马胜中
(广州海洋地质调查局 广州 510760)
作者简介:马胜中,男,1968生,1990年毕业于中国地质大学(武汉),工程硕士,高级工程师,从事海洋环境地质、灾害地质和综合地质地球物理研究工作。E-mail:sz-m@。
摘要 海洋石油钻井平台的安全就位和稳定施工,与井场区海底的工程地质条件密切相关。地球物理探测技术作为一门综合性较强的科学技术,在海洋工程地质和海洋灾害地质调查中有着不可替代的作用。实践证明,采用测深、侧扫声呐扫描、浅地层剖面、单道地震、高分辨率2D地震和海洋磁力测量等地球物理探测手段进行综合调查,对钻井平台场址周围海域的地形变化和潜在地质灾害因素,具有很好的揭示作用。
关键词 平台场址调查 海洋地球物理探测 海洋地质灾害
1 前言
随着我国经济的发展和战略储备的需要,我国原油勘探开发的重点由陆地逐渐转向海域。我国近海海底蕴藏着丰富的矿产资源,现已探明石油资源量达246×108 t,天然气×1012m3,占全国油气总资源量的23%。然而在油气开发中,屡屡遭到海洋地质灾害的破坏,不均一的持力层多次造成渤海、珠江口盆地钻井平台的倾斜和位移,使国家蒙受重大经济损失。
钻井平台场址灾害调查在石油钻井之前进行,既要探测诸如断层、浅层气地层情况以应对钻井或采油时发生的井架倒塌、井喷、着火和溢油等灾害,又要调查与钻井平台基础有关的土工问题,以避免事故和灾害发生。据资料,1955~1980年间,美国每年发生钻井船基础严重破坏的事故3~4起,经济损失和人员伤亡巨大。海洋结构物场地调查是确定影响固定式平台和海底管线等工程结构物的设计、布局、施工及安全操作的工程地质条件。1969年,卡米尔飓风袭击密西西比河三角洲,引起海底大面积土体滑移,造成3个平台破坏,损失1亿多美元[1]。可见,海洋石油钻井平台场址调查研究在油井钻探开发中有着重要的作用。我国海洋石油开发工作起步较晚,直到20世纪80年代初,我国才真正开始海洋工程地质勘察工作,近十年来,我们对石油钻井平台场址调查研究做了许多实验工作,随着调查技术的不断进步,研究正向深海挺进。
海洋平台的设计和建造需对平台场地进行包括海底地形地貌、海底表层、浅地层结构等内容的海洋工程地质勘察,从地貌、沉积物特征和地质测年等方面,利用实测的和平台设计用的海洋水文资料以及场地内土的物理力学参数,对海底稳定性进行分析计算,并在分析研究的基础上,进行场地的海底稳定性评价。
2 海洋常见灾害地质类型
海洋常见的灾害地质类型[2-5]如下:
活动断层、地震和火山等。它们不仅可能对海底构筑物造成直接破坏,而且地震可能诱发滑坡、浊流、沙土液化等其他灾害。
滑坡、崩塌、浊流和泥流等,它们的活动可能对钻井平台、海底管线构成直接破坏。
海底沙丘、海底沙波、潮流沙脊、冲刷槽、凹凸地和浅谷等,属于地貌类型的灾害,其分布和气象水文条件有关。
浅层气、泥底辟、软弱夹层、可液化砂层等。它们呈承压流体、塑性体状态存在于第四纪浅地层中。当海底构筑物基础触及这些地质体时,都有可能发生灾害。
埋藏古河道、埋藏古湖沼、埋藏起伏基岩面、埋藏珊瑚礁等。它们一般是浅地层中的透镜体,当钻井平台桩脚插入不同地质体时,由于持力不均会导致平台歪斜,甚至倾覆。
3 地球物理方法对平台场址调查的应用和研究
海底地形地貌探测
海底地形地貌探测包括单波束测深、多波束测深和旁侧声呐等,是通过探测声波在水下或岩土介质内的传播特征来研究岩土性质和完整性的一种物探方法,只是它们使用的声波频率和强度有差异,高频能提高分辨率,而低频则能提高声波的作用距离和穿透深度[6~9],目前很多探测系统都采用双频或多频探头结构,提高仪器的探测能力。
单波束测深和多波束测深
单波束测深系统是利用其换能器从水面向海底发射一束声脉冲,声波传到水底界面被反射,再回到换能器被接收,通过时间函数的转换,形成一组时间离散的数字量系列,进行实时处理,而在记录纸上直接显示测线上连续起伏变化的海底剖面。反映了海底表面形态的凸凹性质、高差大小和延伸范围(发育规模)。
多波束测深系统是一种由多个传感器组成的复杂系统,在测量断面内可形成十几个至上百个测点点条幅式测深数据,几百个甚至上千个反向散射数据,能获得较宽的海底扫幅和较高的测点密度,它具有全覆盖、高精度、高密度和高效率的特点。测深资料反映了海底表面起伏变化、高差大小和延伸范围,利用计算机处理和绘图技术,可制成所测海区海底地形图。
侧扫声呐扫描
侧扫声呐技术运用海底地物对入射声波反向散射的原理来探测海底形态,能直观地提供活动形态的声成像。旁侧声呐是一种高分辨率、多用途的水声设备,在海洋测绘、海底目标探测(如探测沉入水底的船、飞机、导弹、鱼雷及水雷等)、大陆架和海洋专属经济区划界、海洋地质、海洋工程、港口建设及航道疏浚等方面有广泛的应用。
侧扫声呐采用深拖型侧扫声呐系统,使用双频频率100/500 kHz,量程100/200 m,拖体距离海底10~30 m,可以获取海底表面的各种目标探测物,获取的声呐图像质量较高,可以分辨出海底表面的管道和电缆,海底物体的高度可以根据物体的阴影来确定。几种地球物理方法同步作业可以相互印证(图1)。
图1 侧扫声呐和单道地震剖面显示的灾害地质类型
中、浅地层探测
浅地层剖面测量
浅地层剖面测量系统是探测海底以下30 m内的浅层结构、海底沉积特征和海底表层矿产分布的重要方法之一。浅地层剖面系统的发射频率较低,一般在~23 kHz之间,产生声波的电脉冲能量较大,发射声波具有较强的穿透力,能够有效穿透海底数十米的地层[10~11],地层分辨率在8 cm以上。它可以提供调查船正下方地层的垂直剖面信息,它可以准确地反映出地层界面及可能存在的浅层气、浅断层和古河道等海底地质灾害因素或其他物体(如管线)。浅地层剖面仪的穿透深度则因工作频率和海底沉积物类型的不同而异。
浅地层剖面测量系统采用德国INNOMAR公司SES-96参量浅层剖面系统,外接涌浪补偿系统,可输出水深数据。采用发射功率18 kw,主频100 kHz,差频4~12 kHz,在平台场址调查中一般使用差频8 kHz,探测到的地层分辨率较高,浅海可以探测管道,可以与磁力探测相互验证。
单道地震剖面测量
单道地震记录系统由单道数据采集处理系统、震源系统、信号接收电缆、EPC记录仪组成。主要用于了解海底以下200 m范围内的中、浅地层结构、沉积特征。
单道地震与油气地震勘探技术具有相同的工作原理。单道地震探测采用的震源能量小、频带宽(几十赫兹到几千赫兹)、主频高(几百赫兹到上千赫兹),一般选用电火花和气枪作为震源,能量从几十焦耳到几千焦耳,地层的穿透深度从几十米到数百米。
海上最常用的震源有空气枪和电火花二种,在平台场址调查中一般使用电火花震源,震源系统由震源控制箱、声源装置(电极、声脉冲发生器)组成。
如英国的CSP1500震源系统,主要包括CSP1500震源控制箱、SQUID500型电极、SQUID2000型电极或AA200型BOOMER组成电火花震源,该震源的激发能量级别为100~1500J,而且重复激发所需的时间较短。法国的SIG800J震源系统,采用120或200极鱼骨型电火花电极,能量输出270J、540 J和800J。在平台调查中一般选择250~800J的激发能量,激发间隔 s(图2)。荷兰的GEO-SPARK 10kJ震源系统,GEO-SPARK2×800型电极能量输出在100~10000 J之间,最大工作水深为4500 m,最大穿透深度为750 ms,可以满足深水井场调查的需要。
我们选用法国的SIG16 型和SIG16 型水听器,英国的AAE20单道信号接收电缆,荷兰的GEO-Sense信号接收电缆,检波器按~1 m的间隔并联组成,该接收电缆具有较高的灵敏度和较宽的频率响应,适用于高频反射信号的数据采集。
记录仪器与以上震源和水听器配套使用的是DELPHSEISMIC数据采集系统。该系统不仅可以主动控制震源每秒的激发次数,而且通过连接GPS导航系统,能够时时记录每一炮道的经纬度坐标,便于精确定位。该仪器的动态范围90db,16位模数转换,而且具有极高的采样频率,在与BOOMER震源配合使用时,其采样率高达6000~10000 Hz,极高的采样频率更有利于高频有效信号的接收。在海上单道地震数据采集过程中,可以通过控制测量船的速度来调整记录道间的距离,船速越慢,道间距越小,地震波组的连续性越好。在震源每秒激发二次的情况下,测量船体以节的速度航行,地震记录道间的距离小于1 m,可见,该方法更适用于高精度的浅层地震勘探。
在资料处理流程中,采用有效的方法技术对数据进行信噪分离,削弱多次及绕射等干扰波的影响,可进一步提高单道地震记录的信噪比和分辨率,图3(左)清楚显示了浅层气及其沿着断层上升,红色椭圆圈着的反射波为强振幅,反射同相轴反转,具明显的反相特征;图3(右)显示了各种形态的埋藏古河道。
图2 单道地震剖面
图3 单道地震剖面显示的浅层气和埋藏古河道
高分辨率2D多道地震剖面测量
高分辨率2D地震资料的采集一般使用48道或96道多道地震电缆,为了避免虚反射对高频成分的压制作用,震源和检波器电缆的沉放深度比较浅,一般震源的沉放深度3m,一般电缆的沉放深度4 m,地震震源一般是小容量GI气枪震源或套筒枪组合震源,以保证产生高频率的地震子波。这种方法采集到的地震资料频带可达20~350 Hz,比常规的地震采集资料的频带(20~50 Hz)要高得多,完全可以满足识别薄层及地层结构的需要,提高了精度。
海洋磁力测量
磁法是利用地下岩矿石或者岩土介质之间的磁性差异所引起的磁场变化(磁异常)来寻找有用矿产,查明地下构造和解决其他地质问题的一种探测方法。磁力是解决工程地质调查中探测含磁性物体的有效手段。在各种调查中,我们使用GS880铯光泵磁力仪和SeaSPY海洋磁力仪,针对不同的研究目的分别采用不同的调查方法,均能获得满意的效果。它的优势在于不仅能够探测暴露于海底的磁性异常体,同时对于覆盖于海底以下的磁性异常体也有效。
在调查中的应用,由于海底光缆路由海域存在着已经敷设过的海缆(包括海底通讯电缆、电力电缆和光缆等),经过岁月的变迁,这些海缆在海域中的坐标有了变化,有的是否还存在也不明确;另外,过去敷设海缆时的定位仪存在较大的误差,为了探明光缆路由线交汇的海底电缆的精确位置,必须对光缆路由进行探测。在平台场址调查中,使用加拿大MarineMagnetics公司生产的SeaSPY海洋磁力仪进行勘察,结合旁侧声呐和浅地层剖面共同进行探测。图4是浅地层剖面探测到的管道,当磁力仪探头穿过电缆时测得的磁异常曲线,旁侧声呐扫描到的电缆和平台,磁异常的幅值一般可达几十到上百nT。
图4 浅层剖面、磁力和侧扫声呐探测到的管道、电缆和采油平台
4 结论与讨论
平台场址地质调查的方法主要有两种:一种为地球物理方法,另一种为地质取样方法。目前地球物理方法应用得比较广泛的是单波束测深或多波束测深、侧扫声呐、浅层剖面探测、单道地震、高分辨率2D地震和磁力测量等,以上六种水下探测系统在高精度的定位系统的支持下配合使用,可使我们获得平台场址内三维的工程地质条件,特别是危害工程建设的各种灾害地质现象的形态、规模、位置及其发展趋势等性质。其优点是比较经济、快速,对各种地球物理勘探方法都有各自解决某一方面地质问题的能力,各有优势和局限性。因此,在调查时要视调查的目的与要求,采用多种方法进行综合调查,使各种方法优势互补,以便取得最佳的成果。根据20多年来的实践经验,采用以高分辨率地震为主的综合浅层物探技术,同时在井位和预计抛锚位置进行2~3 m长的地质重力取样和地质浅钻,物探和地质取样相互结合,是了解海洋地质灾害因素、灾害的类型以及海洋工程地质有关问题的行之有效的调查方法,它能够既经济又快捷地为业主提供资料。
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Marine Geophysical Survey Techniques and Their Applications to Well Site Survey
Ma Shengzhong
(Guangzhou Marine geological Survey,Guangzhou,510760)
Abstract:The safety of marine oil drilling platform is closely related to the submarine engineeringgeological conditions of the well technique has an irreplaceable role in marineengineering and hazard geological proves that,using geophysical instruments in-cluding echo sounder,sidescan sonar,sub-bottom profiler,single-channel seismic,high resolu-tion 2D seismic and marine magnetometer carry out a comprehensive survey can efficientlyreveal the topography and potential geo-hazards of the well site area.
