选取上，也要根据围岩类型加以计算。

3.工程施工的方案制定（方法、机具、造价）及各项施工规划，也需要根据围岩类型为参考依据，围岩类型的信息，如岩土性质、岩石结构面等，能够反映出工程地质状况，对围岩信息加以监测，便于对滑坡等地质灾害进行预测。

现场量测信息，诸如岩土压力、应力及位移等信息，其真实性决定了工程监测的质量，也是地质灾害评价预测能否准确的保障。

三、以三峡工程为例，探究岩土工程监测在地质灾害评价预测中的应用

（一）三峡工程库区存在的主要地质灾害

三峡库区涉及到地质灾害较为多发的区域，在坝区建设时，对库区的自然环境及地质地貌造成了一定程度的破坏，会直接或间接地诱发地质灾害。三峡工程地质灾害主要有以下类型：1.高边坡、高切坡、高挡墙失稳；2.库区水位升降引发滑坡；3.降雨引发的滑坡及泥石流灾害；4.库岸失稳及再造。这些地质灾害时有发生，制约影响到水利工程的效益。

（二）岩土工程监测在三峡库区地质灾害评价预测中的应用

1.绝对位移监测

绝对位移监测作为基本岩土监测方法，是通过对崩滑体测点的坐标测量，获取相关的变形位移速率、位移量及位移方位等数据。在监测仪器上，主要采用电子水准仪、全站仪及GPS等。

2.深部位移监测

具有滑坡潜在地质灾害的地质体，除了对其地表位移加以监测外，还要对其深部位移加以监测，从而对地质体的整体位移状况加以判断[3]。监测方法主要是在滑坡地质体上进行钻孔，将测斜管下入后用水泥砂浆进行固结，将孔底作为原点，通过钻孔测斜仪对相关的位移量加以监测。监测仪器上，主要采用DQX型钻孔倾斜仪及QXY型钻孔倾斜仪。

3.水环境监测

岩土发生滑坡灾害，一方面受制于地质条件及人为活动，另一方面水体环境是否稳定也是重要制约因素。岩土工程监测中需要对地表水流量及压力、地下水位、降雨状况、渗流数量及压力、孔隙水压等各个要素加以全面监测。监测仪器主要有渗压计、遥测水位计及雨量计、电测水位计等。

4.地质监测及人为活动监测

地质监测主要通过定期对库区的各种变形痕迹，如地面隆起、塌陷、沉降等现象加以监测，此外，对地下水异常情况及地声也要进行实时记录，以便及时准确监测地质灾害发生前兆。

在人为活动上，要对活动的强度及范围加以监测，如采石爆破、采矿挖洞等，如不合理会诱发地质灾害，岩土监测中发现上述行为在程度及强度上不合理时，要及时制止。

5.坝区地震监测

地震力是造成工程滑坡的重要荷载因素，要采用地震仪对地震各个要素（时间、强度、位置、震源深度）加以分析，评价地震对坝区稳定造成的影响。

结语：

总之，岩土工程监测不仅为工程基础建设提供必要的技术参考，也能够凭借日益先进的监测设备及方法对地质灾害加以评价预测。随着信息化技术的日趋成熟，在岩土工程监测的范围及方法上又有了新的发展，自动化监测及遥测将成为地质灾害监测的方向。

参考文献：

[1]马建伟，白玫.基于GIS的滑坡地质灾害监测预警系统研究[J].城市建筑，2014，（15）：396.

[2]李家明，卢江，王哲等.地质灾害易发性评价中的指标量化方法研究[J].山西建筑，2014，（30）：61-63.

[3]娄连惠，雷世兵.原位监测技术在滑坡稳定性监测中的应用[J].人民长江，2014，（7）：74-76.

（2）成矿环境

流体包裹体为成矿流体作用的产物，通过流体包裹体的研究，可探知矿床的成因环境。库布苏北矿区含金石英脉富含流体包裹体，它们呈带状分布，有时呈群分布。包裹体类型以液体包裹体为主，有少量含液相ＣＯ2包裹体及含子矿物包裹体，气液比为3%～8%。无色或淡黄色，圆形、椭圆形或长条形，直径一般为1～2μｍ，少数3～4μｍ，普遍很小。反映了主矿物快速结晶的成因。

库布苏北矿区北矿带流体包裹体成分测试结果显示（见表5-4），库布苏北金矿流体包裹体成分不具备典型的岩浆热液与典型热卤水成分特征，很可能属变质热液或多种热液叠加作用的结果。成矿阶段ⅠⅡ

表5-5石英包裹体均一温度和爆裂温度（℃）

①成矿温度：温度是成岩成矿时重要的物理化学参数。由于库布苏北金矿区以流体包裹体为主，因此采用均一法和爆裂法测温（表5-5），它们分别代表成岩成矿的温度下限。

②成矿压力：据对石英中包裹体成分分析，本矿区流体主要成分为Ｋ+、Ｎａ+、Ｃａ2+、Ｍｇ2+、ＳＯ2-4、Ｃｌ-、Ｆ-、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ等。可以利用ＮａＣｌ-Ｈ2Ｏ体系的ｐ-Ｖ-ｔ数据近似地估计流体包裹体的压力。经求解，本矿区流体密度为0.75～0.85，成矿压力近似值为30～45ＭＰａ，成矿深度近似值为1.2～1.8ｋｍ，属中深层成矿。

