岩土工程勘察在地质灾害防治中的研究及应用

岩土工程勘察在地质灾害防治中的研究及应用

韩杰1 王国伟2

1. 山东明嘉勘察测绘有限公司,山东 淄博 255000
2. 山东明嘉勘测地理信息有限公司，山东 淄博 255000

摘要：岩土工程勘察在地质灾害防治中起到了核心作用。本文系统探讨了在理论研究与实践应用方面的关键动态，特别是岩土力学性质在灾害预测中的利用、勘察技术在灾害早期识别的重要性、数据模型与风险评估方法的开发以及相关政策和规范的支持作用。通过整合多种案例分析，文中深入分析了新兴技术和设备在实际工程中的应用，并评估了政策框架如何有效促进这些技术的实施和发展。

关键词：岩土工程勘察；地质灾害；风险评估；政策与规范

一、引言：

随着工程技术的快速发展及其在地质灾害管理中的应用日益广泛，岩土工程勘察的重要性不断显现。地质灾害，如滑坡、地面沉降及地震引发的灾害，对人类社会的安全构成了严重威胁。因此, 发展和应用精确的勘察技术及方法，对于提前识别潜在风险点，实现灾害预警和减灾具有非常重要的意义。

二、岩土工程勘察在地质灾害防治的理论研究

（一）岩土力学性质与地质灾害预测

在岩土工程勘察领域，地质灾害的预测与控制决定了地质材料的稳定性和变形特性，而且直接影响着灾害预测模型的准确性和可靠性，通过精准的岩土力学分析，工程师能够识别出潜在的滑坡、塌陷或者地面沉降等风险区域，从而采取相应的预防措施以防灾害发生。岩土材料的力学性质包括但不限于密度、孔隙率、压缩性、剪切强度和渗透性等参数，例如通过测定土壤或岩石的剪切强度，可以评估斜坡在自然雨水侵蚀或人为干扰下的稳定性；而密度和孔隙率的分析则有助于判断地下水流动和相应的地质环境改变，这些因素往往是触发地质灾害的重要诱因[1]。因此，在岩土勘察阶段，运用先进的地质物理测试技术来获取这些关键数据，将直接影响到灾害预测的精度和有效性。更具体地说，通过综合应用地质勘查数据和现代计算模型，如有限元分析（FEA）和数值模拟，可以构建复杂的地下结构模型，并进行应力-应变行为的模拟，以此能提升预测未来地质行为的能力，增加对各种复杂地质情况反应和调整的灵活性。

（二）勘察技术在灾害早期识别中的应用

通过地球物理探测方法如地震反射、电阻率成像以及地表雷达扫描等，专业人员能够在无需进行大规模物理开挖的前提下，洞察地下结构和异常地质情况，这些技术的精准运用可以提升对潜在地质灾难如地下空洞、不稳定的滑坡区域以及其它易发生塌陷的地带的识别能力，例如电阻率成像可以帮助解释土壤含水量的变化，这在预测滑坡或土壤液化现象中尤为重要，综合利用这些先进的测量工具，勘查团队能够提前显著识别出风险区，为后续的防治策略制定提供科学依据。

随着技术的进步，勘察工具已经能够与大数据处理技术、人工智能AI分析等现代信息技术相结合，这种跨界合作带来的是对大规模数据的快速分析与处理能力，使得灾害预测不仅限于单一案例，而是在更广泛的区域，针对更复杂的环境进行有效的预警。实时监测和连续数据收集成为可能，大幅度提高了预测的时效性和准确性。地表移动监测技术（如InSAR）的应用，可以追踪微小到厘米级别的地表变化，这对于早期警示地质灾害，特别是在城市化或人口密集区域的地质安全监测中，提供了非常有力的工具。

（三）数据模型与风险评估方法

随着计算能力的提升和数据采集技术的进步，现在能够构建更为精密且功能强大的模型，这些模型不只是单纯模拟地理和物理过程，更能整合不同来源和时间序列的数据，从而形成对地质安全风险更全面的预测，例如，结合历史地震活动数据、地下水位变化以及土壤力学特性等因素，通过机器学习算法能够创建模型，预测未来若干年内某特定区域内可能发生的滑坡和地面沉降概率[2]。除此之外，通过定量和定性的风险评估模型，如故障树分析（FTA）和事件树分析（ETA），可以系统地评估潜在地质威胁并量化其对人员、资产和环境的可能影响，这种方法使得风险评估既能综合各种可能导致灾害的因素，也能考虑到不同因素之间的相互作用，对风险的这种全面评估支持了更科学的资源分配和优先级设定，确保了防灾减灾工作的针对性和效果。

