北京山區(qū)公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害隱患監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)研究

趙忠海，李 敏

（1.北京市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局，北京 100195；2.北京市地勘局信息中心，北京 100195）

0 前言

北京山區(qū)地處華北平原北部，分屬太行山山脈和燕山山脈，總面積約10417.5 km2。由于在大地構(gòu)造上處于祁、呂、賀山字形構(gòu)造反射弧與陰山東西向構(gòu)造帶的交匯部位，北京山區(qū)在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史中經(jīng)歷了印支、燕山及喜馬拉雅等多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，巖層風(fēng)化破碎嚴(yán)重，新構(gòu)造活動(dòng)比較頻繁，加之經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的發(fā)展迅速，人類(lèi)活動(dòng)對(duì)資源的過(guò)度開(kāi)采以及對(duì)自然環(huán)境的影響破壞日趨嚴(yán)重，故地質(zhì)災(zāi)害較為發(fā)育，地質(zhì)災(zāi)害隱患較多，尤以山區(qū)公路邊坡的地質(zhì)災(zāi)害隱患最為嚴(yán)重。

北京山區(qū)的公路交通比較發(fā)達(dá)，縣級(jí)以上的山區(qū)公路長(zhǎng)達(dá)2000余公里。公路修建時(shí)留下的大量人工邊坡，由于被破壞了其原始穩(wěn)定狀態(tài)，在降雨、凍融、根劈、振動(dòng)等自然和人類(lèi)活動(dòng)因素影響下，極易發(fā)生滑坡、崩塌、坍塌、剝落、落石等邊坡地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)行人、車(chē)輛以及公路交通設(shè)施等構(gòu)成嚴(yán)重威脅。由于公路邊坡分布散，點(diǎn)數(shù)多，成災(zāi)觸發(fā)因素復(fù)雜，給工程治理和群測(cè)群防工作造成諸多困難。因此，有必要對(duì)那些規(guī)模較大、危害較重的邊坡地質(zhì)災(zāi)害隱患實(shí)施專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)和預(yù)警，從而有效預(yù)防和減少災(zāi)害損失。

1 北京山區(qū)公路沿線(xiàn)邊坡地質(zhì)災(zāi)害的主要特征

1.1 邊坡的主要類(lèi)型

邊坡是指地表一切具有側(cè)向臨空面的地質(zhì)體，通常由坡頂、坡面、坡腳以及地下一定深度內(nèi)的巖土體組成。關(guān)于其類(lèi)型劃分，國(guó)內(nèi)至今尚無(wú)公認(rèn)的統(tǒng)一方法。目前比較常見(jiàn)的分類(lèi)方法主要有以下幾種：

①根據(jù)坡體成分，將邊坡劃分為土質(zhì)邊坡、巖質(zhì)邊坡和土石邊坡；

②根據(jù)地形成因，將邊坡劃分為人工邊坡和自然邊坡；

③根據(jù)坡體高度，將邊坡劃分為超高邊坡（＞100m）、高邊坡（50～100m）、中邊坡（20～50m）和低邊坡（＜20m）；

④根據(jù)邊坡坡度，將邊坡劃分為微斜邊坡（＜5°）、平緩邊坡（5°～15°）、陡坡（15°～35°）、急坡（35°～55°）、懸坡（55°～90°）和倒坡（＞90°）。

此外，還有根據(jù)人類(lèi)工程活動(dòng)的特點(diǎn)，將邊坡劃分為道路邊坡、采礦邊坡和建筑邊坡以及根據(jù)人類(lèi)工程的使用年限，將邊坡劃分為臨時(shí)邊坡（＜2a）和永久邊坡（＞2a）等等。