（3）成矿时代

通过LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果显示，库布苏花岗闪长岩样品的加权平均206Pb/238U年龄为（287±2）Ma，包体样品的加权平均206Pb/238U年龄为（286±3）Ma，在误差范围内完全一致，按照最新的国际地质年表中石炭纪和二叠纪划分方案，均属于早二叠世，属华力西期。（4）成矿机理

库布苏北金矿处于强应变构造带中，形成于陆块碰撞和推覆作用阶段，在洋壳俯冲和洋盆闭合阶段，在火山岩浆弧中形成含金丰度较高的地质体，强应变构造带是深部热液的上升通道，构成控制库布苏北金矿形成和分布的最重要的构造，发育的大量脉岩沿断裂构造充填，形成了早期的弱矿化，后经多次构造活动，含矿热液沿前期破碎带上升，在有利部位形成矿体。因此库布苏北金矿矿化与闪长玢岩等岩脉之间存在密切的空间关系，矿化与岩脉均形成于库布苏强应变构造带的演化过程中，二者均受北西向次级断裂控制，矿化主要限于岩脉内的断裂破碎带内。

综上所述，可以判断库布苏北金矿床属中高温热液成矿，是构造破碎蚀变岩型金矿床。

（5）控矿因素

a．地层条件：矿区出露的地层主要是志留系库布苏群及中泥盆统托让格库都克组，金的平均含量明显高于其它同期地层。全区含金平均最高值的地层为志留系库布苏群（3.66×10-9），其次为托让格库都克组（D2t）。至早、中泥盆世及其后，卡拉麦里洋壳板块向野马泉地块俯冲及板块碰撞阶段，强烈的岩浆活动以及变质作用，有可能促使其中的金活化迁移，成为金矿床的矿源层。

b．岩浆活动条件：矿区位于泥盆一石炭纪陆缘火山岩浆弧中。由于卡拉麦里洋壳板块的俯冲作用，中泥盆统托让格库都克组和志留系库布及盖层中发育着大量中、酸性岩脉，其中包括与矿化关系密切的闪长玢岩脉、霏细斑岩脉及石英钠长斑岩脉，岩浆活动可为成矿元素的活化迁移提供动力条件和含矿热液。

c．构造条件：断裂构造对本区金矿化起着明显的逐级控制作用。矿区南部4km处的北西西向库普断裂是一条向北东倾斜的大断裂，沿断裂为一重力梯度带，并发育有长条状华力西中期花岗斑岩体及金的化探异常，对金矿化起区域性的控制作用，矿化分布于大断裂上盘。

其次级断裂裂隙控制了库布苏矿化带的空间分布、形态及规模。该破碎带具多期活动的特征。总体上控制了矿化带的岩浆侵入和成矿热液的活动，起着配矿构造的作用。

闪长玢岩及石英钠长斑岩侵位以后在岩脉两铡及其内部，尤其是两岩脉之间形成的强烈的断层破碎带及其与北西向断裂交汇部位，是成矿热液活动的主要通道和富集成矿的主要场所，控制了工业矿体和特富矿柱的分布，起导矿和容矿构造的作用。

5结论

库布苏北金矿床位于大地构造洪古勒楞-阿尔曼泰早古生代沟弧边缘的库兰喀孜干三级金铜成矿带，矿床处于强应变构造带中，形成于陆块碰撞和推覆作用阶段，在火山岩浆弧中形成含金丰度较高的地质体，强应变构造带是深部热液的上升通道，发育的大量脉岩沿断裂构造充填，形成了早期的弱矿化，后经多次构造活动，含矿热液沿前期破碎带上升，经过多期次热液叠改造进一步富集。该矿床金矿化与闪长玢岩等岩脉之间存在着密切的空间关系，二者均受北西向次级断裂控制，矿化限于岩脉内的断裂破碎带。目前大该矿床内发现3个规模较大的矿化带，且局部矿体较富集，圈定了多个矿体，综述，矿床内构造发育且具有多期次特征，既有早期切穿上地幔的深大构造，又有后期发育的表壳断裂；脉岩分布范围广，金元素背景值高，具备金元素富集活化迁移成矿的条件，找矿前景较好。

参考文献：

[1]涂光炽王中刚等，新疆北部主要矿产成矿规律及找矿方向研究，新疆维吾尔自治区人民政府三○五项目办公室，1990；

[2]刘树森，张宏业等，青河-阿尔曼台铜镍金成矿区地物化综合找矿及靶位优选课题总结报告，新疆有色地质勘查局北区带办公室；1995；

[3]王永强、杰肯.新疆青河县库布苏北金矿普查报告.2012年；