Key words:Well site survey Marine geophysical survey Submarine geo-hazards
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季伟峰
(中国地质科学院探矿工艺研究所,四川成都,610081)
【摘要】地质灾害防治工程中对地质灾害体的监测十分必要。本文简要介绍了我国当前地质灾害监测的主要方法及新技术在工程实践中的应用,指出了地质灾害监测工程实践中存在的主要问题,展望了我国在本领域技术发展的趋势。
【关键词】地质灾害监测技术应用展望
自然地质环境和人为活动是引发地质灾害的两大主要原因。在最近的20多年时间里,随着我国人口的增加,经济建设的快速发展,特别是基础设施建设规模的扩大,建设与用地的矛盾十分突出。植被的破坏严重,使山体滑坡、泥石流、地面沉降等地质灾害在全国许多地区频繁发生,严重阻碍了灾害发生地的经济建设和社会发展。
1我国主要的地质灾害形式及危害
地质灾害及常见形式
地质灾害是指由自然地质作用和人为活动作用形成的,对人类生存和工程建设可能构成危害的各种特有的自然环境灾害的总称。
常见的地质灾害形式主要有6种,它们是崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝和地面沉降,简称为崩、滑、流、塌、裂、沉。
三峡库区的主要地质灾害
三峡水利工程建成后将产生巨大的经济效益和社会效益。但它的建设对库区的自然环境也带来一定的直接或潜在影响。三峡工程的一期蓄水、二期蓄水和新城镇的建设已经给库区带来了不少地质灾害问题。在淹没区的新城镇建设中,由于在选址时考虑地质环境因素不够,使有些新城镇从建设一开始就与地质灾害结下了“不解之缘”。主要表现形式为人为高切坡和深基坑诱发的滑坡和崩塌。湖北的巴东、秭归,重庆的巫山、奉节、云阳、万县等地在新城镇的建设中都引发了大量的地质灾害,如何趋利避害是摆在我们面前的重大课题。
地质灾害的主要危害
地质灾害的危害是显而易见的。我国幅员辽阔,地质构造复杂,地貌千姿百态,山地和丘陵面积占国土总面积的2/3以上。全国34个省、直辖市、自治区以及特别行政区均存在着不同形式和不同程度的地质灾害,每年都要造成惨重的人员伤亡和财产损失。其中滑坡、泥石流和山洪等突发性地质灾害被定为国际减灾10年的主要灾种,由于这些灾害具有潜在性和突发性,一旦发生,来势凶猛,常造成断道、断航、构筑物损毁、人员伤亡和财产损失。在我国,每年丧生地质灾害的总人数达800~1000人,经济损失超过100亿元人民币。
地质灾害监测的特点
(1)滑坡等变形体分布通常较为分散,成因机制复杂。开展监测工作前,需有一定前期地质环境勘察、研究工作基础;
(2)地质灾害体大多位于交通、通讯十分不便地区,电源接入也很困难;
(3)目前大多数监测以手动为主,数据汇交速度相对较慢,人工劳务成本较高;
(4)与大坝、桥梁、隧道等固定建筑物、构筑物的安全监测相比,地质灾害监测具有开放的监测边界,条件复杂,自动化监测和遥测等监测手段、监测仪器的选择、固定安装、运行等须注意仪器设备的环境适应性和抗干扰性能,保证正常使用和安全运行。
2地质灾害防治工程中监测的必要性
地质灾害防治工程的监测根据工程所处的不同阶段,可分为施工安全监测、防治效果监测和长期稳定性监测,目前一般简单地统称为监测。在以往的工作实践中经常发现,除经济原因外,在地质灾害的治理过程中存在一定的盲目性。有些地质灾害进行了治理,理由是认为它不稳定。有些没有进行治理,理由是认为它是稳定的。除一些简单粗糙的勘察资料外,几乎没有充分的证据证明一个变形体稳定与否,是否需要进行工程治理。如果对滑坡等变形体进行必要的监测,将会减少这种盲目性,收到事半功倍的效果。
对于已采取工程措施的地质灾害体
对于已采取工程措施的地质灾害防治工程,在治理过程中,根据监测结果进行效果评价,指导施工,及时对设计进行修改;防治工程竣工后,随着周围环境条件的变化,约束条件也会发生变化。如锚索的腐蚀和松弛、地下水位变化、临空面加大、工程质量不高、巨大外力(如地震和大爆破)等,都有可能使一些已经治理过、暂时处于相对稳定的滑坡变形体重新失稳,如不进行持久的监测,它们具有更大的欺性和危险性,并非就可以高枕无忧,仍需通过必要的监测来评判它的治理效果和长期稳定性。
对于未采取工程措施的地质灾害体
对于一些未经治理、而又具有潜在危害的地质灾害体,监测也是十分必要的。一些暂时没有资金进行工程整治但又对人民生命财产构成较大潜在威胁的大型滑坡变形体,以投资较小的监测工作来弥补是有效的方法和途径。通过有效的监测既可对其稳定性进行评价,监测结果又可为是否治理和如何治理提供设计依据。用监测的手段对滑坡等变形体进行有效的监控,是一项投资少、见效快的方法,目前已逐步被一些政府官员和业主所接受并推崇。他们也意识到用工程手段进行整治后应该用监测数据来验证,否则是盲目的。但目前仍有相当多的管理和设计部门只注重被动的治理和亡羊补牢,而不注重防患于未然。
3当前地质灾害监测的主要方法
以往作为监测工作的对象,主要是对一些重要的构筑物和大型建设工程的变形、位移、沉降等进行监测,如水利水电大坝、大型桥梁、重要厂房、大型地下隐蔽工程、矿山边坡和尾矿坝等。对复杂的地质灾害体进行监测,则是近些年才逐渐开始应用的,当前采用的主要监测方法有以下几种。
地面绝对位移监测
绝对位移监测是最基本的常规监测方法,测量崩滑体测点的三维坐标,从而得出测点的三维变形位移量、位移方位与变形位移速率。主要使用经纬仪、水准仪、红外测距仪、激光准直仪、全站仪和GPS等,应用大地测量法来测得变形体上某点的三维坐标。
地面相对位移监测
地面相对位移监测是量测崩滑体重点变形部位点与点之间相对位移变化(张开、闭合、下沉、抬升、错动等)的一种常用的变形监测方法。主要用于对裂缝、崩滑带、采空区顶底板等部位的监测、沉降观测等,是位移监测的重要内容之一。目前常用的监测仪器有振弦位移计、电阻式位移计、裂缝计、变位计、收敛计等。
钻孔深部位移监测
对于滑坡等变形地质体来讲,不仅要监测其地表位移,也要监测其深部位移,这样才能对整体的位移进行判断监测。方法是先在滑坡等变形体上钻孔并穿过滑带以下至稳定段,定向下入专用测斜管,管孔间环状间隙用水泥砂浆(适于岩体钻孔)或砂、土石(适于松散堆积体钻孔)回填固结测斜管;下入钻孔倾斜仪,以孔底为零位移点,向上按一定间隔(一般为或1m)测量钻孔内各深度点相对于孔底的位移量。常用的监测仪器有钻孔倾斜仪、钻孔多点位移计等。
应力监测
对于滑坡等变形体不仅要监测其位移的变化,还需要监测其内部应力的变化。因为在地质体变形(或称运动)的过程中必定伴随着变形体内部应力变化和调整,所以监测应力的变化是十分必要的。常用的仪器有锚杆应力计、锚索应力计、振弦式土压力计等。
水环境监测
对于崩滑体来讲,除了自然地质条件和人为扰动外,水是对滑坡的稳定状态起直接作用的最主要因素,所以对水环境(含过程降雨及降雨强度、地表水的流量、地下水位、渗流量、渗流压、孔隙水压力、地下水温度等)进行监测十分重要。常用的监测仪器有量水堰、遥测雨量计、测钟、电测水位计、遥测水位计、渗压计、渗流计、电测温度计等。
地震监测
地震监测适用于所有的崩滑监测。地震力是作用于崩滑体的特殊荷载之一,因此对崩滑体的稳定性起着重要作用。当地质灾害位于地震高发区时,应经常及时收集附近地震台站资料;必要且条件许可时,可采用地震仪等监测区内及外围发生的地震强度、发震时间等。分析震中位置、震源深度、地震烈度、评价地震作用对区内的崩滑体稳定性的影响。
人类相关活动监测
人类活动如掘洞采矿、削坡取土、爆破采石、加载及水利设施的运营等,往往造成人工型地质灾害或诱发产生地质灾害,在出现上述情况时,应予以监测并停止某项活动。对人类活动监测,应监测对崩滑体有影响的项目,监测其范围、强度、速度等。
宏观地质调查监测
采用常规地质调查法,定期对崩滑体出现的宏观变形痕迹(如裂缝发生及发展、地面沉降、塌陷、坍塌、膨胀、隆起、建筑物变形等)和与变形有关的异常现象(如地声、地下水异常等)进行调查记录。该法具有直观性强、适应性强、可信程度高的特点,为崩滑监测的主要手段,也是群测群防的主要内容。适用于所有崩滑体,具有准确的预报功能。
4监测新技术的研究与工程实践
国外监测新技术的研究与应用
发达国家在岩土工程及地质灾害监测领域不但有传统的监测方法和仪器,近年来已将高新技术应用于地质灾害预测、预警工程。美国的PDI公司、Geokon公司、意大利Sisgeo公司、瑞士Leica公司、瑞典Geotech公司、德国Zeiss公司、日本尼康公司等在监测方法的创新和新技术的应用方面都处于领先地位。红外技术、激光技术、微波技术、光纤技术、格区式光栅技术、机电一体化、自动化技术、卫星通讯技术、计算机及人工智能等高新技术在监测技术方法和仪器的开发研究中得到了广泛的应用。可以这样讲,作为岩土工程监测一个分支的地质灾害监测及监测仪器,已经不是传统意义上的大地测量仪器,而是实现了传统方法和仪器与现代高新技术的完美结合,把监测仪器的技术水平推到了一个崭新的阶段,并正在向更高层次发展。国外具有代表性的产品有 Leica公司的TCR1800全站仪、TCR2003测量机器人、Geomos系统、DNA电子水准仪、GPS,Zeiss公司的DiNi12系列电子水准仪、North America公司的钻孔多点位移计、Sicon公司的岩土工程监测系列仪器等。