北京山區(qū)公路邊坡主要為巖質(zhì)邊坡和土石邊坡，以中、高邊坡為主，坡度較陡，坡體的穩(wěn)定性總體較差。

1.2 邊坡的變形模式

邊坡變形指的是坡體表面或深部發(fā)生局部或整體位移的現(xiàn)象。根據(jù)變形深度，可將其變形模式分為坡面變性、邊坡變形和坡體變形（表1）。

北京山區(qū)公路邊坡的變形模式主要為剝落、落石、崩塌以及滑坡等。其中剝落是指邊坡表層巖土物質(zhì)在自身重力及風(fēng)化、沖刷、振動(dòng)等外力的作用下順坡滑落，呈巖（土）屑或顆粒狀堆積在坡腳的一種現(xiàn)象，具有普遍性、易發(fā)性和季節(jié)性的特點(diǎn)，是山區(qū)邊坡工程較為常見(jiàn)的一種破壞形式；落石是巖質(zhì)邊坡坡面上的危巖或孤石個(gè)體失穩(wěn)后在重力作用下向下滾動(dòng)的一種現(xiàn)象，是山區(qū)邊坡巖體失穩(wěn)的一種常見(jiàn)形式，具有廣泛性、突發(fā)性、隨機(jī)性的特點(diǎn)；崩塌是陡坡上的巨大巖體或土體，在重力和其他外力作用下突然向下崩落的現(xiàn)象，一般其垂直運(yùn)動(dòng)距離遠(yuǎn)大于水平運(yùn)動(dòng)距離， 運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)律性差，總體具有分帶性、突發(fā)性、隨機(jī)性、危害性大的特點(diǎn)；滑坡是斜坡上的巖體或土體，在重力和其他外力作用下沿坡體內(nèi)一定的軟弱面（或帶)整體向下滑移（以水平滑移為主）的現(xiàn)象，是北京山區(qū)邊坡地質(zhì)災(zāi)害的一種常見(jiàn)形式，根據(jù)形成機(jī)制的不同，可分為人為滑坡和自然滑坡（吳言軍等，2011）。

表1 邊坡的變形模式Tab.1 The deformation mode of the slope

1.3 公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害的主要特征

同其它工程建設(shè)邊坡的地質(zhì)災(zāi)害不同，山區(qū)公路邊坡的地質(zhì)災(zāi)害具有如下主要特征：

（1）點(diǎn)多面廣

由于山區(qū)公路工程路線(xiàn)長(zhǎng)，工點(diǎn)多，途經(jīng)環(huán)境多變，對(duì)自然地貌改造強(qiáng)烈，故其邊坡地質(zhì)災(zāi)害較為發(fā)育，且數(shù)量多、分布散，具有點(diǎn)多面廣的特點(diǎn)。以G109國(guó)道（門(mén)頭溝區(qū)段）為例，該路段全長(zhǎng)約96km，沿途分布邊坡地質(zhì)災(zāi)害隱患共計(jì)191處，其中危害性較大的有70余處，主要分布于軍莊—雁翅、齋堂—清水以及靈山風(fēng)景區(qū)等路段。

（2）成因復(fù)雜

同其它地質(zhì)災(zāi)害不同，山區(qū)公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害的成因比較復(fù)雜，致災(zāi)因素很多，總體可分為內(nèi)在因素和外在因素兩個(gè)方面。其中，內(nèi)在因素主要包括巖土體性質(zhì)、巖土體結(jié)構(gòu)以及區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造等，它對(duì)邊坡的穩(wěn)定性起控制作用；外在因素主要包括降水、風(fēng)化、地震以及人類(lèi)工程活動(dòng)等，它可以使巖土體的強(qiáng)度降低，抗滑力削弱，從而對(duì)邊坡變形和破壞的發(fā)生與發(fā)展起促進(jìn)作用（趙忠海，2017）。

