塌方、滑坡體等實測型危險源的監測研究

摘 要：文章首先介紹了危險源的辨識依據，闡述了在水利水電工程施工過程中，對塌方、滑坡危險源的檢測方法及影響因素。

關鍵詞：危險源；塌方；滑坡體

對危險源的監測，是獲得評價數據的最直接、有效的來源。通過對數據的分析可以判定施工過程是否合乎安全標準，從而判斷施工過程是否照常進行。為保證數據有效、可靠，對危險源的監測，應該在涉及到體系的各個部門重大危險源普查的基礎上，開展重大危險源監控的工作。對重大危險源的監測，就是不斷地獲取現場的數據和信息，從而可以對重大事故的發生提前預警。

1 塌方的監測

表面上看塌方事故的發生似乎是偶然的，但是通過對以往類似工程事故的研究可以發現，塌方事故在發生前，往往會有很多征兆[1]。在直觀上，塌方事故發生前往往伴隨著隧洞內的小石塊不停掉落以及隧洞內塵土飛揚；在隧洞的頂部的圍巖的裂縫會逐步地向外擴張，洞內支護的變形不斷地增大，由于裂縫的增大導致滲水現象增大嚴重。除了這些表現征兆以外，更重要的是為了有效預防和預警塌方的發生，必須加強對隧洞、豎井等可能發生塌方的地方進行監測，根據現場所得的數據分析影響圍巖穩定的各因素對圍巖的影響。從而確定各因素對塌方的影響大小。

在地質條件較差的現場修筑隧洞、豎井、斜井等常會發生塌方事故。塌方威脅人身安全、造成施工現場周圍的圍巖更加不穩定、延誤施工工期。導致塌方的原因有很多，但是綜合起來主要有天氣水文、地質地貌、勘察設計、施工方法等四大客觀的因素和作業人員的自身素質、管理方法等主觀因素。

（1）天氣水文因素對塌方的影響：自然界對通過風化與侵蝕、地震、降雨、泥石流等氣象與地質地災害對巖體的影響是巨大的，巖體長期受到自然界的破壞是誘導隧洞、豎井等項目塌方的重要原因，特別是暴雨、地下水位的變化對巖體的破壞作用更加明顯。通過對大量的工程塌方事故的研究發現：突降的暴雨、長期的陰雨天氣、上游蓄水引起的地下水的變化往往會破壞巖體本來穩定的結構，導致巖體軟化，致使巖體自身的強度和承載能力大大地降低。地下水位的突然升高，如果排水不暢就會導致空隙水壓力的增大，致使圍巖的有效應力降低，抗剪能力也就相應降低。如果是砂土，砂土中的地下水壓力的增大導致水利坡降的增加，水利坡降的增加會加劇侵蝕現象的狀況，更有甚者會產生流砂現象。因此，在監測圍巖變形的同時，應當結合施工現場降雨以及降雨引起地下水位變化，上游蓄水引起的地下水位的變化，以及其它水文條件的變化。從而能夠確定天氣水文變化對圍巖穩定的影響。

（2）地質條件對塌方的影響：地質條件，即巖體本身的條件是造成塌方的最根本的因素。若某隧洞工程必須在穿越斷裂褶皺地帶、風化較為嚴重的破碎帶和堆積層等情況下施工，由于巖體本身的狀況不穩定，當受到的應力長期超過巖體本身可承載的應力時，隧洞的變形就有可能超過巖體自身的變形極限而使巖體發生破壞，進而導致塌方事故的發生。對于不同的地質條件在危險源的評價過程中應有所區分，比如地質條件較好的場所的危險系數較小，地質條件較差的場所的系數就高。在同樣的地質條件下，如果在此施工過程中曾經出現過因為地質原因而導致的塌方，則根據以前塌方的嚴重程度和頻繁程度把以前制定的安全系數減小。

（3）勘察設計因素的影響：地質勘察是隧洞修筑過程中的一個非常重要的環節，如果對地質情況勘探不詳，對隧洞區域內的主要地層以及地質構造把握不夠充分，對地質情況的勘探結果無法真實地反映實際的地質情況，那么隧洞的設計方案、施工方案都會因為勘探結果的偏離而產生失誤。如果工程區段巖石的物理力學性質參數出現較大的偏差，那么也會對日后的施工工作留下安全隱患。勘察設計對圍巖穩定的影響評價應與施工過程相結合，在施工過程中利用實際情況與勘察成果進行比對，吻合度越高則在危險源評價過程中其安全系數越高，吻合度較低則其在評價中的安全系數越低，越容易發生危險。