国内监测新技术的研究与应用
国内水电系统和国土资源部都开展了这方面的研究,如水利科学院、中科院有关院所、国土资源部技术方法研究所等。我所伴随着三峡工程的建设,在国土资源部的大力资助下,也开发了多种岩土工程及地质灾害防治监测仪器,如钻孔倾斜仪系列、应力测量系列、地面位移测量系列等监测仪器、多参数遥测系统等,还承担了科技部“崩滑地质灾害自动化监测系统”项目的研究,为测量仪器国产化做了大量的工作,产品在三峡库区和国家的重大工程中得到了较好的应用。我所近几年研究的成果并形成的产品主要有以下8项:
(1)DMY型激光隧道断面张敛测量系统;
(2)BYT型光纤崩滑体推力监测系统;
(3)DZQX新型多功能钻孔倾斜仪;
(4)崩塌无线自动化监测预报系统;
(5)PSD型微位移变形测量系统;
(6)MS型锚索(锚杆)测力系统;
(7)DHS型地层含水率仪;
(8)岩心定向与取心技术研究。
工程监测实践
在研究开发的同时,我所用自己研究的成果积极参与国家重大基本建设工程的监测工作和三峡库区地质灾害防治的工程监测,取得了较好的经济效益和社会效益。最近几年承担的重大监测工程有:
(1)宝成复线清江大断面双线长隧道变形量测;
(2)成昆铁路电气化改造西昌南马鞍堡隧道变形量测;
(3)北京地铁复八线变形量测;
(4)上海地铁一号线人民广场站变形量测;
(5)青岛地铁试验段变形量测;
(6)成(都)—南(充)高速公路高陡边坡变形及量测;
(7)内(江)—宜(宾)高速公路高边坡变形量测;
(8)丹(东)—沈(阳)高速公路丹本(溪)段全线隧道验收工程;
(9)318国道二郎山—康定段 K2794+860~980滑坡的地面位移、深部位移及应力监测;
(10)奉节县、云阳县地质灾害监测工程。
5监测技术发展展望
(1)地质灾害的发生将更加频繁,危害程度更大,监测工作将受到更多的重视,监测成果应用将产生更大的社会效益。
(2)在我们的上级主管部门——中国地质调查局的支持下,我们的监测仪器研究及运行系统软件开发将会得到更多资助,并使我们的监测手段更加完备,登上一个新的台阶,具有更强的市场竞争能力。
(3)自动化监测和遥测是地质灾害监测的发展方向,但目前实施还有很多困难。
(4)地质灾害具有一定区域性,是一项公益性的事业,更需要政府的引导和支持。
6结语
通过几年的监测工程实践,目睹了不少由于忽视地质灾害的工程安全监测和失效工程而导致生命和财产的损失,也看到不少通过监测成功预报灾害而避免灾害发生的实例。在实行工程质量终生追究制的今天,对地质灾害及相关岩土工程的安全进行长期监测显得尤为重要和迫切。
监测工程是地质灾害防治工程体系的重要组成部分,不能重治轻防,应做到治理、防范、监测并重,有时甚至重于工程治理手段。
在一定时期内对滑坡变形体实施监测工程,可以节省大量的投资。
地质灾害防治工程应建立在科学监测的基础上,以监测指导设计、施工、工程效果评价,以科学的态度面对它,应从过去的凭经验和粗糙的勘察上升到定量阶段,只有这样,才能对滑坡变形体进行深入的认识和科学评价。
监测工作不是可有可无的,它是工程诊断的需要,是从事地质灾害研究和预测必不可少的一项工作。
防范重于救灾,监测胜于治理。
参考文献
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[8]季伟峰主编.工程地质与地质工程.北京:地质出版社,1999.
岩土工程的地质灾害防治措施论文
在平时的学习、工作中,大家对论文都再熟悉不过了吧,通过论文写作可以提高我们综合运用所学知识的能力。你知道论文怎样才能写的好吗?下面是我为大家整理的岩土工程的地质灾害防治措施论文,供大家参考借鉴,希望可以帮助到有需要的朋友。
摘要:
经济发展使得各种资源开发及工程不断开展,不同地区地表都受到不同程度的破坏,导致地质灾害不断发生。因此,工程在实际建设中,需考虑到多方面因素要求,注重减少对的周围地质的破坏。地质灾害自身情况复杂,且容易出现突发情况,分布分散,威胁人们生命安全。岩土工程中,地质灾害对周围环境及人员影响最大,为避免地质灾害发生,以下对其防治方法措施详细分析,旨在为合理应对地质灾害奠定理论基础。
关键词 :
岩土工程;地质灾害;防治方法;实践;
我国国土辽阔、地势复杂,地质灾害发生严重,且地质灾害自身种类较多,容易对周围人们财产及生命安全造成严重影响[1]。为解决这一问题,需采取先进的防御措施,对地质灾害进行提前防治,针对岩土工程的真实情况,有针对性的采取防治措施,降低地质灾害发生几率。
1、地质灾害及其造成的影响
地质灾害
我国地质灾害种类较多,但是经常发生的为泥石流、岩石滚落、地面塌陷等等,文章主要针对泥石流地质灾害、崩塌及滑坡等进行分析介绍。
地质灾害特点及影响
滑坡
滑坡主要是斜坡的岩土受到雨水冲刷,加之原本重力影响,导致岩石向下移动,形成灾害。若斜坡岩土没受到外界力的影响,则一般不会出现滑坡。发生滑坡危害的原因来说,如雨水冲刷、斜坡水土流失、斜坡植被过度开采等,都会导致滑坡发生。
崩塌
岩土工程施工本身是对岩土进行施工操作,施工的过程中可能会导致部分岩土产生裂缝,导致岩土分为较多部分[2]。分裂后的岩土其自身较为空虚,崩塌会往往滚落堆积到底部。发生崩塌的原因主要是对矿产过度开采,或土木工程不合理开发、水库发生渗漏等,导致原本岩土受到破坏。
泥石流
泥石流在我国属多发性地质灾害,对交通及附近经济发展造成严重影响,威胁附近居民生命安全。分析泥石流产生的原因,发现其主要是山区降水过多,导致泥沙和石块等固体伴随雨水形成含有大量泥沙的洪流。导致泥石流的原因较多,其中,对土体不合理开发,容易导致泥石流发生,岩土开发随意,导致岩土完整性及稳定性都受到较大影响,土体自身受到较大冲击,就会导致泥石流发生。最后山林滥砍滥伐,导致岩土失去固定依赖,更容易被雨水冲刷,容易引发泥石流。
2、岩土工程地质灾害防治技术分析
滑坡防治
滑坡对周围交通安全、居民生命安全、财产安全的影响较大。对滑坡进行治理,可以在容易滑坡的位置的上方,采取清方减载、填土反压等方式,做好外部支持,同时以抗滑挡墙技术,避免滑坡发生后,对下方公路造成严重的阻塞影响[3]。采用抗滑挡墙,其施工布置灵活,不同山体、土坡都可迅速建设,施工简单。在早期我国铁路建设中,为避免滑坡对铁路造成严重影响,还采用抗滑桩技术,发现其滑坡治理效果一般,后采取地表排水及减方减载相结合的措施,采用多技术结合互补,建立滑坡治理体系,在治理中对地面、地下、立体排水等综合治理,发现治理效果突出,有效控制滑坡地质灾难出现。
崩塌防治
崩塌本身灾难来临迅速,威胁较大。对崩塌防治,需对对应岩土仔细检查,看岩土是否不稳,若发现确实不稳定,应对岩土加固处理,避免岩土发生滑落,减少土体产生裂缝几率。相较于滑坡防治,对崩塌防治难度较低,治理简单。但是,就陡峻边坡崩塌治理而言,其裂缝和沿途结构组合及地质情况具有不确定性,无法以人为方式很好的预控制,受卸荷裂隙区扩张、扩展影响较大,裂缝分布较为集中的.区域,需对危险性岩土进行清理,之后采取锚杆加挂网喷护锚固方式实现对土体的加固保护,避免崩塌发生。
生物措施
通过生物对地质灾害进行防治,防治环保,有利于促进生态和谐。例如,可采用植树造林、退耕还林方式进行防治,保持水土。通过植物种植的方式,确保水土稳定,若岩土受到外界强烈冲击,岩土仍然受到植物根系天然保护,不会发生滑坡、坍塌等地质灾害。此外,采取生物措施对一些地质灾害进行防治,其社会价值及经济价值突出,在保护环境的同时,可改善地区生态平衡。
但是,当下生物措施仍然存在一些不足,其生物措施发挥作用时间较长,植物需经过较长时间的种植,才能发挥自身真正作用。因此,在部分经常发生泥石流、坍塌、滑坡等地区,要结合当地情况,选择最合理的措施对地质灾害进行控制。同时,一些地区可采用封山育林的方式,对地质灾害进行有效防治,同时建设良好生态环境,减少地质灾害发生几率。
泥石流防治
不同地质灾害中,泥石流造成的破坏范围最广、影响最大。在泥石流防治中,要重视周边的环境治理,还要全面治理当地岩土,管理部门结合生态工程,充分了解泥石流发生的现状,对区域化沟、坡全面检查治理,在经济迅速发展大环境下,对泥石流的治理按照上坡治理为主,对堆积区、沟谷区等依次治理。在实际遇到泥石流问题,不能按照理论死搬硬套,要具体问题具体分析,针对实际情况变化综合考量,发现某地区灾情严重,要预先建立防护林,对裸露的地表加固处理,稳固斜坡,提高岩土结构,避免侵蚀现象不断加剧。
要针对容易发生地质灾害区域的自然条件以多种措施配合,提高防治效果。在严重的地质灾害区域,可采取适当避让措施,减少地质灾害发生对人员造成不可挽回的影响。例如,在雨雪天气应适当避让山区公路,可能出现灾害的变形斜坡、工程隐患,在恶劣天气下远离那些区域,位于山脚位置的山村、城镇要制定好紧急转移措施,下雨天安排好居民转移。
3、结束语
综上所述,岩土工程地质灾害防治工作并不是一时可以完成的,要将眼光放长远,以新型材料、新型技术融入到地质灾害防治中去,完善地质灾害的防治措施。岩土工程施工中,需对现场环境仔细检查,了解施工中可能出现的地质灾害,了解不同地质灾害造成的安全风险,重视对不同的地质灾害的防护处理,有效避免灾害产生。
参考文献
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[3]薛增荣.岩土工程地质灾害防治技术及防治措施[J].住宅与房地产,2017(5):213.