（3）危害巨大

公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害具有時(shí)間與空間尺度上的不確定性。由于其影響和誘發(fā)因素較多，故易發(fā)性較高，隨機(jī)性較大；加之其威脅對(duì)象的流動(dòng)性和不確定性，故不易防范，危害巨大。北京山區(qū)公路由于建設(shè)早、運(yùn)營(yíng)久，其邊坡地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題一直比較突出，且漸呈增強(qiáng)趨勢(shì)，近年來(lái)已發(fā)生多起災(zāi)害事件：2005 年7月, G110國(guó)道延慶段53 km處發(fā)生山體滑坡, 擁堵近3個(gè)小時(shí)；2005年8月，琉辛路密云段31km處發(fā)生山體滑坡,土石方坍塌總量約1.5萬(wàn)m3，沖毀6.7hm2土地，毀壞路基100m，造成2戶(hù)房屋開(kāi)裂；2006年7月，G111國(guó)道懷柔段92km處發(fā)生塌方，坍塌總量約1500m3，阻斷道路3日；2006年8月，G108國(guó)道房山段56.3km處發(fā)生坍塌，坍塌總量約450m3，堵塞道路達(dá)數(shù)天之久；2008年8月，門(mén)頭溝靈山景區(qū)公路發(fā)生山體滑坡，導(dǎo)致道路中斷3個(gè)多小時(shí)；2011年5月，G109國(guó)道門(mén)頭溝段87km處發(fā)生崩塌，崩塌總量約400m3，巨石重達(dá)50t；2015年10月，灤赤路延慶段133km處發(fā)生崩塌，崩塌總量約150m3，堵塞道路達(dá)5個(gè)小時(shí)（圖1）。除此之外，G101國(guó)道、新泗路等其它山區(qū)公路也多次發(fā)生過(guò)不同程度的邊坡地質(zhì)災(zāi)害。這些災(zāi)害的發(fā)生，給國(guó)家和人民的經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)造成了巨大的損失，給人們的生命安全和正常出行造成了極大的威脅和影響（孫艷林，2015）。

圖1 延慶區(qū)灤赤路崩塌災(zāi)害Fig.1 The collapse along the road from Luanping to Chicheng in Yanqing district

（4）防治不易

北京山區(qū)公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害具有沿公路呈點(diǎn)狀分布、分布散、數(shù)量多、規(guī)模小、缺乏詳細(xì)勘查資料等特點(diǎn)，故進(jìn)行工程治理成本較高；加之隱蔽性大、突發(fā)性強(qiáng)、歷史數(shù)據(jù)積累少且易受人類(lèi)工程活動(dòng)和環(huán)境變化的影響，故開(kāi)展監(jiān)測(cè)和預(yù)警工作的工程成本和技術(shù)難度較大。

2 邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警的主要技術(shù)方法

2.1 邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)的主要技術(shù)

邊坡地質(zhì)災(zāi)害是巖、土體在諸多內(nèi)、外動(dòng)力作用下發(fā)生的失穩(wěn)、破壞過(guò)程，是一個(gè)高度復(fù)雜的非線(xiàn)性動(dòng)力過(guò)程。其發(fā)生、發(fā)展及演化的過(guò)程，伴隨著大量宏觀可測(cè)信息的改變，如地表的形變、物理化學(xué)場(chǎng)的變化以及地下水的變化等。若能通過(guò)實(shí)時(shí)捕捉這些信息，研究邊坡表面和深部的變形規(guī)律，了解坡體變形的模式、范圍及規(guī)模，從而對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)做出預(yù)警和預(yù)報(bào)，這對(duì)提前采取有效措施以預(yù)防邊坡地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生或減少邊坡地質(zhì)災(zāi)害的損失具有重要的現(xiàn)實(shí)意義（霍東平等，2015）。

關(guān)于邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)的技術(shù)方法有很多，按照監(jiān)測(cè)對(duì)象的不同，主要分為4類(lèi)：即位移監(jiān)測(cè)、物理場(chǎng)監(jiān)測(cè)、地下水監(jiān)測(cè)以及外部誘發(fā)因素監(jiān)測(cè)，有關(guān)技術(shù)方法及其主要設(shè)備和優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表2（李亞玲等，2015；周航等，2016；朱正偉等，2009）。

2.2 邊坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警的主要方法

公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害是一種全球性泛生型山地災(zāi)害，其存在部位具有隱蔽性，失穩(wěn)破壞具有突發(fā)性，致災(zāi)后果具有災(zāi)難性，是公路交通生命線(xiàn)建設(shè)及運(yùn)營(yíng)中普遍存在的突發(fā)性重大地質(zhì)安全隱患。根據(jù)邊坡的變形和破壞模式，公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害可主要分為剝落、落石、坍塌、崩塌、錯(cuò)落、傾倒以及滑坡等災(zāi)害類(lèi)型。由于邊坡地質(zhì)災(zāi)害具有隱蔽性強(qiáng)、突發(fā)性高、危害性大等特點(diǎn)，且災(zāi)害發(fā)生之前往往會(huì)出現(xiàn)局部變形和零星落石等宏觀征兆，故開(kāi)展專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)預(yù)警是預(yù)防和減少邊坡地質(zhì)災(zāi)害損失的有效措施之一。