三、岩土工程勘察在地质灾害防治的实践应用

（一）案例分析

以发生在中国西南山区的一个大型滑坡预警项目为例，这一项目利用地质雷达与无人机进行精密监测，结合地下水位和雨量的实时数据分析，有效地识别了潜在滑坡区。研究团队通过周密的岩土力学特性研究和动态数据监控，建立了一个多变量动态风险评估模型，该模型整合了地形、地质和气候因素，为地方政府提供了及时且精确的滑坡预警信息。该案例成功的关键在于多学科技术的集成应用及实时数据处理能力的提升，通过部署高精度传感器与网络，项目团队不断收集并分析地面移动速率，利用先进算法处理输入输出数据，根据预设阈值自动触发警报系统。这种实时监控连同数据驱动的风险评估方法，极大增强了预警的响应时间和准确性，从而为撤离策略和紧急响应计划提供了科学依据。

（二）技术创新与设备进步

技术创新与设备进步在岩土工程勘察领域发挥着日益重要的作用，特别是在提高地质灾害防治效率与准确性方面，近年来，无人机（UAV）技术的应用为地形与地貌数据的采集带来了革命性的变化，通过搭载多种传感器，如高分辨率相机、红外线和热成像设备，无人机能够快速收集大范围的地表数据，提供准确的地形图和3D模型。这些详细的数据极大地优化了滑坡和塌陷区域的识别过程，使得预警系统能够更加精确地定位脆弱区域，并实时监控这些区域的变化，从而在灾害发生前预测并采取行动。

此外，地下勘探技术也实现了显著的进步，尤其是地质雷达（GPR）技术的应用，地质雷达通过发送电磁波并分析反射信号可有效地探测土层、岩石及地下水的分布情况，并可辨别地下空洞和其他可能引发地面塌陷的异物。现代化的地质雷达设备不仅更加轻便，操作也更简便，提供的数据分辨率更高，能够在复杂的地理环境中进行更深层次的地质结构分析，利用这些技术优势，岩土工程师可以进行更为深入的地质分析与评估，进一步增强对潜在地质危险的预警能力，为地质灾害防治提供科学、有效的技术支持。

（三）政策与规范在促进应用中的作用

在岩土工程的勘察与地质灾害防治中，明确的政策导向可以为研究和实践提供定向的指引和资金支持，确保科研与实践活动能够针对性地解决地质灾害中的关键问题，例如中国政府推动的地质灾害防治法规更新，强化了对岩土工程勘察在建设项目中的强制性要求，特别是在地质灾害频发区域。这些更新的政策和规范要求项目在施工前必须进行详尽的地质风险评估，并采用符合最新科技标准的预警与监测系统，从而促进了高新技术的研究和应用，确保构建安全可靠的工程环境。除此之外，规范的制定和执行还推动了跨学科协作和技术整合的进一步深化，以地质灾害风险管理系统为例，政策的支持使得信息化技术，如GIS（地理信息系统）和BIM（建筑信息模型），与传统的岩土工程勘察技术相结合，实现了数据共享和决策支持的系统化[3]。规范不仅提高了工程质量，而且通过标准化操作流程，增加了勘察结果的透明度和可追溯性。这些政策和规范支持了技术的创新与实现，保证了公众的生命财产安全，体现了其在促进应用中的重要作用。

五、结语：

综上所述，岩土工程勘察及其相关技术的不断创新和发展，在地质灾害的防治工作中显示出巨大的潜能和价值。尽管面临技术层面和应用层面的多重挑战，政府的政策支持与行业规范的建立为这一领域的健康发展提供了框架和动力。未来，随着技术的进一步革新和跨学科合作的增加，预计岩土工程勘察将在地质灾害管理体系中扮演更加关键的角色，有效提升防灾减灾能力，保障社会经济活动的安全和持续发展。

参考文献：

[1]钟军波.岩土工程勘察在项目扩建地基处理中的应用——以运城机场扩建项目为例[J].华北自然资源,2024,(05):56-59.

[2]贾豫蓉.岩土工程勘察与地基设计若干问题探讨[J].大众标准化,2024,(15):96-98.

[3]何伟杰.半岩半土质边坡地质灾害勘察及防治建议[J].城市建设理论研究(电子版),2019,(01):105+98.