2008年5月12日14时28分,在青藏高原东缘龙门山地区发生了汶川8级强烈地震,成为继2001年11月14日昆仑山口西级地震之后在中国大陆发生的又一次强烈地震,造成了惨重的人员伤亡和巨大的财产损失。
面对“5·12”汶川8级地震突发灾害,中国地质科学院组织专家,最先对发震动力学背景进行了科学分析,第一时间奔赴震中地区开展地表破裂变形与地震地质灾害调查。随后组织来自院本部、地质研究所、水文地质环境地质研究所和地球物理地球化学勘查研究所的80余位科学家,系统开展地震科学钻探选址、活动断裂与地震变形观测、地应力测量、地质灾害地面调查、堰塞湖与水工环综合评价。6位专家参加国家汶川地震专家委员会,编辑出版《汶川地震灾区地震—地质灾害图集》,组织召开汶川地震动力学分析研讨会,2位专家参加国土资源部抗震救灾前方指挥部工作。在第33届国际地质大会期间,组织汶川地震大型展览,应邀作汶川地震、地震科学钻、地表破裂等学术报告,受到国际同行的高度关注。组织申报汶川地震断裂带科学钻探工程,2008年11月第一口地震科学钻开工;组织落实国家专项、“973”课题、地质调查项目等科研任务,有效地调整了面向地质灾害的学科结构和人才布局。
在2008年度科技成果汇报交流暨十大科技进展评选会,许志琴院士作汶川大地震发震背景与科学钻探报告,董树文、吴珍汉研究员作汶川大地震中国地质科学院的快速反应报告,评委会将“5·12汶川地震后中国地质科学院的快速反应与调查研究”评选为中国地质科学院2008年度科技特别进展。
中国地质科学院领导为首批赴震区调查组送行
第一时间组织开展发震动力学背景分析和地震地质灾害考察
“5·12”汶川地震发生后,中国地质科学院专家以高度的责任心,最先对发震动力学背景进行了科学分析;5月14日董树文、张岳桥研究员等科学分析了汶川地震发生动力学背景,彭华研究员等报道了汶川地震前地应力异常资料,并通过中国地质调查局《汶川地震简报》(2,3)上报国土资源部。2008年5月15日许志琴、董树文等参加中国地质调查局汶川地震机制会商会,讨论了地震背景和机理。2008年5月18日通过新华社面向国内外发布发震构造背景、地震破裂性质和余震长期活动的科学报告,全国各媒体纷纷转载。
2008年5月16~24日,院组织以董树文副院长为领队,由吴珍汉研究员、张岳桥研究员、张永双研究员、陈正乐研究员、杨农研究员、雷伟志副研究员、石菊松博士、施伟博士共9位专家组成的中国地质科学院地震地质灾害考察队,爬跋山涉水、风餐露宿,冒着生命危险,克服重重困难,深入地震重灾区北川县城、映秀镇、陈家坝、青川县城、关庄镇与红光镇东部,实地考察活动断裂、地震破裂与地震地质灾害,获得汶川8级强烈地震地表变形、地震灾害和地震触发地质灾害第一手宝贵观测资料。6月6日完成第一篇汶川地震地表破裂论文,7月份发表在《地质学报》(英文版)。
中国地质科学院考察队向国土资源部抗震救灾指挥部提交了多份有价值的考察报告,向当地政府和群众提供了及时有效的地震科学知识及抗震救灾建议,积极协助县市抗震救灾指挥部开展地震地质灾害调查和应急排查工作。5月21日,董树文研究员、张岳桥研究员、吴珍汉研究员在广元市接受四川人民广播电台、广元市电视台、广播电台联合采访,科学地解读地震原因,解惑群众惊恐和不安。
中国地质科学院专家第一时间赶赴震中区开展地震地质灾害野外考察
a—在北川县城南郊任家坪测量地表破裂变形;b—在关庄西北观测东河口堰塞湖;c—接受地方电视台和广播电台联合采访,普及地震科学知识
参加国家汶川地震专家委员会和国土资源部抗震救灾工作
5月21日中国地质科学院6位专家被选为国家汶川地震专家委员会委员,许志琴院士任专家委员会副主任,赵文津院士、董树文研究员、廖椿庭研究员、张岳桥研究员、吴树仁研究员为专家委员会成员;5月28日组织召开首次汶川地震动力学分析研讨会,对地震机理、地震预报及相关科学问题进行了深入讨论;6月20日许志琴与董树文等编辑出版《汶川地震灾区地震—地质灾害图集》,为抗震救灾和震后重建提供了重要参考资料;赵文津院士分析了我国大震地质、地球物理数据,对地震工作和地震预报工作提出建设性的意见。9月4日董树文委员作为国土资源部代表出席了国务院新闻办主持的“汶川地震专家委员会汶川地震新闻发布会”,介绍了地震—地质灾害损失与防治工作。5月24日~6月24日,中国地质科学院韩子夜所长和吴珍汉研究员进入国土资源部抗震救灾前方指挥部,在总指挥汪民副部长直接领导下开展工作,协调地震地质灾害应急调查,深入汶川地震重灾区实地考察地质灾害,为抗震救灾工作做出了积极贡献。
6月1~25日,在国土资源部科技与国际合作司支持下,中国地质科学院组织开展了汶川地震综合调查,许志琴院士任组长,龙长兴所长和胡平副所长任副组长,分应急选址、地应力监测、活动断裂与场址稳定性调查、科学钻选址、物化探测量与监测5个小组,分别开展野外调查与观测工作,获得宝贵的多学科综合观测资料。5月23日~6月5日,中国地质科学院水文地质环境地质研究所受国土资源部委派,组织以张发旺副所长为领队专家队伍10余人,奔赴汶川地震灾区,圆满完成了10个堰塞湖的调查评价任务,提交了6份技术报告,受到水利部抗震救灾指挥部和武警水电官兵的充分肯定,为堰塞湖监测和治理工程设计施工提供了重要依据。6月下旬,地质力学研究所组织专家赴汶川地震震中地区,布设天然地震观测台站,为余震精确定位和深部地震构造分析提供了重要的地球物理观测资料;水文地质环境地质研究所根据国土资源部和中国地质调查局相关部署,组织专家赴甘肃陇南市和文县,开展灾后重建规划地质安全与水土资源保障程度综合评估,为灾后重建的宏观决策提供科学依据。
中国地质科学院组织专家积极投入汶川地震地质灾害调查
a—国家汶川地震专家委员会董树文委员出席9月4日汶川地震新闻发布会,介绍地质灾害损失与防治工作;b—地质力学研究所龙长兴所长带领活动断裂与场址稳定性调查骨干成员抵达地震灾区;c—地球物理地球化学勘查研究所技术人员在地震灾区开展物华探野外测量;d—水文地质环境地质研究所张发旺副所长与武警水利专家讨论堰塞湖灾害隐患及治理方案;e—地质研究所地震科学钻选址组专家在野外测量地震变形和同震位移;f—地质力学研究所何长虹副书记带领专家在震中地区了解地震灾情并选择天然地震观测地点
组织实施汶川地震断裂带科学钻探工程
在汶川地震专家委员会和国土资源部指导下,在中国地质调查局直接领导下,中国地质科学院许志琴院士带领有关专家策划并组织申报“汶川地震断裂带科学钻探工程”,得到温家宝总理等领导及时重要批示。2008年11月第一口地震科学钻开工,成为世界上响应地震最快的地震科学钻探工程。汶川地震科学钻探工程将采用先进钻探工艺,对汶川地震和复发微震的源区进行直接取样,开展地质构造、地震地质、岩石力学、化学物理、地震物理、流变学等多学科观测、测试分析和综合研究,揭示控制断裂作用和地震发生的物理过程和化学作用,为地震监测、预报或预警提供基础数据和重要信息,促进地震科学发展。
汶川地震科学钻探工程一号孔开钻仪式
徐绍史部长向汶川地震断裂带科学钻探工程中心主任王学龙副局长和首席科学家许志琴院士授牌
组织第33届国际地质大会汶川地震大型展览与专题报告
2008年8月中国地质代表团参加在挪威奥斯陆举行的第33届国际地质大会上应组委会特邀作汶川地震学术报告,举办了汶川地震大型展览,展版面积18m×3m(图3);董树文研究员在“地质灾害”每日主题会上作了题为“汶川地震灾情与中国地质科学家反应”的报告,许志琴院士在专题会议上作汶川地震科学钻探学术报告,张岳桥研究员在国际岩石圈研究专题会上作有关汶川地震破裂与变形学术问题的报告,受到各国代表的高度关注。
副院长董树文研究员在地质灾害“每日专题”作汶川地震学术报告
第33届国际地质大会汶川地震大型展览
地质力学研究所全力以赴抗震救灾
“5·12”汶川大地震,震撼了中国,震撼了世界。在祖国面临大灾大难的关键时刻,地质力学研究所没有观望,没有等待,更没有退缩,立即组织有关专家,无条件投入抗震救灾行动,连夜展开震源机制分析,震情迁移分析,灾情分析。在老所长董树文副院长的组织领导下,紧急组成了调查组,第一时间奔赴灾区,冒着生命危险,开展活动断裂、地质灾害调查,收集掌握宝贵的第一手科学资料,发挥专业优势,为抗震救灾提供科技支撑。随后又多次派出专家组,前往灾区开展相关工作;同时组织多名专家、研究生组成专家组,在局的统一部署下,紧急展开地质灾害遥感解译以及环境承载力评估等方面工作,他们不分昼夜地坚守在自己的岗位上。
地质力学研究所先后直接参加抗震救灾一线工作的人员有62人,其中赴震区前线的人员有35人,坚守在后方的人员有27人;有3位专家进入国务院汶川地震专家委员会,有7位专家进入科技部专家组,为全国抗震救灾工作提供科技支撑。在整个抗震救灾行动中,地质力学研究所干部职工无私无畏的精神,坚强有力的行动,卓有成效的工作,得到了各级领导和同行们的肯定和认可,得到了各种方式的表彰。地质力学专业委员会荣获中国科协“抗震救灾先进集体”称号,张岳桥、杨农、雷伟志、施玮分别获得有组织评选的抗震救灾先进个人光荣称号。
地质力学研究所专家在地震灾区开展地震变形与地质灾害现场调查
地应力观测站5月12日观测到的地壳应力应变变化曲线
地壳应力应变变化曲线
地质力学研究所天然地震台网观测的余震震中分布图
水文地质环境地质研究所专家赴四川灾区调查堰塞湖险情
2008水文地质环境地质研究所专家赴四川灾区调查堰塞湖险情年5月23日~6月2日,受中国地质调查局委派,水文地质环境地质研究所党委、所领导抽调精干力量张发旺、张兆吉、王贵玲、王建中、韩双平、韩占涛、聂振龙、侯宏冰、蔺文静、钱永等10位同志,与水环地调中心的孙建平等5位同志、天津地调中心肖国强等3位同志一起到四川灾区的绵阳、德阳两个重灾区调查堰塞湖险情。
震后的灾区一片疮痍,加之堰塞湖出现的地方均处于位于发震断裂附近的深山中,是震灾最严重的地方,道路山体滑坡、坍塌等非常严重,有些地段,山体松动,地势险峻,随时都有继续垮塌的危险。
面对如此艰难险境,调查组成员不畏艰险,不顾劳累,连续作战,只要天气情况允许就出发。山里道路往往已经被巨石堵塞,调查组只能徒步前进,沿途河谷狭窄,两侧山体陡峭,许多地段岩体松动,摇摇欲坠,随时有滚落的可能。如遇到余震发生,后果不堪设想。5月25日下午,在四川青川县又发生了震后的最大一次余震,震级高达级,此时,调查队员刚刚从山中出来不到2个小时。
就是在这样的条件下,调查组通过一星期的辛苦工作,配合水利部出色地完成了调查任务,提交了7个堰塞湖的调查报告,受到水利部抗震救灾指挥部绵阳堰塞湖前沿指挥部的充分肯定,提出的建议已经被采纳,用于堰塞湖的治理工程设计和施工中。