現(xiàn)階段對(duì)于邊坡地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)警工作按內(nèi)容可主要分為空間預(yù)警和時(shí)間預(yù)警。其中，空間預(yù)警是指對(duì)邊坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的地點(diǎn)、規(guī)模及強(qiáng)度等的預(yù)警；時(shí)間預(yù)警是指對(duì)邊坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)間的預(yù)警。預(yù)警所采用的主要技術(shù)方法總體可分為統(tǒng)計(jì)方法、理論模型方法以及統(tǒng)計(jì)學(xué)與理論模型耦合的方法。目前對(duì)于邊坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警技術(shù)研究比較深入的是對(duì)滑坡的預(yù)警，而對(duì)剝落、落石、坍塌、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警技術(shù)的研究則相對(duì)比較薄弱，大多還處于穩(wěn)定性分析和失穩(wěn)機(jī)理研究階段（曹陽(yáng)威等，2016）。

在滑坡預(yù)警方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者目前已經(jīng)提出40多種預(yù)測(cè)、預(yù)警模型和方法，大致可以分為確定性預(yù)警模型、統(tǒng)計(jì)預(yù)警模型、非線(xiàn)性預(yù)警模型以及宏觀預(yù)警模型4類(lèi)。（表3）其中尤以對(duì)滑坡降雨臨界值方面的研究最為深入，也取得了很多成果。如Caine(1980)對(duì)全球不同地區(qū)降雨與滑坡的關(guān)系進(jìn)行了研究；Cannon和Ellen(1985)、Mark和Newman(1988) 、Wieczorek(1990)根據(jù) 1982年舊 金山海灣滑坡和降雨數(shù)據(jù)建立了滑坡與降雨強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間的臨界關(guān)系曲線(xiàn)；Grozier和Eyles(1980)對(duì)滑坡的前期土體含水量狀態(tài)和雨量過(guò)剩指數(shù)進(jìn)行了研究；Glade(1998)根據(jù)對(duì)新西蘭惠林頓地區(qū)滑坡和降雨資料的研究，建立了確定降雨臨界值的3個(gè)模型—日降雨量模型、前期降雨量模型和前期土體含水狀態(tài)模型；謝劍明等(2003)對(duì)浙江省臺(tái)風(fēng)區(qū)和非臺(tái)風(fēng)區(qū)的滑坡降雨臨界值做了研究；吳樹(shù)仁等(2004)以三峽庫(kù)區(qū)為例對(duì)滑坡預(yù)警判據(jù)做了研究；李鐵峰等(2006)結(jié)合前期有效雨量和Logistic模型對(duì)滑坡降雨臨界值做了研究，并以三峽地區(qū)做了方法驗(yàn)證；李媛(2006) 、李昂(2007)采用不用的統(tǒng)計(jì)方法對(duì)四川雅安雨城區(qū)降雨臨界值做了研究；此外，浙江、云南、陜西、山東、寧夏等省，隴南、蘭州、青島等地也都先后建立了各自的降雨誘發(fā)滑坡臨界值，并進(jìn)行了實(shí)際的預(yù)警預(yù)報(bào)（唐亞明等，2012）。

在崩塌預(yù)警方面，目前大多是利用數(shù)學(xué)模型如齋滕迪孝模型、HOCK法、蘇愛(ài)軍模型、灰色模型、生物生長(zhǎng)模型以及基于非線(xiàn)性理論的協(xié)同預(yù)報(bào)模型、突變理論模型和動(dòng)態(tài)分維跟蹤預(yù)報(bào)模型等,對(duì)崩塌的時(shí)間、位移及其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)（張勇慧等，2010）；也有很多專(zhuān)家學(xué)者從研究巖石破壞機(jī)理入手，對(duì)崩塌預(yù)警技術(shù)進(jìn)行了深入探索。如田卿燕等（2009）將灰色理論和突變理論相結(jié)合，建立了灰色-突變預(yù)測(cè)模型，并據(jù)此采用聲發(fā)射信號(hào)預(yù)測(cè)塊裂巖質(zhì)邊坡的崩塌時(shí)間；張永興等（2010）研究了邊坡中張性地應(yīng)力和巖腔發(fā)育深度對(duì)差異風(fēng)化型危

