塌方、滑坡体等实测型危险源的监测研究

摘 要：文章首先介绍了危险源的辨识依据，阐述了在水利水电工程施工过程中，对塌方、滑坡危险源的检测方法及影响因素。

关键词：危险源；塌方；滑坡体

对危险源的监测，是获得评价数据的最直接、有效的来源。通过对数据的分析可以判定施工过程是否合乎安全标准，从而判断施工过程是否照常进行。为保证数据有效、可靠，对危险源的监测，应该在涉及到体系的各个部门重大危险源普查的基础上，开展重大危险源监控的工作。对重大危险源的监测，就是不断地获取现场的数据和信息，从而可以对重大事故的发生提前预警。

1 塌方的监测

表面上看塌方事故的发生似乎是偶然的，但是通过对以往类似工程事故的研究可以发现，塌方事故在发生前，往往会有很多征兆[1]。在直观上，塌方事故发生前往往伴随着隧洞内的小石块不停掉落以及隧洞内尘土飞扬；在隧洞的顶部的围岩的裂缝会逐步地向外扩张，洞内支护的变形不断地增大，由于裂缝的增大导致渗水现象增大严重。除了这些表现征兆以外，更重要的是为了有效预防和预警塌方的发生，必须加强对隧洞、竖井等可能发生塌方的地方进行监测，根据现场所得的数据分析影响围岩稳定的各因素对围岩的影响。从而确定各因素对塌方的影响大小。

在地质条件较差的现场修筑隧洞、竖井、斜井等常会发生塌方事故。塌方威胁人身安全、造成施工现场周围的围岩更加不稳定、延误施工工期。导致塌方的原因有很多，但是综合起来主要有天气水文、地质地貌、勘察设计、施工方法等四大客观的因素和作业人员的自身素质、管理方法等主观因素。

（1）天气水文因素对塌方的影响：自然界对通过风化与侵蚀、地震、降雨、泥石流等气象与地质地灾害对岩体的影响是巨大的，岩体长期受到自然界的破坏是诱导隧洞、竖井等项目塌方的重要原因，特别是暴雨、地下水位的变化对岩体的破坏作用更加明显。通过对大量的工程塌方事故的研究发现：突降的暴雨、长期的阴雨天气、上游蓄水引起的地下水的变化往往会破坏岩体本来稳定的结构，导致岩体软化，致使岩体自身的强度和承载能力大大地降低。地下水位的突然升高，如果排水不畅就会导致空隙水压力的增大，致使围岩的有效应力降低，抗剪能力也就相应降低。如果是砂土，砂土中的地下水压力的增大导致水利坡降的增加，水利坡降的增加会加剧侵蚀现象的状况，更有甚者会产生流砂现象。因此，在监测围岩变形的同时，应当结合施工现场降雨以及降雨引起地下水位变化，上游蓄水引起的地下水位的变化，以及其它水文条件的变化。从而能够确定天气水文变化对围岩稳定的影響。

（2）地质条件对塌方的影响：地质条件，即岩体本身的条件是造成塌方的最根本的因素。若某隧洞工程必须在穿越断裂褶皱地带、风化较为严重的破碎带和堆积层等情况下施工，由于岩体本身的状况不稳定，当受到的应力长期超过岩体本身可承载的应力时，隧洞的变形就有可能超过岩体自身的变形极限而使岩体发生破坏，进而导致塌方事故的发生。对于不同的地质条件在危险源的评价过程中应有所区分，比如地质条件较好的场所的危险系数较小，地质条件较差的场所的系数就高。在同样的地质条件下，如果在此施工过程中曾经出现过因为地质原因而导致的塌方，则根据以前塌方的严重程度和频繁程度把以前制定的安全系数减小。

（3）勘察设计因素的影响：地质勘察是隧洞修筑过程中的一个非常重要的环节，如果对地质情况勘探不详，对隧洞区域内的主要地层以及地质构造把握不够充分，对地质情况的勘探结果无法真实地反映实际的地质情况，那么隧洞的设计方案、施工方案都会因为勘探结果的偏离而产生失误。如果工程区段岩石的物理力学性质参数出现较大的偏差，那么也会对日后的施工工作留下安全隐患。勘察设计对围岩稳定的影响评价应与施工过程相结合，在施工过程中利用实际情况与勘察成果进行比对，吻合度越高则在危险源评价过程中其安全系数越高，吻合度较低则其在评价中的安全系数越低，越容易发生危险。