中国地质科学院年报.2008
水文地质环境地质研究所专家在地震灾区调查评价堰塞湖险情
地球物理地球化学勘查研究所积极投入抗震救灾及调查研究工作
“5·12”汶川8级地震突发之后,在国土资源部和中国地质调查局统一部署下,地球物理地球化学勘查研究所以高度的责任心和使命感,积极投入到抗震救灾工作中去。
五月下旬,国土资源部选派人员组建部抗震救灾前线指挥部,韩子夜所长受汪民副部长指派,担任前线指挥部办公室主任,除了办公室的日常工作外,还负责指挥部的后勤工作。在韩子夜所长的带领下,前线指挥部办公室高效运转,为部领导决策、统领所属各单位在灾区井然有序地工作提供了有力的支撑。
汪民副部长、韩子夜所长及科研人员在至四川前线指挥部研讨抗灾工作
选址物探测量组在现场工作
物探测量组在布设测线
六月初经国土资源部再次统一调遣,地球物理地球化学勘查研究所先后派出两批专家前往灾区第一线参加抗震救灾工作。由胡平副所长亲自带队,统一指挥,两批专家一行12人,携带7台套物化探设备,四辆越野车以及其它有关装备,分成两组积极投入到“汶川强震活动断裂调查与灾区重建场址稳定性评价”工作当中去。第一组即物化探监测组,主要进行了天然电磁场、地磁场和地气监测工作,为余震活动趋势分析和活动断裂调查提供了重要的数据。第二组即应急选址地球物理测量组,主要开展了EH4电磁测深和高密度电阻率法测量工作,为探明擂鼓盆地基岩埋深及构造发育情况和灾后重建选址提供了重要依据。
另外,在此期间,地球物理地球化学勘查研究所分别派遣两名同志前往灾区参加了抗震救灾捐赠仪器的验收工作和国土资源作家协会的撰稿工作;还有三名同志被派驻京参加了部局机关抗震救灾的保障和宣传工作。
国家地质测试中心参加汶川地震断裂带科学钻探(WFSD)—地下流体异常及地震前兆关系研究
目前已建设WFSD现场流体实验室,利用在线脱气装置、质谱仪等,进行了实时流体监测,主要测定组分包括He,CH4,CO2,Ar,H2,O2,N2和氡。正随钻建立流体地球化学剖面,开展流体变化与地震前兆的相关性研究。
WFSD现场流体实验室
WFSD现场在线脱气装置
高幼龙1张俊义1薛星桥1谢晓阳2
(1中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所,河北保定,071051;2西北化工研究院,陕西临潼,710600)
【摘要】本文在地调项目工作实践的基础上,系统地总结了地质灾害实时监测的含义、特点和系统构成。详细介绍了巫山县地质灾害实时监测预警示范站的构建,针对实际运行状况,评价了实时监测技术的可行性和可靠性。
【关键词】地质灾害实时监测远程传输示范站
1 引言
随着现代科学技术的发展和边缘学科的相互渗透,自动控制、网络传输等越来越多的技术被不断应用于地质灾害的监测当中,极大地提高了监测的自动化水平,在一定程度上缓解了生产力匮乏和地质灾害急剧增加之间的矛盾。国际上,美国、日本、意大利等发达国家在一定的区域范围内建立了基于降水量、渗透压、斜坡变形等参数的地质灾害实时监测系统,借助国际互联网实现了监测数据的集中处理与实时发布。与之相比,我国地质灾害监测的实时化、网络化水平依然较低,监测信息为公众服务的功能未能得到明显体现,预警的信息渠道不畅,对重大临灾的地质灾害缺乏快速反应能力。因此,在我国进行地质灾害实时监测预警研究,对重大灾害体实施实时化监测预警,具有十分现实的意义。
笔者在参加地质调查计划项目《地质灾害预警关键技术方法研究与示范》的过程中,对实时监测技术进行了较为深入的研究,并在我国重庆市巫山县新城区建立了地质灾害实时监测预警示范站,经过个水文年的示范运行,验证了实时监测的可行性和可靠性。在对示范成果初步总结的基础上形成此文,以期实时监测技术得以快速成熟及推广应用,为我国地质灾害防治事业作出贡献。
2实时监测的含义和特点
实时监测(Real-Time Monitor,RTM)指通过各种监测、采集、传输、发布技术,让目标层人员在第一时间内了解、掌握有关灾害体的变形动态和发展趋势,进而作出决策的多种技术的集合。其最主要的特点为实时性,即远程的目标层人员可在第一时间获取灾害体的全部变形信息,而获取的过程是自动的,无需技术人员值守干预。显而易见,实时的特性可以最大限度地解放劳动力,降低监测人员风险和运营成本。
同传统监测技术相比,实时监测的数据采集方式是连续的、跟踪式的,数据的采集周期很短,通常在数小时之内,甚至更短。这对于跟踪灾害体变形过程,进行反演分析具有十分重要的意义。其庞大的数据量通常也会对配套的软硬件系统提出更高的要求。
不难理解,实时监测也是自动化监测。所使用的监测仪器均需自动化作业方可实现无人值守。监测仪器自动化分为两种,一种是监测仪器本身具备定时采样和存储功能,另一种是通过第三方的自动采集仪控制采样。不管使用何种方式或基于何种原理,其数据采集是能够自动或触发实现的。
监测数据远程传输是实时监测的另一主要特点。通常情况下,监测控制中心设立在远离灾体、经济相对发达的城镇区,需要借助公众通信网络或其他介质将各种类型的监测数据“搬运”过来,进行相应的转换计算,生成目标层人员所需要的成果。这个“搬运”过程即监测数据的远程传输。传输分为两种方式,一种是有线传输方式,如架设通信线缆或光缆,在电话线两端加载 Modem等;另一种是无线传输方式,如借助 GSM/GPRS或 CDMA网络、UHF数传电台或通信卫星等。
由于实时监测是数据自动采集、传输、发布等多个技术的集合,其中的任何一个环节失败均可导致系统无法正常工作,因此,实时监测是存在风险性的。其风险构成除电力(如断电停电)等保障体系统风险和监测仪器(如传感器、采集仪故障)、传输系统(如占线、网络资源不足、数据安全)、发布系统(如网路阻塞、病毒入侵、系统崩溃)等技术风险外,还包括人为抗力风险,如监测仪器设施的人为破坏、网络系统的恶意攻击等。对于风险的营救除最大程度地降低保障体系风险和技术风险外,需要通过立法、宣传等有效措施降低人为抗力风险,并设技术人员对监测系统进行即时维护,保障系统正常运行。
3实时监测系统构成
实时监测系统由监测仪器设施、数据采集系统、数据传输系统和网络发布系统四个子系统构成。各子系统均可独立运行,以单链的方式协同工作。其工作原理如图1所示。
图1实时监测系统工作原理示意图
监测仪器设施
监测仪器及设施是获取灾害体变形参数最前端、最主要的组成部分,固定安装于灾害体表层或深部,并能够表征灾害体对应部位的变形、变化。监测仪器的类型取决于所采用的监测方法。在地质灾害监测中,常用的监测方法包括灾害体地表及深部位移、应力、地下水动态、地温、降水量等(表1)。监测仪器的精度、数量及布设位置是在地质灾害勘查及综合分析的基础上,从控制灾害体主体变形的需要设计确定的。监测仪器通常和相应的监测设施,如监测标(墩)、保护装置等相互配合,完成灾害体相关参数的获取。
数据采集系统
顾名思义,数据采集系统用于收集、储存各类监测数据,是通过单片机或工业控制技术实现的。目前,多数监测仪器均有配套的数据采集及存储装置,可按设定的数据采集间隔定时自动化工作,并对原始数据进行转换计算。数据采集装置通常具有 RS-232或其他标准通信接口,可以方便地将数据下载至 PC中作进一步分析处理。对于不具备配套数据采集装置或仅具备便携式读数装置的监测仪器,则可以通过第三方的数据采集仪实现自动采集工作,通用型的数据采集仪可方便地将频率、电压等模拟信号转换为数字信号加以存储和处理,并具备标准通信接口和PC交换数据。由于数据采集仪多置于监测仪器附近,二者间通常使用线缆相连接。
表1常用监测技术方法简表
数据传输系统
数据传输系统用于完成数据采集仪—控制中心—用户间的数据传递。实际上,控制中心—用户间通常是利用国际互联网、通过发布系统实现的,所以狭义上的数据传输指数据采集仪—控制中心之间(即灾害体现场至控制中心)的数据传递。
按照灾害体和控制中心空间距离的长短,可将数据传输分为近距离数据传输(一般低于2km)和远程数据传输两种类型。前者由于传输距离较短,一般采用线缆连接,后者则采用远程数据传输装置。
按传输介质,远程数据传输分为有线传输和无线传输两种方式。目前常用的有线传输方式有电话线连接(即在电话线两端加载 Modem对数据进行调制、解调)、光缆连接等,无线传输方式有数传电台(用于中远距离)、GSM/GPRS或 CDMA移动通信网络、通信卫星等(图2)。
图2常用的数据传输方法
信息发布系统
信息发布系统通过国际互联网,以 Web主页的方式向目标层人员(即用户)提供各类监测信息。监测信息包括灾害体地质条件、发育特征、监测网布置方式、多元监测数据、监测数据随时间推移曲线变化情况、监测信息公告及图片、视频等。
信息发布系统由底层数据库和发布主页两部分构成。前者用于管理各类基础信息及监测数据,为后者提供数据源,后者为用户提供信息访问平台。二者之间通常采用B/S等架构交换数据。
信息发布系统一旦建立完成后,一些信息内容,如灾害体地质条件、发育特征、监测网布置方式等说明性的文字便相对固定下来,在短时间内不会做大的改动,这些信息通常称为静态信息。而随着时间推移,监测数据及其曲线等信息不断产生,且呈现动态变化并需在主页上自动更新、显示,这些信息称为动态信息。要实现监测数据的实时发布,需建立动态主页来显示动态数据。
由于监测数据是由底层数据库管理的,故只要即时将监测数据自动写入数据库中,为动态主页提供随时更新的数据源,便可实现自动显示,即实时发布。而这一点是易于做到的。
4巫山县地质灾害实时监测示范站简介
重庆市巫山县新城区是我国地质灾害危害最为严重的地区之一,全县约1/3的可用建设用地受到不同程度地质灾害的威胁。通过论证对比,在城区27个较大滑坡(崩塌)中,选择了近期变形相对较为明显、危害较为严重的向家沟滑坡和玉皇阁崩滑体建立实时监测预警系统进行应用示范。选用GPS监测地表位移、固定式钻孔倾斜仪和TDR技术监测深部位移、孔隙水压力监测仪监测滑体孔隙水压力及饱水时的水位、水温,同时通过安装仪器的附加功能或定期搜集的方法兼顾了地温、降水量及库水位等监测。截至目前,共建立GPS监测标22处(含基准标)、固定式钻孔倾斜仪和TDR监测点(孔)各3处、孔隙水压力监测3孔7测点。多种监测仪器在同一地理位置同组安装,这样不仅便于不同监测方法之间资料的相互印证对比,还可以仅使用一台采集仪及传输装置采集、传输多种监测数据,降低监测系统建设成本;另外,同组安装便于修建监测机房(现场站)保护监测仪器设施。以上监测方法除GPS因建设成本、人为抗力风险等原因采用定期观测外,其余监测方法均采用实时化监测。
示范站数据采集系统
