区域地震监测对岩土工程勘察的影响

区域地震监测对岩土工程勘察的影响

陶炳斌

江苏科信岩土工程勘察有限公司，江苏南京，211100

摘要：本文系统探讨了地震监测技术、地震活动对岩土工程勘察的影响以及区域地震监测与岩土工程勘察的结合应用。通过对地震监测原理、网络建设、数据处理技术等方面的概述，深入分析了地震对地质构造、地下水位、岩土体稳定性等方面的影响。并探讨了地震监测数据在岩土勘察中的利用方式以及地震监测与岩土工程勘察的协同作用，为进一步提高岩土工程勘察的精度和可靠性提供了理论支撑和实践指导。

关键词：区域地震监测；岩土工程勘察；地震活动；影响机制；协同作用

0 引言

地震是自然界常见的地球物理现象，其发生不仅对人类生活和财产造成严重影响，还对岩土工程的勘察和设计提出了新的挑战。随着区域地震监测技术的不断发展和完善，越来越多的研究关注地震活动对岩土工程勘察的影响。本文旨在系统分析地震监测技术的原理与方法、地震对岩土工程勘察的影响机制以及如何将区域地震监测与岩土工程勘察相结合，以期为岩土工程领域的实践和研究提供新的思路和方法。

1 区域地震监测技术概述

1.1 地震监测原理与方法

地震监测主要是利用地震仪器记录地震波在地球内部传播的情况，从而推断地震的发生位置、震源深度、震级大小等信息。地震监测方法主要包括地震台网观测、地震仪器监测和地震预警系统等。地震台网观测是最常见的地震监测手段，通过布设在地球表面的地震台站，利用地震仪器记录地震波的传播情况。这些地震台站一般由地震仪器、数字化采集系统和数据传输系统组成，能够实时监测地震活动并及时传输监测数据。地震仪器监测是指利用各种地震仪器对地震活动进行监测，常用的地震仪器包括地震计、加速度计、倾角仪等，它们能够记录地震波的振幅、频率、传播速度等信息，从而提供地震的详细数据。地震预警系统是一种利用地震监测数据对地震进行预警和预测的系统，通过监测地震波的传播速度和震级大小等参数，预警系统能够提前几秒到几十秒发出地震预警信号，为地震发生前的预防和应急救援提供宝贵的时间。

1.2 区域地震监测网络建设与运行机制

区域地震监测网络的建设与运行机制是确保地震监测系统能够有效运行、及时预警和提供准确数据的重要保障，具体的机制流程如图1所示。网络建设阶段涉及地震监测台站的布设，这些台站需要覆盖监测区域的关键地段，以确保对地震活动的全面监测。台站布设需要考虑地震活动的频度、密度和分布规律，通常采用网格化布设方式，使得监测网络能够覆盖更广阔的地域。地震监测网络的建设还需要考虑台站之间的布设间距和互联互通方式，合理的间距和布设位置可以有效提高监测网络的灵敏度和分辨率，从而更准确地探测地震活动的发生和变化。台站之间的数据传输和联动通常采用有线或无线通信方式，将监测数据传输至数据处理中心。在运行机制方面，地震监测网络需要持续不断地监测地震活动，并将监测数据传输至数据处理中心进行分析和处理。数据处理中心对接收到的数据进行实时监测和分析，包括地震波形、震级、震源深度等参数的提取和计算。监测网络还需要建立地震事件自动检测和预警系统，及时发出地震预警信号，并向相关部门和公众发布地震信息，以便采取及时的防范和救援措施[1]。监测网络的运行还需要定期进行设备维护和数据校准，以确保监测设备的正常工作和监测数据的准确性。同时，对监测网络的运行状态进行实时监控和评估，及时发现和解决可能存在的问题，保障地震监测系统的稳定运行。