（4）施工因素的影响：目前我国的施工队伍的情况是，施工、管理的水平不尽相同，施工队伍水平的发展由于历史等原因发展非常不平衡。在某些重要的施工环节上，由于施工队伍、施工人员的水平差，缺乏安全意识等因素，施工误操作的现象较为普遍。施工单位的水平不高，还有可能因为缺乏类似工程的经验，对工程地质的情况掌握不够充分往往采取错误的施工方法，如：炸药用量过多、支护类型的选择失误、支护不及时不牢靠、围岩暴露时间过长等情况而导致塌方事故的发生。施工单位的人员素质越高，以往的事故率底，在危险源评价中的安全系数就高，但是如果在塌方事故中有施工因素的作用，或者由于施工因素导致的塌方的类似事故的出现，则将其安全系数相应的降低。

在对影响围岩稳定的几个因素进行阐述后，对围岩的监测最核心的问题依旧是围岩变形的稳定问题，对围岩变形稳定的监测，可以通过对围岩变形量的监测得到的数据将其处理成围岩的变形——时间关系曲线。由一系列的曲线可以找出不同时刻围岩不同围岩测点的变形量和围岩变形的发展趋势，从而可以预测、估计围岩的最大变形量，用预测得到的数据与围岩自身的变形极限进行比对，经过比对判断出该隧洞的围岩未来的变形是否在安全范围之内。同时由该曲线的数据可以利用一阶导数求出变形速率，利用二阶导数求出变形加速度，从而判断围岩变形的发展趋势，以此判断围岩的变形稳定问题。

2 对滑坡体的监测

影响滑坡体稳定的因素与影响隧洞围岩稳定的因素相似，且安全评价的方法也同样与评价隧洞的评价方法相似，故在这里不再赘述。下面针对滑坡体的监测方法进行详细的说明。

监测项目应当贯彻整个滑坡防治的始终，因为滑坡的作用因素（自重、地下水压力、降雨、地震等）是长期的，所以很多监测项目一直要延续、贯穿水利水电工程的运行期。在不同的阶段对滑坡的监测的目的是不同的，应当根据监测要求的不同与监测的任务相结合，进行与监测项目相适应的监测工作。

（1）滑坡地质勘察阶段监测过程应注意以下几个方面：a.确定各滑坡体的变形范围的边界以及各滑坡体的发展过程；b.确定滑坡体的滑动方向以及滑坡体可能发展、扩大到的范围；c.如果有可能，尽量测定出滑坡体的滑移速率和开始测量后滑坡体的滑移距离，为滑坡事故发生的预测提供时间上的依据；d.确定施工现场内滑坡体的形成机理和形成机制，以及影响该滑坡体的稳定行的最主要的因素。

（2）在滑坡治理的设计阶段应当注意：a.确定当前仍然滑动的滑动面的数量、位置和滑移体内部变形特征，还要确定滑坡体的其它特征信息，为其它的设计铺好路，提供参考；b.确定各个部分的受力关系，为治理方案提供依据；c.确定各滑移体的分类。

（3）施工阶段的治理，对整个水利水电工程施工过程都有这重要的影响，在监测中应当注意确定：a.施工的爆破作业、地震等地质灾害对滑坡体稳定的影响；b.施工的开挖（如隧洞的入口出的开挖）对滑坡体稳定性的影响，为施工工序的调整提供依据；c.在水库初期蓄水后对滑坡体稳定性的影响。

参考文献

[1]于斌.隧道塌方的原因及预防措施[J].公路与汽运，2004（3）.

[2]郑陈 .隧道塌方预警预测体系及治理措施研究[D].同济大学，2008.

作者简介：孙凤波（1964，11-），女，汉，吉林省敦化市人，专科，高级工程师，主要从事水利工程建筑。