固定式钻孔倾斜仪、TDR、孔隙水压力监测仪三种监测仪器均具备配套的数据采集装置,其中TDR监测技术使用工业控制机作为数据采集装置,恰好可以作为另两种监测仪器的上位机,通过多串口扩展,将固定式钻孔倾斜仪和孔隙水压力监测仪连接至工控机,定时下载、存储数据,并在预定时间统一传输至控制中心,同时在工控机上存放数据备份,防止数据丢失。示范站数据采集系统结构图如图3所示。
图3示范站数据采集系统结构图
远程无线传输系统
示范站控制中心设在巫山县国土资源局,距向家沟滑坡直线距离,距玉皇阁崩滑体约,其间采用GPRS网络进行数据的远程无线传输。
GPRS(General Packet Radio Service,通用分组无线业务)是中国移动通信在GSM网络上发展起来的数据承载业务,具有传输速度快、永远在线、按量计费等优点。GPRS使用TCP/IP协议,因此可方便地将数据写入指定(具固定IP地址)的服务器中。
GPRS数据传输硬件为商用型GPRS-MODEM,控制软件自主编写,用于控制数据传输时间、目标地址及传输过程的错误处理,由服务器端和客户端两部分构成。服务器端用于设置网络配置、数据库连接方式及数据文件、日志文件和配置文件的存放路径。客户端安装于现场站数据采集仪(工控机)上,控制网络连接、上传时间、数据编码、数据备份及传输错误处理。客户端软件和所有的数据采集软件设置为不间断工作状态,在按控制参数工作的同时,接受控制中心的配置指令即时对控制参数进行调整。
示范站信息发布系统
示范站信息发布系统硬件由1台小型服务器和2台 PC终端的100M局域网构成。通过2M带宽的ADSL接入Internet。底层数据库和WEB主页同时安装于服务器上。服务器操作系统为Mi-croSoft Windows Server 2000,数据库系统采用 MicroSoft SQL Server 2000。WEB主页用 和Visual C﹟编写,和数据库之间采用B/S架构。在病毒防护和网络安全方面,采用商业软件瑞星RAV 2004和天网防火墙系统。
(1)数据库系统
数据库系统是信息发布系统的基础,按管理内容分为基础信息管理、数据管理、辅助信息管理三部分。基础信息管理的内容包括监测站(包括中心站和现场站)、监测钻孔、监测点、发布信息、发布图片等;数据管理内容包括固定式钻孔倾斜仪、GPS、TDR监测系统、BOTDR监测系统、孔隙水压力监测仪、环境温度、降水量、库水位等;辅助信息管理内容包括分级用户、下载信息、访问统计次数等,数据库系统构成如图4所示。
(2)数据伺服处理程序
数据伺服处理程序用于转换、计算现场站传来的数据,并即时将处理后的结果写入数据库中。处理程序采用Visual BASIC语言编写,通过计时器控制的定时功能触发写库过程,并在完成写库过程后删除原数据以防止重写。不难看出,数据伺服程序是传输系统和发布系统之间的连接,它使两个彼此独立的系统有机地结合起来。
(3)示范站信息发布主页
信息发布主页为远程用户提供所需的全部信息,包括示范站的概况、实时的监测曲线、最新的监测数据等。从发布信息内容、访问方式及管理维护的角度出发,主页设计成导航区、发布区、管理区和下载区,为远程用户、管理员提供交互。
图4示范站数据库系统构成框图
导航区为远程用户提供必要的导航信息,包括公告信息、图片及相关的专业网站链接,展示示范站建设工作的进展、取得的阶段性成果及有关的预警内容。
发布区用于提供示范站概况、实时监测曲线及数据查询。
示范站概况包括示范区自然地理条件、地质条件、示范站工作的整体部署,监测仪器设施(GPS、固定式钻孔倾斜仪、TDR、BOTDR、孔隙水压力监测仪等)的性能指标,监测现场站(含中心站)、监测钻孔、监测点的基础信息等内容。
实时监测用于显示各种监测曲线,是发布主页最核心的内容。从访问方便的角度出发,实时监测采取了“选择灾体—选择监测剖面—选择监测点—选择监测时段—显示监测曲线”逐级打开、层层剥落的展示方式,并全部做成图形方式链接,以增强访问的直观性。监测曲线的坐标设计成自适应型,图形的大小在系统的配置文件中设置,并标明数据的最新更新时间。曲线是以图片的形式显示的,用户可以方便地将其下载到自己的PC中保存。
从安全考虑,数据查询进行了加密,用户需用授权的用户名和密码登录后方可查看。查询采取了“选择监测方法—选择监测点—选择监测起始时间—显示数据表”组合式筛选的方式。输入界定参数并提交后系统从底层数据库中找到所有符合条件的记录,按日期排序后列表显示。用户可以全部或部分选取查询结果,粘贴至个人PC作为WORD文档保存。
管理区专为系统管理员设计,用于管理员远程管理文本、图片、数据等信息,进行信息的添加、修改、删除、上传下载等操作。分为信息管理、图片管理、数据管理、下载管理4个相互独立的模块,具有模糊查找等高级功能。
下载区为授权用户提供工作图片、视频、监测报告、软件等较大文件的下载功能,补充主页在文件交换方面的不足。
主页面布局如图5所示。欲了解发布系统的更多内容,请登录Http://。
5示范站实时监测系统运行评价
由于本文着重论述实时监测技术的可行性和可靠性,因此不对监测成果和滑坡稳定性动态做更多分析。从以上论述明显可以看出,在地质灾害监测中,构建实时监测系统从技术上是可行性的。本节主要针对巫山县实时监测预警示范站运行过程中出现的各种问题,从故障统计、故障原因分析等方面,对示范站采集系统、传输系统、发布系统的可靠性进行简单评价,并提出意向性的改善建议。
图5示范站信息发布主页面
根据巫山县地质灾害监测预警示范站建设工作日志,监测系统故障主要发生在传输子系统,故障表现形式为数据不传输或不正确传输,主要原因为GPRS网络信号不稳定造成传输随机中断所致;其次,拨号连接失败后的重复尝试连接导致服务器80端口长期无效重复占用,当超过服务器最大连接数后导致网络无法正确访问;再次,监测地区不规律的停电常常使保障体系失效,从而丢失数据。此外,示范站服务器系统遭受过病毒破坏和恶意攻击,两次造成网络系统崩溃。可见,实时监测系统在基础通信条件和保障体系完备的条件下,是能够稳定可靠运行的。在建设过程中通过安装长时后备电源系统、功能完善的病毒防火墙和网络防火墙,可有效降低保障体系风险,进一步提高系统运行的稳定性。
6结语
巫山县地质灾害实时监测预警示范站自2003年陆续建设运行以来,在技术人员的维护下,系统运行正常,取得了数十万个监测数据,发布公告信息及图片近百条(幅),编写监测分析简报数期,实现了监测信息远程实时访问,取得了良好的示范效果。实践证明,将实时监测技术应用于地质灾害防治中是完全可行的,也是比较可靠的。可以预见,实时监测技术将是地质灾害监测的必然发展趋势。
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深埋隧道工程的灾害地质问题论文
摘要 :在进行深埋隧道工程施工过程中,由于洞程较长,洞深埋设较大,地质条件较复杂,在施工时,如果处理措施不当会出现高地温、岩爆、高压涌水等问题。鉴于此,以实际工程为例,对深埋隧道工程主要存在的灾害地质问题进行了分析和探讨,保证了施工的顺利进行,以期为类似工程提供参考与借鉴。
关键词 :深埋隧道工程;灾害地质;高压涌水
1工程概况
太行山高速公路邯郸东坡隧道位于武安市岭底村南、七水岭村东、涉县东坡村东北处。隧道为分离式特长隧道,隧道工程总施工长度为3134m。左幅为ZK38+624~ZK41+740,长3116;右幅为K38+642~K41+776。最大埋深为176m。本文以此工程为例,对深埋隧道工程主要灾害地质问题进行分析和探讨。
2深埋隧道中的高地温难题
深埋地下隧道的工程中,地质问题是需要进行探索和研究的关键领域,最先要通过预测天然地温,一旦地温超过30℃一般将其称之为高地温。高地温不仅会恶化深埋隧道作业的环境,还会严重降低工人的劳动生产率,甚至会对现场施工人员的生命造成极大危害。此外,对深埋隧道施工材料选取的难度也相应增加[1]。然而,地温值是随着地下工程埋深在不断变化的,但地下工程的最大埋深和地温值的增加关系不是呈线性的,因为造成这种深埋隧道中的高地温问题的原因主要是地下水活动以及近期岩浆活动中放射性生热元素含量较高等。
3深埋隧道与岩爆的高地应力问题
在深埋地下隧道的工程中,其中一个突出的地质难题就是岩爆问题。地下隧道工程埋得越深,其地应力就会越高。深埋隧道工程和近地表工程的不同之处除了具有较高的水平构造应力外,最主要取决于围岩出现的高地应力。它不仅在硐侧壁引起高压应力,还导致硐顶部出现高拉应力,这样会导致硐室围岩不稳定,埋下隐患。由于高地应力的存在,一些黏性土含量较高,而硬岩含量较低的围岩就会产生被塑性挤出的可能。高地应力不断释放,地下隧洞就会发生变形,往往会出现隧洞短时间内突然变小的异常现象。就好比从掌子面距离正洞30m开始,洞身变形的长度有40m,起初的支架保护结构破坏就会非常严重,通过测量计算,隧洞拱顶的下沉在10~20cm之间,隧洞的拱脚和边墙也出现不同程度的挤压和移位,甚至还有混凝土开裂的情况[2]。这时就需设计一套科学有效、刚柔结合、综合治理的施工方案。为克制高地应力,考虑使用约1万根超长锚杆,要求总长超过11×104m,把地下隧洞中的断面改成环形成拱,做到先柔后刚、先放后抗的设计要求。岩爆受影响的原因有地震爆破,也有相邻岩爆或机械等外因动力的振动,但其中影响岩爆的最基本原因是岩石的结构特征。经过大量的数据分析发现,岩石颗粒排列呈定向排列还是随机排列,岩石是胶结连接还是结晶连接,是钙质胶结还是硅质胶结,这最终关系着岩爆烈度的强弱。例如:(1)随机排列的花岗岩、闪长岩等岩石的岩爆烈度,会比片麻岩、花岗片麻岩、糜棱岩等具有定向排列的围岩颗粒更强一些;(2)结晶连接的深层岩浆岩石中的岩爆烈度比胶结连接的沉积岩强;(3)具有硅质胶结岩石的天生桥二级水电站引水隧洞比关村坝的隧道中钙质胶结岩石的爆烈度强。
4深埋隧道中的高压涌水难题
深埋地下隧道的施工过程中,除了高地温以外,涌水问题也成为隧道运营中亟待解决的又一难题。由于地质条件复杂,隧道通过的地段会挖掘出很多水流量大的地质单元,一般就会出现涌水量大或水头压力高的情况。地下水水压在深部岩体中极高时,就会导致岩体水力劈裂。这就说明在高水头压力的作用下,在岩体的突水点附近,岩体断续裂隙、裂缝是朝着某个方向的,受网状交织的构造裂隙影响,经过融合后发生扩展的裂隙、空隙最终张裂开来。随着隧道深部岩体涌水量越来越大,地下水水压越来越高,会导致深埋隧道工程围岩水力劈裂。一旦出现水力劈裂的情况,就会迅速连通裂隙,空隙的张裂程度就会越来越大,涌水的渗透力会越来越强。再加上动水压力的影响,裂隙会再扩展,而使在裂隙面上的充填物发生剪切变形和位移。不论是在深埋隧道工程中还是在浅埋隧道中,容易发生的地质灾害主要表现为断层破碎带,岩体不整合接触面和结构不利组合段造成的塌方、地震,还有瓦斯爆炸、有害气体以及溶岩塌陷、泥屑流等[3]。其中,瓦斯爆炸主要指甲烷CH4在相对封闭的煤系构造地层中,由冲击波的产生、剧烈的氧化作用而导致的爆破,其灾害性极强。
