边坡工程监测预警技术研究
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摘 要：边坡工程是一种复杂的力学系统，受环境变化和岩土性质影响大，仅仅依靠理论很难精确计算边坡的稳定状态。边坡工程监测预警技术实现了对边坡实时状态的监测，并对可能出现滑坡的区域作出超前预警，从而最大程度地保障生命财产安全。
关键词：边坡;监测预警
我国地质灾害频发，尤其是滑坡灾害，每年都会造成几十亿元的经济损失和数百人的伤亡。近年来，科学技术发展迅速，边坡工程监测预警技术应用广泛，据2017年《全国地质灾害通报》显示，与2016年相比，地质灾害发生数量、造成死亡失踪人数均有所减少，分别减少26.7%和13.1%，并且2017年全国共成功预报地质灾害1016起，同比增长50.3%，避免人员伤亡39869人，防灾减灾效果显著。由此可见，通过监测技术了解地质灾害的基本情况，得到有效的监测数据，提前预知灾害的风险，能很大程度上避免财产损失和人员伤亡。
1 边坡监测预警技术概述
边坡是一个天然的力学系统，边坡内部组成结构和力学性质极其复杂，且外界环境（降水、风化、裂变等）都会对边坡的稳定性产生影响，仅仅依靠理论计算只能从有限的角度来预测和控制边坡的稳定性。因此在實际边坡工程的施工和治理中，边坡监测预警技术是不可或缺的工程内容。
边坡工程的监测工作一般包括边坡变形、应力监测及水文地质环境监测等。监测技术既要从全局上监测边坡，又要对边坡关键部位和脆弱部位进行重点监测。通过监测系统，有效掌握边坡实时状态信息，并基于监测数据分析和滑坡灾害规律，有效预测边坡稳定性和发展趋势，对可能发生的滑坡灾害提前作出预警，及时采取相应措施以保障生命财产安全。
在边坡工程中，边坡监测预警技术的地位非常重要，其主要作用在于：（1）实时采集边坡变形趋势和水文地质等监测数据，评价边坡设计和施工的稳定性，并预测边坡灾害的发生。（2）根据地质资料和边坡发展趋势，改进边坡施工和支护方案。（3）能更针对性的完善边坡治理措施，并制定相应的防灾避灾对策。（4）为数值模拟反演提供参数和依据，与数值模拟结果相互验证，从而更准确地判断整体边坡应力和位移情况。
2 边坡工程监测方法
2.1 裂缝监测
边坡表面裂缝的产生和发展是边坡内部应力变化重要表现，实时监测边坡表面的裂缝信息既方便简易、成本低廉，又有助于分析边坡岩体已经发生或即将发生的移动量和发展趋势，判定边坡岩体的安全性，预知边坡失稳破坏的风险。
2.2 下滑力监测
当边坡的下滑力大于其抗滑力时，边坡岩体会发生变形和滑动，并且监测边坡岩体内部的应力变化能更有效地反映岩体破坏趋势。基于这个学术思想，何满潮院士研发了一种滑坡远程监测预警系统。将恒阻大变形锚索穿过边坡下滑面，并施加一个预应力，通过分析锚索的受力状态和预应力变化情况推导下滑力与抗滑力之间的函数关系，从而实时监测边坡稳定性。
2.3 地下水监测
地下水是导致边坡失稳的关键性因素，对边坡的破坏起多重作用。一方面，地下水会直接增加滑坡体的重量，增大边坡下滑力;另一方面，地下水会润滑和软化土体，降低边坡滑动面处岩体的力学参数，减小抗滑力，致使滑坡发生。因此，地下水监测数据在评价边坡稳定性时需重点分析，并在设计支护时做好边坡的截水和排水措施，降低地下水对边坡的不利影响。
2.4 声发射信号监测
岩石在受到外力作用时会不断地发生破坏，导致裂隙的形成或扩展，其储存在岩体内部的能量会以应力波的形式发散出来，从而形成声发射。利用仪器采集岩体发射出的信号，通过信号处理对其分析和总结，能够探测岩体内部能量释放和变形破坏过程，以此预知边坡灾害的发生。
3 边坡工程预警技术
预警是在灾害发生之前，根据总结规律或观测数据分析其发生灾害的可能性，并发出紧急信号，报告危险情况，及时作出准备和预案，从而最大程度地降低灾害造成的影响。边坡预警主要是在灾害发生规律和监测数据分析的基础上，选取引发边坡灾害的关键因素，在因素指标达到预设临界点时，预测边坡灾害发生的可能性，从而提前采取必要的措施消除或避免灾害。
按照边坡灾害的时空性，边坡预警主要在时间和空间上进行预测。在时间上，边坡的破坏变形是阶段性的，处于不同阶段的边坡其安全性不尽相同，根据边坡变形速率能准确预测边坡灾害发生时间，从而有效避免灾害。在空间上，预警技术能够为人类生产生活选择稳定性好、安全性高的地段，并及时迁移危险区域，保障生命财产免遭灾害侵袭，对土地使用的合理性具有重要指导意义。
4 结语
在实际工程中，边坡监测预警是边坡工程中不可或缺的内容，也是人类面对自然的重大课题。近年来，许多边坡工程均在监测、分析、预警方面做了大量工作，取得了丰硕的成果。随着科技发展和国家对生命财产重视程度的提高，边坡监测预警技术水平将会不断进步，应用前景十分广泛。
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