（4）施工因素的影響：目前我國的施工隊伍的情況是，施工、管理的水平不盡相同，施工隊伍水平的發展由于歷史等原因發展非常不平衡。在某些重要的施工環節上，由于施工隊伍、施工人員的水平差，缺乏安全意識等因素，施工誤操作的現象較為普遍。施工單位的水平不高，還有可能因為缺乏類似工程的經驗，對工程地質的情況掌握不夠充分往往采取錯誤的施工方法，如：炸藥用量過多、支護類型的選擇失誤、支護不及時不牢靠、圍巖暴露時間過長等情況而導致塌方事故的發生。施工單位的人員素質越高，以往的事故率底，在危險源評價中的安全系數就高，但是如果在塌方事故中有施工因素的作用，或者由于施工因素導致的塌方的類似事故的出現，則將其安全系數相應的降低。

在對影響圍巖穩定的幾個因素進行闡述后，對圍巖的監測最核心的問題依舊是圍巖變形的穩定問題，對圍巖變形穩定的監測，可以通過對圍巖變形量的監測得到的數據將其處理成圍巖的變形——時間關系曲線。由一系列的曲線可以找出不同時刻圍巖不同圍巖測點的變形量和圍巖變形的發展趨勢，從而可以預測、估計圍巖的最大變形量，用預測得到的數據與圍巖自身的變形極限進行比對，經過比對判斷出該隧洞的圍巖未來的變形是否在安全范圍之內。同時由該曲線的數據可以利用一階導數求出變形速率，利用二階導數求出變形加速度，從而判斷圍巖變形的發展趨勢，以此判斷圍巖的變形穩定問題。

2 對滑坡體的監測

影響滑坡體穩定的因素與影響隧洞圍巖穩定的因素相似，且安全評價的方法也同樣與評價隧洞的評價方法相似，故在這里不再贅述。下面針對滑坡體的監測方法進行詳細的說明。

監測項目應當貫徹整個滑坡防治的始終，因為滑坡的作用因素（自重、地下水壓力、降雨、地震等）是長期的，所以很多監測項目一直要延續、貫穿水利水電工程的運行期。在不同的階段對滑坡的監測的目的是不同的，應當根據監測要求的不同與監測的任務相結合，進行與監測項目相適應的監測工作。

（1）滑坡地質勘察階段監測過程應注意以下幾個方面：a.確定各滑坡體的變形范圍的邊界以及各滑坡體的發展過程；b.確定滑坡體的滑動方向以及滑坡體可能發展、擴大到的范圍；c.如果有可能，盡量測定出滑坡體的滑移速率和開始測量后滑坡體的滑移距離，為滑坡事故發生的預測提供時間上的依據；d.確定施工現場內滑坡體的形成機理和形成機制，以及影響該滑坡體的穩定行的最主要的因素。

（2）在滑坡治理的設計階段應當注意：a.確定當前仍然滑動的滑動面的數量、位置和滑移體內部變形特征，還要確定滑坡體的其它特征信息，為其它的設計鋪好路，提供參考；b.確定各個部分的受力關系，為治理方案提供依據；c.確定各滑移體的分類。

（3）施工階段的治理，對整個水利水電工程施工過程都有這重要的影響，在監測中應當注意確定：a.施工的爆破作業、地震等地質災害對滑坡體穩定的影響；b.施工的開挖（如隧洞的入口出的開挖）對滑坡體穩定性的影響，為施工工序的調整提供依據；c.在水庫初期蓄水后對滑坡體穩定性的影響。

參考文獻

[1]于斌.隧道塌方的原因及預防措施[J].公路與汽運，2004（3）.

[2]鄭陳 .隧道塌方預警預測體系及治理措施研究[D].同濟大學，2008.

作者簡介：孫鳳波（1964，11-），女，漢，吉林省敦化市人，專科，高級工程師，主要從事水利工程建筑。