巖形成與破壞的影響；王志強(qiáng)等（2009）基于彈性力學(xué)提出了一種滑坡失穩(wěn)的突變模型 ；Frayssine等（2009）分析了灰?guī)r陡高邊坡的破壞機(jī)制；陳洪凱等（2010）探討了石質(zhì)山區(qū)崩塌災(zāi)害的形成機(jī)制，運(yùn)用損傷力學(xué)方法和Paris疲勞方程建立了臨界狀態(tài)下危巖主控結(jié)構(gòu)面的疲勞斷裂壽命計(jì)算方法，探討了緩傾角層狀巖體邊坡危巖后退演化的力學(xué)機(jī)制；唐紅梅等（2010）對(duì)危巖聚集體的崩落序列問(wèn)題進(jìn)行了初步研究（陳洪凱等，2012）。

表2 邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)主要技術(shù)方法Tab.2 Main monitoring method of the slope geology disaster

無(wú)論是滑坡，還是崩塌，上述這些模型大多依賴(lài)于多種歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，而很少考慮邊坡的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、力學(xué)特性及其自身的演變過(guò)程，用這些模型來(lái)預(yù)報(bào)歷史數(shù)據(jù)比較缺乏的公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害的效果并不是很好。

表3 滑坡預(yù)警模型和預(yù)測(cè)方法Tab.3 Warning model and prediction method of the landslide

3 北京邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警的現(xiàn)狀和問(wèn)題

3.1 北京邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警工作現(xiàn)狀

北京山區(qū)公路沿線(xiàn)的不穩(wěn)定邊坡共有2000余處，根據(jù)邊坡變形和破壞模式分析，其地質(zhì)災(zāi)害隱患類(lèi)型主要為剝落、落石、坍塌、崩塌以及滑坡等。其中滑坡災(zāi)害隱患約30余處，剝落、落石、坍塌及崩塌等災(zāi)害隱患為1970余處。在上述各類(lèi)地質(zhì)災(zāi)害隱患中，滑坡和坍塌的發(fā)生頻次較低，落石、剝落和崩塌的發(fā)生頻次較高。

在滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警方面，北京地區(qū)目前只對(duì)G108國(guó)道邊上的戒臺(tái)寺滑坡進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，并提出了預(yù)警模型。戒臺(tái)寺滑坡位于北京市門(mén)頭溝區(qū)的馬鞍山北麓，距京城約35km，其南起寺院內(nèi)，北至石門(mén)溝底，東西兩側(cè)邊界均為自然溝。由于軟弱的巖層、復(fù)雜的構(gòu)造、較強(qiáng)的降雨以及劇烈的人類(lèi)活動(dòng)等多種因素，該邊坡的穩(wěn)定性遭到了較為嚴(yán)重的破壞，坡體出現(xiàn)了裂縫、斷坎、沉陷等變形，特別是2004年雨季以來(lái)，坡體變形明顯加劇，變形速率顯著增高。2005年，受有關(guān)部門(mén)委托，中鐵西北科學(xué)研究院對(duì)該滑坡進(jìn)行了工程治理，使其下滑趨勢(shì)得到了一定程度的遏制。有關(guān)單位也對(duì)該滑坡進(jìn)行了專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)，并對(duì)滑坡預(yù)警技術(shù)進(jìn)行了研究和探索。孫光林等（2014）通過(guò)對(duì)地表變形情況的調(diào)查和分析，分別在戒臺(tái)寺第三停車(chē)場(chǎng)加固擋墻的底部、畫(huà)家院子大門(mén)兩側(cè)的擋墻上以及戒臺(tái)寺大門(mén)G108 國(guó)道旁邊布設(shè)了3個(gè)下滑力監(jiān)測(cè)站點(diǎn)（3005#、3002#和3004#），每個(gè)站點(diǎn)各布設(shè)1套恒阻大變形錨索和1套智能傳感發(fā)射系統(tǒng)。2014年11月—2015年12月的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，上述3處邊坡下滑力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)總體平穩(wěn)，沒(méi)有出現(xiàn)滑動(dòng)力增量ΔP持續(xù)增大或減小且滑動(dòng)力相對(duì)變化值PV大于10%的情況（圖2），說(shuō)明所監(jiān)測(cè)區(qū)域目前處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)（孫光林等，2017）。北京市地質(zhì)研究所（2015）在戒臺(tái)寺滑坡體上布設(shè)了35個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，共計(jì)安裝了39臺(tái)（套）專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)設(shè)備，其中包括一體化自動(dòng)雨量監(jiān)測(cè)站1臺(tái)、一體化地表裂縫位移監(jiān)測(cè)站4套、一體化深部位移監(jiān)測(cè)站4套、一體化壓力式水位監(jiān)測(cè)站4套、一體化孔隙水滲壓監(jiān)測(cè)站4套、一體化土壤含水率監(jiān)測(cè)站4臺(tái)、GPS監(jiān)測(cè)站12臺(tái)以及遠(yuǎn)程應(yīng)力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)站6臺(tái)（圖3）。2016年的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，該邊坡的應(yīng)變和應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均比較平穩(wěn)，說(shuō)明所監(jiān)測(cè)區(qū)域目前處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)（北京市地質(zhì)研究所，2016）。陳國(guó)滸等（2011）通過(guò)調(diào)查分析戒臺(tái)寺滑坡的基礎(chǔ)資料，選取降水、地貌、植被等作為評(píng)價(jià)因子，提出了滑坡危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)模型，并據(jù)此提出了滑坡藍(lán)、黃、橙、紅4個(gè)預(yù)警級(jí)別的閾值（陳國(guó)滸等，2011）。

圖2 邊坡下滑力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)Fig.2 Slope sliding force monitoring date

圖3 戒臺(tái)寺滑坡監(jiān)測(cè)設(shè)備分布圖Fig.3 Monitoring equipment distribution of the Jietai temple landslide

在崩塌監(jiān)測(cè)預(yù)警方面，北京地區(qū)目前共對(duì)房山、密云及門(mén)頭溝區(qū)內(nèi)4處公路邊坡崩塌隱患進(jìn)行了專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)。北京市地質(zhì)研究所（2015）分別于上述3個(gè)區(qū)內(nèi)G108國(guó)道、G109國(guó)道、S219省道以及S310省道等公路邊坡崩塌隱患中選取了23個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，共計(jì)安裝了33臺(tái)（套）專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)設(shè)備，其中包括雨量站3套、崩塌裂縫伸縮儀23臺(tái)以及崩塌預(yù)警警示裝置7臺(tái)。除了這些固定的專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)設(shè)備外，北京市地質(zhì)研究所（2016）還利用三維激光掃描設(shè)備（徠卡ScanStation C10高精度掃描儀）定期以單站無(wú)接觸掃描的方式對(duì)上述4處邊坡的地表變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，依據(jù)所獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，構(gòu)建監(jiān)測(cè)目標(biāo)的三維模型，從而掌握其地表變形情況。2016年的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，上述23個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)中除個(gè)別站點(diǎn)的地表變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)有微小變化（0.1～1.6mm）外，其它站點(diǎn)的地表變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)總體平穩(wěn)，說(shuō)明所監(jiān)測(cè)區(qū)域目前處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。由于崩塌監(jiān)測(cè)實(shí)際樣本缺乏,北京地區(qū)目前在崩塌預(yù)警模型建設(shè)方面尚處空白，北京市地質(zhì)研究所（2016）采用類(lèi)比法，從臨界雨量、裂縫變形速率以及傾斜度變化量3個(gè)方面初步提出了崩塌預(yù)警閾值（表4），但其合理性和有效性，均有待實(shí)踐檢驗(yàn)。

表4 崩塌預(yù)警閥值Tab.4 Warning threshold of the collapse

除了對(duì)上述5處邊坡地質(zhì)災(zāi)害隱患進(jìn)行專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)外，北京地區(qū)目前尚未對(duì)其它的山區(qū)公路邊坡的地質(zhì)災(zāi)害隱患進(jìn)行專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)。