5基岩裂隙水
基岩裂隙水的含义
只有储存在坚硬岩石裂隙中的非可溶性地下水,才被统一归纳在基岩裂隙水的`传统范畴中,根据含水介质的基础特征,可以将地下水分为空隙、裂隙、岩溶3种,但并非在地下水、岩石以及岩石中的空隙这3者之中产生对应关系。贮水空隙系统具有双重空隙介质,在地下水勘探中,关于贮水空隙类型还探索到了新的领域。基岩裂隙水主要存在于受符合地质构造条件的属坚硬或半坚硬的岩石所控制的以裂隙为主的贮水空间,是具有运动、富集规律的地下水。不管是溶蚀裂隙地下水在可溶性岩石中的部分,还是孔隙裂隙水中的半坚硬岩石,都属于基岩裂隙水,而它与其他类型地下水的基本区别,关键在于是不是受地质构造因素的严格控制。岩石含水的裂隙有成岩裂、构造裂和风化裂,主要是依照它的成因来划分的。如果非要与风化裂隙水和成岩裂隙水作比较,那么水源集中、水量较大的必定是构造裂隙。
基岩裂隙水的特点
由于主控因素作用,不同的蓄水构造中分布、富集基岩裂隙水的基本规律和决定主控的因素也基本相同,具有独特的分布和运动规律。我国基岩裂隙水富集的基本特色理论就是蓄水构造系统,其主要特点如下。(1)基岩裂隙水具有复杂多样的埋藏和分布形态。将储存、运移基岩裂隙水的空间和通道,叫做岩石裂隙。基岩裂隙的大小和基岩裂隙的形状,以及控制埋藏和分布裂隙发育带的产状,都是受地质构造、地层岩性、地貌条件等影响的。埋藏、分布不均匀的基岩裂隙水,大多具有不规则的含水层、多种多样形态、分布呈带状的特点[4]。比如用脆性和塑性这两种地层做比较,会产生较强的赋水性。若裂隙发育在褶皱构造中,像褶皱轴、转折、背斜倾伏等处,富水段的形成就会比较容易,而压性断裂破碎带中的赋水性是比较差的。(2)复杂的基岩裂隙水中,由于储存空间中不均匀的介质,埋深程度不同的同一含水层,其地下水的运动状态也各有不同。对于岩石中所要形成和分布的空隙,最基础的因素是地质构造,主要表现在:岩石裂隙的发育和裂隙水的储存都是受地质构造和地层岩性所影响,其中,基岩裂隙水的运动规律也被地质构造所牵制。由于地下水面的不同,即便是在基岩相同的裂缝水中,也是有时而出现无压水,时而出现承压水的情况[5]。层流、管道流、紊流、明渠流水是在岩石裂隙、溶洞的特殊形态作用下形成水运动的不同状态,因此,基岩裂隙水的不均一性以及强烈的方向感,是导致裂隙岩体的透水复杂多样、不具有规律性的根本原因。
6结论
在深埋地下隧道的工程中,比较突出的几大地质难题包括高地应力及岩爆问题、高压涌水突水问题、高地温问题等。此外,还有像地震震害、瓦斯有害气体爆炸以及涌水突泥、围岩塌方、岩溶塌陷、泥屑流等。于是,在这个复杂的、系统的深埋隧道工程中,关于灾害地质的研究,对隧道工程能否顺利开展是关键的一步,在隧道工程施工前应按照隧道工程的各方面具体情况,采取有效、有针对性的防御措施。
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范文一:甘肃省城市建设地质灾害防治研究甘肃省境内泥石流、滑坡发育的基础主要是其特殊的自然条件。陡峭的地形、充足的松散土石和突发性水源是泥石流、滑坡形成的三大条件,另外地震作用也是造成滑坡的因素。甘肃地处黄土高原区,境内主要以黄土为主,而黄土由于结构疏松,孔隙大,渗透性强,具强压缩性和自重湿陷性,垂直节理发育,特别是极为发育的顺坡向卸荷节理,使边坡稳定性降低,易发生滑坡和造成严重的水土流失,大量滑坡、崩塌等重力堆积物受暴雨形成的坡面流及洪水的冲刷,源源不断地为泥石流提供固体物质。 通过计算泥石流、滑坡作用强度和危险度,将城市分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级和Ⅳ级四个危险等级。经过对甘肃省灾害防治历史和治理现状的研究,提出存在问题,得到泥石流、滑坡灾害的发展趋势,强调防治的可能性和必要性。 根据对城市的分级,危险度高的Ⅰ级和Ⅱ级的城市应采取治理体系为主,预防体系和管理体系为辅的综合控制对策;危险度不高或较低的Ⅲ级和Ⅳ级的城市应采取预防体系与管理体系为主,治理体系为辅的控制对策;对于威胁城市安全的巨型滑坡和规模巨大的泥石流沟则采用躲避对策。 城市泥石流、滑坡防治规划的最基本原则是预防为主,重点治理。对于不同类型的泥石流、滑坡建立不同的治理模...范文二:分析地理信息系统的开发工具及其在地质灾难探究中的应用进展地理信息系统在地质灾难探究中的应用进展 目前,国内外利用地理信息系统,主要用于探究国土和城市规划、地籍测量、农作物估产、森林动态监测、水土流失、地下水资源管理〔4〕和矿产资源勘查〔10〕、潜力评价及开发〔11〕等众多领域。GIS在地质灾难探究中的应用大致有以下几个方面摘要:(1) 地质灾难评价和管理利用地理信息系统的各种功能,建立地质灾难空间信息管理系统[12,13,14,管理地质灾难调查资料,显示并查询地质灾难的空间分布特征信息,评价地质灾难的危害程度,分析地质灾难和影响因素之间的关系,提出减轻和防治地质灾难的办法,对将来可能发生的地质灾难进行猜测〔15,16〕。戴福初等利用GIS对香港地区的滑坡灾难进行历史滑坡编录,分析滑坡的时空分布特征和动态和静态环境因素之间的相关关系,对滑坡灾难风险进行评价和危险区域划分〔17〕。(2) 地质灾难的危险度区划评价由于各种地质因素本身的不确定性,以及地质因素之间相互功能的复杂性,在收集大量的基础地质环境资料前提下,利用GIS对这些基础资料进行有效地处理来提高数据的可靠性,通过选取合适的评价猜测指标〔18〕,运用恰当的数学分析模型〔19,20,21〕,对探究区进行地质灾难危险性等级的划分,从而为地质灾难的管理及防治和预警决策提供依据。(3) GIS和专家系统的集成应用GIS和专家系统的集成应用中,GIS所起的功能主要是管理时空数据,进行空间分析;专家系统所起的主要功能是利用专家知识和空间目标的事实推理判定灾难的危险度〔22〕。二者的结合将使专家经验得到推广,减少野外和室内手工作业工作量,使区域地质灾难的动态管理成为可能。4 结语(1)地理信息系统技术已经广泛渗透到了多种学科领域,从比较简单的、单一功能的、分散的系统发展到多功能的、共享的综合性信息系统,并向多媒体GIS、智能化、三维、虚拟现实及网络方向发展,新兴的地理信息系统将运用专家系统知识,进行分析、预告和辅助决策。(2)地理信息系统的开发工具,从专业开发工具的组成结构上,可以归纳为集成式GIS、模块化GIS、组件式GIS和网络GIS等几个主要类别。其中组件式GIS在系统的无缝集成和灵活方面具有优势,代表了GIS系统的发展方向。(3)地理信息系统在地质灾难探究中的应用方兴未艾,尤其在地质灾难评价和管理、地质灾难的危险度区划评价和GIS和专家系统的集成应用方面进展很快。以上希望对您有帮助!另外这有个地质灾害论文的网址,可参阅:
你是借用还是原班,网上有的是亚
梁广1,2邵长高1,2
(1.广州海洋地质调查局 广州 510760;2.国土资源部海底矿产资源重点实验室 广州 510760)
第一作者简介:梁广(1972—),男,工程师,主要从事网络管理和数据管理工作,E-mail:。
摘要 近年来资源勘探已经覆盖大部分陆地区域,越来越多的国家把目光投向海洋。海洋作为一个巨大的能源和资源宝库在国民经济、军事战略等的重要性也日益显现。各个国家竞相制定海洋科技开发规划、战略计划,优先发展海洋新技术[1]。如何有效的从海量海洋地质调查数据中获取有用信息是海洋新技术研究中的重要研究内容。论文针对海洋地质调查数据研究技术应用需求,引入了回归分析模型到海洋地质调查数据库中,详细介绍了回归分析的技术方法和在海洋地质调查数据库研究中的应用优势,为海洋科学研究提供了技术支持。
关键词 海洋地质 回归分析 数据库
1 前言
随着陆地资源的消耗和人类对能源越来越强烈的需求,海洋作为一个尚待大规模开发的能源和资源宝库引起各国越来越多的关注。我国作为世界上最大的发展中国家对能源的需求也在大幅增加,近年来我国石油进口数量急剧增长,据估计到2020年我国石油进口依存度将达到60%。党和国家领导人多次提出“资源、能源、特别是油气资源,已成为我国经济和社会发展的重要因素,解决后备能源问题是保证国家经济安全的大事”。随着我国国土资源大调查和海洋地质专项调查的开展,大量的海洋地质数据被收集和积累,并建立了多个满足各自业务需求的信息系统和数据源[2]。如何有效的从海量海洋地质调查数据中获取有用信息是海洋新技术研究中的重要研究内容。论文针对海洋地质调查数据研究技术应用手段的需求,引入了回归分析技术到海洋地质调查数据库中,详细介绍了回归分析的技术方法和在海洋地质调查数据库研究中的应用优势,为海洋科学研究提供了技术支持。
2 回归分析概述
概述
回归分析是确定两种或两种以上变数间相互依赖的定量关系的一种统计分析方法。回归分析按照涉及的自变量的多少,可分为一元回归分析和多元回归分析;按照自变量和因变量之间的关系类型,可分为线性回归分析和非线性回归分析。如果在回归分析中,只包括一个自变量和一个因变量,且二者的关系可用一条直线近似表示,这种回归分析称为一元线性回归分析。如果回归分析中包括两个或两个以上的自变量,且因变量和自变量之间是线性关系,则称为多元线性回归分析[3]。回归分析预测法可以从各数据之间的相互关系出发,通过对与预测对象有联系的现象变动趋势的分析,推算预测对象未来状态数量表现的一种预测方法,通过对与预测对象(y)有联系的多个因素X1,X2,……,Xk建立回归模型。求出的回归模型是否合理,是否符合变量之间的客观规律性,引入相关因素是否有效,变量之间是否存在线性相关关系,模型能否付诸应用,这要通过检验决定。本文给出了两方面的检验:一方面为实际意义检验。即利用理论所拟定的期望值与实际结果相比较是否相符。另一方面为统计检验:分别为拟合优度检验(R平方检验)、方程显著性检验(F检验)、变量显著性检验(t检验)[4]。论文主要介绍一元线性回归分析在海洋地质调查数据库中的应用。
一元线形回归分析模型
线性回归分析可以描述两个要素之间的回归关系。线性回归分析公式为:yi=a+bxi+εi.其中a和b为参数.εi是误差.我们定义Q(a,b)a为总误差。则:
南海地质研究(2014)
对公式两边的a和b求导得:
南海地质研究(2014)
南海地质研究(2014)
x表示x的平均值.y表示y的平均值.