图1 区域地震监测网络建设与运行机制流程

1.3 区域地震监测数据处理与分析技术

区域地震监测数据处理与分析技术主要涵盖了数据的处理、分析和解释多方面内容，旨在从海量的监测数据中提取有用信息、发现地震活动的特征和规律，并为地震预测、预警以及地震灾害风险评估提供科学依据。在数据处理方面，需要进行数据的预处理，这局要包括数据的清洗、校正和格式转换，以确保数据的准确性和一致性。并进行数据的归档和存储，将处理后的数据按照一定的标准存档，以便后续的分析和使用。对于实时监测数据，还需要建立实时数据传输和处理系统，保证数据的及时性和可靠性。在数据分析方面，地震监测数据通常具有多样性和复杂性，需要采用如频域分析、时域分析、空间分析等多种分析方法。通过对地震波形的频谱分析，可以获得地震的频率特征；时域分析可以揭示地震波的振动过程；而空间分析则可以研究地震的分布规律和地震活动的空间特征。还可以采用人工智能和机器学习等先进技术，进行地震事件的识别和分类，从而提高地震监测数据的处理效率和准确性。通过对监测数据的综合分析和解释，可以评估地震活动的强度、深度和危险性，为地震预测和预警提供科学依据。同时，还可以对地震灾害风险进行评估和预测，为地震灾害应对和减灾提供技术支持。

2 地震活动对岩土工程勘察的影响机制分析

2.1 地震对地质构造的影响

地震作为地球表面的一种自然灾害，地震能量释放会对地质构造产生广泛的影响，进而对岩土工程勘察和工程建设造成挑战。地震引起的地表变形主要表现为地震断裂、地震地裂、地面沉降和抬升等现象，这些变形会直接影响到地表上的建筑物、道路和管线等工程设施的稳定性。地震还会引发地下结构的变形和破坏，如地下水位的变化、地下岩层的破裂和滑动等，这些变化会导致地基沉降、土体液化和地基沉降等地质灾害，从而对岩土工程的勘察和工程设计提出挑战。地震震源附近地下岩体的变形和破坏会导致地下水的涌出或下降，从而影响地下水位的分布和变化规律。地震还可能引发地下水位的波动和涌动，导致地下水位的暂时性变化，进而影响到岩土工程勘察中的水文地质条件，增加了工程建设中水文地质灾害的风险。地震震源附近的地下岩土体受到地震波的影响，可能发生压缩、伸展、滑动等变形行为，从而导致地下岩土体的稳定性问题。这种变形和稳定性问题会引发地质灾害，如滑坡、崩塌、地裂缝等，对岩土工程的勘察和工程建设带来重大风险和挑战。

2.2 地震对地下水位和水文地质条件的影响

地震会导致地下水位的瞬时变化，地震震源附近的地下岩体受到地震波的作用，会引起地下水体的剧烈振动，导致地下水位出现瞬时的波动或涌动现象。这种瞬时的地下水位变化会对工程勘察和施工造成影响，尤其是对于需要进行地下挖掘和基坑开挖的工程项目，变化的地下水位会增加工程施工的难度和风险。地震还会导致地下水位的长期变化，地震引发的地下岩体的变形和破坏会改变地下水的流动路径和水文地质条件，从而导致地下水位的长期变化。这种长期的地下水位变化会对地下水资源的开发利用和地下水文地质条件的评价造成影响，需要在工程勘察和设计中加以考虑和处理。地震还会导致地下水位的地质条件发生变化，地震震源附近的地下岩体受到地震波的作用，会发生断层的位移和变形，导致地下岩体的破裂和滑动现象[2]。这些地下岩体的破裂和滑动会改变地下水的流动路径和水文地质条件，从而影响地下水位的分布和变化规律。