3.2 北京邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警存在問(wèn)題

北京地區(qū)公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警工作起步較晚，工作程度較低，無(wú)論在成災(zāi)機(jī)理分析、監(jiān)測(cè)技術(shù)研究還是在預(yù)警方法探索等方面均存在一定不足，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)密度不夠。北京山區(qū)公路沿線(xiàn)的邊坡地質(zhì)災(zāi)害隱患共有2000余處，目前開(kāi)展專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)的只有5處，監(jiān)測(cè)比例僅為0.25%，專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)密度明顯偏低。2016年北京地區(qū)共發(fā)生60余起公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害，均在專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)范圍之外。

（2）成災(zāi)機(jī)理分析不透。北京山區(qū)公路邊坡的破壞模式比較復(fù)雜，不同破壞模式的影響因素不同，所導(dǎo)致的災(zāi)害類(lèi)型也不同，需采取的專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)技術(shù)也應(yīng)不同。只有將不同邊坡地質(zhì)災(zāi)害隱患的影響因素分析準(zhǔn)了，成災(zāi)機(jī)理分析透了，才能有針對(duì)性地選取專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)設(shè)備，確定專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)方法。

（3）監(jiān)測(cè)技術(shù)研究不深。對(duì)于某種邊坡地質(zhì)災(zāi)害隱患究竟應(yīng)采用哪種專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)技術(shù)，選用哪些專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)設(shè)備，首先應(yīng)考慮預(yù)警模型建立及短臨預(yù)警的需要；其次要考慮地質(zhì)災(zāi)害自身的主要特征，如影響因素及破壞模式等；此外還要考慮專(zhuān)業(yè)設(shè)備的精度及適用性等。眾所周知，監(jiān)測(cè)設(shè)備的作用就是獲取數(shù)據(jù)，其所獲數(shù)據(jù)要么用于預(yù)警模型的建設(shè)（如降雨量用于滑坡預(yù)警模型），要么用于災(zāi)害的短臨預(yù)警（如裂縫變形數(shù)據(jù)用于崩塌短臨預(yù)警），如果所獲取的某種數(shù)據(jù)對(duì)模型建設(shè)和短臨預(yù)警均沒(méi)有發(fā)揮作用，那么該數(shù)據(jù)就無(wú)需監(jiān)測(cè)，相關(guān)監(jiān)測(cè)設(shè)備也就無(wú)需安裝。以戒臺(tái)寺滑坡監(jiān)測(cè)為例，目前所安裝的監(jiān)測(cè)設(shè)備包括雨量監(jiān)測(cè)站、地表裂縫位移監(jiān)測(cè)站、深部位移監(jiān)測(cè)站、壓力式水位監(jiān)測(cè)站、孔隙水滲壓監(jiān)測(cè)站、土壤含水率監(jiān)測(cè)站、GPS監(jiān)測(cè)站以及應(yīng)力監(jiān)測(cè)站等。在這些監(jiān)測(cè)設(shè)備所獲取的數(shù)據(jù)中，雨量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可用于中短期預(yù)警模型建設(shè)，地表裂縫位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、深部位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、GPS監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及應(yīng)力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等可用于滑坡短臨預(yù)警，故上述數(shù)據(jù)均屬于有必要監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)；地下水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、孔隙水壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及土壤含水率監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等雖然有可能對(duì)研究滑坡機(jī)理有用，但目前并沒(méi)有用于預(yù)警模型建設(shè)，也沒(méi)有用于滑坡的短臨預(yù)警，故應(yīng)視實(shí)際需要決定是否監(jiān)測(cè)。

（4）預(yù)警方法探索不夠。北京地區(qū)目前雖然有人提出和建立了基于降水、地貌、植被等影響因素的滑坡危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)和預(yù)警模型，但其并沒(méi)有經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用的檢驗(yàn)；而坍塌、崩塌及剝落等邊坡地質(zhì)災(zāi)害，目前則尚未有人提出和建立預(yù)警模型。在災(zāi)害短臨預(yù)警方面，也因缺乏歷史數(shù)據(jù)而無(wú)法提出令人信服的預(yù)報(bào)閾值。