关系系数R2求值方法为[5]:
南海地质研究(2014)
多元线形回归分析模型
研究对象y受多个因素x1,x2,x3,…xn的影响,假定各个影响因素与y的关系是线性的,则可建立多元线性回归模型:
y=β0+β1x1+β2x2+…+βkxk+ε
式中:x1,x2,……,xk代表影响因子;ε 为随机误差;y 代表所研究的对象,即预测目标[3]。
统计检验
统计检验是运用数理统计的方法,对方程进行检验、对模型参数估计值的可靠性进行检验。这主要包括拟合优度检验、方程显著性检验、变量显著性检验,即常用的R2检验、F检验和t检验。
拟合优度检验(检验):
拟合优度检验就是检验回归方程对样本观测值的拟合程度。又称为复相关系数检验法,它是通过对总变差(总离差)的分解得到。
南海地质研究(2014)
其中
南海地质研究(2014)
总变差平方和S总是各个观察值与样本均值之差的平方和,反映了全部数据之间的差异;残差平方和S残是总变差平方和中未被回归方程解释的部分,由解释变量x1,x2……,xk中未包含的一切因素对被解释变量y的影响而造成的;回归平方和S回是总变差平方和中由回归方程解释的部分。对于一个好的回归模型,它应该较好地拟合样本观测值,S总中S残越小越好。于是可以用:
南海地质研究(2014)
求得[4]。
方程显著性检验(F 检验):
对于多元线性回归方程,方程显著性检验就是对总体的线性关系是否显著成立作出推断,即检验被解释变量y与所有解释变量X1,X2,……,Xk之间的线性关系是否显著,
南海地质研究(2014)
即F统计量服从以(k,n-k-1)为自由度的F分布。首先根据样本观测值及回归值计算出统计量F,于是在给定的显著性水平a下,若F>Fa(k,n-k-1),则拒绝H0,判定被解释变量y与所有解释变量x1,x2,……,xk之间的回归效果显著,即确实存在线性关系;反之,则不显著[4]。
变量显著性检验(t检验):
对于多元回归模型,方程的显著性并不意味每个解释变量对被解释变量y的影响都是重要的。如果某个解释变量并不重要,则应该从方程中把它剔除,重新建立更为简单的方程。所以必须对每个解释变量进行显著性检验。
在给定的显著性水平a下,若|ti|>ta/2(n-k-1),则拒绝H0,说明解释变量xi对被解释变量y有显著影响,即xi是影响y的主要因素;反之,接受H0,说明解释变量xi对被解释变量y无显著影响,则应删除该因素[4]。
3 应用实例
论文利用线形回归分析模型对南海海域海洋沉积物温度进行了分析,其中散点图显示如图1所示,回归分析结果见表1。
图1 水深与沉积物温度散点图
Water depth temperature
表1 水深沉积物温度回归分析结果 The regression analysis result for Water depth temperature
读取回归结果如下:
截距:a=;斜率:b=;相关系数:R=;测定系数:R2=;F值:F=。
建立回归模型,并对结果进行检验
模型为: 。
F值的计算公式和结果为:
南海地质研究(2014)
其中P<。回归结果证明,沉积物温度与海水深度有着密切的关系,但是通过散点图显示,并不是温度越深沉积物温度越低。而是受到其他例如海底热流,海洋环流等因素的影响。
4 结语
本文介绍了回归分析在海洋地质调查研究中的应用,同时提供了回归分析的技术原理及实现方法,并通过对南海沉积物与海水深度关系模型进行了应用分析,回归结果显示了两者具有密切但是存在不确定性的关系。实验结果得到有效的应用。
参考文献
[1]单宝强,毛永强.中的坐标系定义与转换[J].黑龙江国土资源,11,38-39
[2]苏国辉,孙记红,等.2011.海洋地质数据集成中的关键问题和方案[J].海洋地质前沿,11(27):51
[3]百度百科.回归分析.
[4]沈聪.2009.基于EXCEL的回归分析在足迹分析上的应用[M].辽宁警官高等专科学校本科毕业论文
[5]Cottrell Analysis:Basic ://~cottrell/ecn215/
The Marine Geological Survey Based on Regression Analysis
Liang Guang1,2,Shao Changgao1,2
( Marine Geological Survey,Guangzhou,510760; Laboratory of Marine Mineral Reasources,MLR,Guangzhou,510760)
Abstract:The new resources survey had covered most of the continental area at ,the ocean resources have attracted more and more attention now as it is a huge resource and energy reservoir that had a profound meaning to national economy and military energy competition made manly countries developed new technology project and put the new ocean technology as the primary study ,how to abstract useful information from marine geological survey data is one of the most important study paper focuses on the study of the deficit of marine database technology and introduces regression analysis model and the application advantage of purpose of this paper is to provide the technology support for marine word:Marine geology;Regression analysis model;Database
同志啊,这种论文网上还是很多的,不用那么懒吧。相关论文很多,自己下载整理一下对你也有好处啊。以下仅供参考中国地质灾害 我国地质灾害可划分为10大类31种: 1、地震: 天然地震、诱发地震 2、岩土位移: 崩塌、滑坡、泥石流 3、地面变形: 地面塌陷、地面沉降、地裂缝 4、土地退化: 水土流失、沙漠化、盐碱(渍)化、冷浸田 5、海洋(岸)动力灾害:海面上升、海水入侵、海岸侵蚀、港口淤积 6、矿山与地下工程灾害:坑道突水、煤层自燃、瓦斯突出和爆炸、岩爆 7、特殊岩土灾害: 湿陷性黄土、膨胀土、淤泥质软土、冻土、红土 8、水土环境异常: 地方病 9、地下水变异: 地下水位升降、水质污染 10、河湖(水库)灾害: 淤积、塌岸、渗漏 (一)地震 1、分布发育概况 进入20世纪以来,在我国境内(包括台湾及临近海域)发生大于或等于8级的巨大地震共9次;发生大于或等于7级的地震约80次,其中1949~1990年发生了52次。 我国的构造地震分布非常广泛,除浙江、贵州两省外,其余各省都有6级以上地震发生。水库诱发地震自60年代以来,目前至少以在11个省的15座水库发生,其特点是与水库蓄水有明显关系。 地震在我国大陆地区具明显的西强东弱、西多东少的发育分布规律。如本世纪以来发生的9次大于或等于8级大地震,除2次8级发生于台湾临近海域外,其余均发生于西部省份。我国地震烈度Ⅶ度以上的地区主要分布于西部地区,东部地区除了台湾外,Ⅶ度以上地区的面积相时少得多。 地震在空间分布上表现了不均一性,往往呈带状分布。近100年发生的地震表明,地震基本上是围绕这26条活动断裂系发生的。我国地震活动的周期性和重复性呈现出成群分布,活跃高潮与低潮相互交替的活动格局。东部一个周期长约300年左右,西部为100~200年左右,台湾为几十年。 2、危害状况 地震灾害以突然、隐蔽为特点,一旦成灾,极易造成巨大的人员伤亡和重大的经济损失。1901~1980年间,我国地震共死亡61万人,其中死亡人数在千人以上的地震即达31次。1949年以来,地震就造成死亡万人,伤残万人,居群灾之首,同时地震还造成倒房600万间,直接经济损失数百亿元。我国的地震活动,不但频次高,强度大,而且城市受灾率高。据统计,全国Ⅶ度以上的高烈度区的面积达312万km2,全国70%百万以上人口的大城市位于烈度为Ⅶ度或高于Ⅶ度的高地震烈度区内,特别是一批重要的城市如北京、天津、西安、太原、兰州、呼和浩特、昆明、乌鲁木齐、银川、拉萨、汕头都位于基本烈度为Ⅷ度的高烈度地震区内。 地震不但可以直接摧毁城镇工程设施,给人民生命财产带来巨大损失,而且还可以引发滑坡、崩塌、火灾等其它灾害,加重了地震灾害的损失。 (二)崩塌、滑坡和泥石流 1、发育分布基本情况 全国共发育有特大型崩塌51处、滑坡140处、泥石流149处;较大型崩塌2984处以上、滑坡2212处以上。泥石流2277处以上。 从总体看,我国西部地区尤其是西南诸省区长期处于地壳上隆过程之中,地震活动频繁、地形切割剧烈、地质构造复杂、岩土体支离破碎,再加上西南地区降水量和强度较大、西北地区植被极不发育,因而崩滑流发育强烈,如云南、四川、贵州、陕西、甘肃、宁夏等省区;其它地区新构造运动一般相对较弱,其中华北、东北地区的降水量相对较小,中南、华东大部分地区植被发育较好,因此,这些地区的崩滑流发育强度一般不及西部地区。崩滑流灾害危害较大的省区有:四川、云南、陕西、宁夏、甘肃、贵州、湖北、辽宁、北京、河北、江西和福建等。 在地域上,可基本上划分为15个多发区,它们是:(1)横断山区、(2)黄土高原地区、(3)川北陕南地区、(4)川西北龙门山地区、(5)金沙江中下游地区、(6)川滇交界地区、(7)汉江安康~白河地区、(8)川东大巴山地区、(9)三峡地区ⅲ(10)黔西六盘水地区、(11)湘西地区、(12)赣西北地区、(13)赣东北上饶地区、(14)北京北郊怀柔-密云地区、(15)辽东岫岩-凤城地区。 2、主要危害 近十年来,全国由于崩滑流造成的人员死亡已近万人,平均每年达人。全国有 400 多个市、县、区、镇受到崩滑流的严重侵害, 其中频受滑坡、崩塌侵扰的市、镇60余座,频受泥石流侵拢的市、镇50余座。较为严重的有重庆、攀枝花、兰州、东川、安宁河谷等。全国几条山区干线铁路如宝成线、成昆线、宝兰线都受到了崩滑流的严重危害。
1. 岩石学报2. 中国科学.D辑,地球科学3. 地质论评4.地学前缘 5. 地质学报6. 地球化学7. 地球科学8.矿床地质 9. 沉积学报 10. 地质科学11. 中国地质12.地球学报13. 现代地质14. 高校地质学报 15. 吉林大学学报.地球科学版16. 第四纪研究 17.地质通报18.岩石矿物学杂志 19. 地质与勘探20. 矿物学报 21. 地层学杂志 22. 地质科技情报23. 大地构造与成矿学24. 水文地质工程地质25.矿物岩石地球化学通报 26. 矿物岩石27.物探与化探28.古地理学报29.新疆地质30.地球与环境
简单地说,核心期刊是学术界通过一整套科学的方法,对于期刊质量进行跟踪评价,并以情报学理论为基础,将期刊进行分类定级,把最为重要的一级称之为核心期刊。 核心期刊应指专业核心期刊,即属于某专业或行业的核心性刊物。确定核心期刊的标准可以概括为以下几项,其一主办机构的权威性,其二文章作者的权威性,为了避免马太效应,还要看其三,文章的被引用率及文献的半衰期(测定文章内容新颖性的指标,一般科技文献半衰期较短,社科文献则较长)。 地质类的期刊: 采矿技术 地层学杂志 地理科学 地质与勘探 地质灾害与环境保护 工程地质学报 中国地质 地球科学 水文地质工程地质 物探与化探 世界有色金属 国土资源情报 工程勘查 等等
省级普通期刊,季刊,投稿难度大。主管单位:四川省教育厅 主办单位:成都理工大学 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室主编:黄润秋国际刊号ISSN:1006-4362国内刊号CN:51-1467/P《地质灾害与环境保护》创刊于1990年,由成都理工大学主办。 本刊主要刊登由地球内部动力和外动力以及不合理的人类工程活动引起的地质灾害,如滑坡、崩塌、岩溶塌陷、地裂缝、地面沉降、土壤沙漠化、海水入侵等地质灾害方面的治理与环境保护方面的研究成果。 主要栏目:地质灾害及治理、地质环境保护、技术与方法、岩土工程、理论研究。资料来源:学术资讯网希望我们的回答能够帮到你。
你说的这类发表的比较慢,因为不容易发表,所以才叫核心。