2.3 地震对地下岩土体的变形和稳定性的影响

地震引发的地震波传播会在地下岩土体内引起振动和变形，这种振动作用会导致地下岩土体产生应力和应变的变化，从而引起地下岩土体的变形。地震波的振动还会导致地下岩土体发生液化现象，特别是在含有细粒土壤的地区，地震波的振动会使土体间的孔隙水压力增大，造成土体失去抗剪强度，出现液化现象，从而引发地面沉降和地基沉降，对地下结构的稳定性构成威胁。地震波的传播会对地下岩土体施加巨大的压力和剪切力，从而导致地下岩土体的裂缝扩展和破坏。尤其是对于地震活动频繁的地区和地质构造复杂的地区，地下岩土体的破坏和塌陷会加剧地下结构的不稳定性，增加岩土工程施工的风险和难度。地震引发的地下岩土体的变形和破坏会改变地下岩土体的内部结构和力学性质，导致地下岩土体的稳定性受到影响。

3 区域地震监测与岩土工程勘察的结合应用

3.1 区域地震监测数据在岩土勘察中的利用

通过分析地震监测数据中的地震波传播速度、波形特征等信息，可以了解地下岩土体的结构和性质，包括岩石的类型、层序、构造特征等，从而为岩土工程的地质勘察提供科学依据。地震活动往往会导致地下岩土体的变形和破坏，通过分析地震监测数据中地震波的传播路径、幅度等信息，可以识别地下岩土体的裂缝、断层等隐患，提前预警地质灾害的发生，为岩土工程的设计和施工提供重要参考依据。通过分析地震监测数据中地震波的频谱特征、地震动的时程特征等信息，可以评估地震对岩土工程结构的影响程度，为岩土工程的设计提供抗震设计参数和依据，确保岩土工程在地震发生时具有足够的抗震能力。通过建立地震监测数据与地质灾害风险之间的关联模型，可以对地震灾害的概率、程度和影响范围进行评估，为岩土工程的灾害防治和应对提供科学支撑和决策依据。

3.2 地震监测与岩土工程勘察的协同作用

地震监测与岩土工程勘察的协同作用是基于地震监测系统的实时数据获取与岩土工程勘察的需要，通过有效整合两者的信息和资源，实现更全面、准确地了解地下岩土体情况和地震活动对工程的影响，进而提高岩土工程的设计、施工和管理水平。通过监测地震活动，可以了解地下岩土体的构造、地质特征及地震活动的频率和规律，为岩土工程的地质勘察提供科学依据。地震波在地下岩土中的传播特征反映了地下岩土的物理性质和结构特征，通过分析地震监测数据中的地震波形、波速、波幅等信息，可以更准确地推断地下岩土体的类型、层序、裂缝、断层等情况，为岩土工程的勘察提供重要数据支持[3]。通过分析地震监测数据中地震波的频谱特征、地震动的时程特征等信息，可以评估地震对岩土工程结构的影响程度，为岩土工程的设计提供抗震设计参数和依据，确保岩土工程在地震发生时具有足够的抗震能力。通过建立地震监测数据与地质灾害风险之间的关联模型，可以对地震灾害的概率、程度和影响范围进行评估，为岩土工程的灾害防治和应对提供科学支撑和决策依据。

4 结语

区域地震监测对岩土工程勘察的影响是多方面而深远的，地震活动对地质构造、地下水位和水文地质条件、地下岩土体的变形和稳定性等产生的影响，为认识地震活动与岩土工程之间的关系提供了深入的思考和理解。在未来的岩土工程勘察和设计中，应继续加强地震监测技术的应用，以提高岩土工程的安全性和可靠性，为社会发展和人民生活提供更加可持续和安全的基础设施。

参考文献

[1]王鹏,魏薇,蔡旭荣,等.长三角区域地震监测能力分析[J].科技与创新,2022,(08):76-78.

[2]陈红磊.水文地质问题对矿山岩土工程勘察的影响研究[J].世界有色金属,2022,(20):137-139.

[3]陈晓峰.岩土工程地质勘察中的质量影响因素及措施建议[J].大众标准化,2023,(10):10-12.

作者简介：陶炳斌（1995.08-)，男，汉，浙江绍兴，本科，助理工程师，研究方向：岩土工程勘察。