（5）除上述問(wèn)題外，北京山區(qū)公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害隱患是以剝落、落石、坍塌以及崩塌為主。但目前所監(jiān)測(cè)的5處公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害隱患中，1處為滑坡，其它4處均是針對(duì)高陡巖質(zhì)邊坡上那些被節(jié)理和裂隙等構(gòu)造結(jié)構(gòu)面所切割成的較大的巖石塊體（圖4），采用崩塌裂縫伸縮儀，監(jiān)測(cè)巖石塊體之間裂縫的變形情況。從北京地區(qū)以往發(fā)生的公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害情況看，這種塊石崩落的情況并不多見(jiàn)，倒是剝落、落石和坍塌等類(lèi)型的地質(zhì)災(zāi)害較為常見(jiàn)。而北京地區(qū)目前卻并沒(méi)有對(duì)上述這些較為常見(jiàn)的邊坡地質(zhì)災(zāi)害隱患進(jìn)行專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)。

圖4 琉辛路崩塌隱患監(jiān)測(cè)設(shè)備分布圖Fig.4 Monitoring equipment distribution of the collapse along the road from Liul imiao to Xinzhuang

4 對(duì)北京邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)的分析和研究

4.1 對(duì)北京邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)技術(shù)的分析與研究

針對(duì)北京地區(qū)目前在公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害隱患監(jiān)測(cè)方面存在的問(wèn)題，本文認(rèn)為專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)工作應(yīng)以詳細(xì)查明地質(zhì)背景為基礎(chǔ)，以研究清楚成災(zāi)機(jī)理為前提，突出重點(diǎn)，注重實(shí)效，針對(duì)主要災(zāi)害類(lèi)型及其關(guān)鍵數(shù)據(jù)的獲取，采取有針對(duì)性的專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)技術(shù)。

在滑坡監(jiān)測(cè)方面，應(yīng)在加強(qiáng)野外地質(zhì)調(diào)查、工程勘察以及室內(nèi)穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，在滑坡體的中、后緣部署地表裂縫位移監(jiān)測(cè)站；在滑坡體的中、前緣部署應(yīng)力監(jiān)測(cè)站；在坡體上適當(dāng)位置部署GNSS監(jiān)測(cè)站；沿主勘探線(xiàn)方向在坡體上適當(dāng)部署一個(gè)或幾個(gè)深部位移監(jiān)測(cè)站；在坡體上的適當(dāng)位置部署雨量監(jiān)測(cè)站（圖5）。

圖5 滑坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖Fig.5 Schematic diagram of the landslide monitoring system

在剝落、落石、坍塌以及崩塌等其它類(lèi)型公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害隱患監(jiān)測(cè)方面，要在詳細(xì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性及其破壞模式分析，研究其成災(zāi)機(jī)理和影響因素，然后再針對(duì)不同的地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型，采取相應(yīng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)方法。

（1）對(duì)于如琉辛路那種高陡巖質(zhì)邊坡巖石塊體的崩塌隱患，可采用崩塌裂縫伸縮儀，對(duì)石塊體之間裂縫的變形情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

（2）對(duì)于坍塌、滑塌等邊坡地質(zhì)災(zāi)害隱患，可采用BOTDR分布式光纖傳感技術(shù)，對(duì)坡體表面變形及其發(fā)展情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

（3）對(duì)于剝落和落石等邊坡地質(zhì)災(zāi)害隱患，可視情況采取“主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)+應(yīng)力傳感器”或“被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)+振動(dòng)傳感器”的組合監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)坡體表面的變形情況及其先兆（如零星落石）進(jìn)行監(jiān)測(cè)（圖6）。

圖6 “被動(dòng)網(wǎng)+振動(dòng)傳感器”落石監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖Fig.6 Schematic diagram of the falling stone monitoring System by “passive net and vibration

4.2 對(duì)北京邊坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警工作的思考與建議

監(jiān)測(cè)預(yù)警是有效減少地質(zhì)災(zāi)害損失的主要措施之一。現(xiàn)階段我國(guó)在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警方面的工作主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面是開(kāi)展區(qū)域性宏觀預(yù)測(cè)預(yù)警；另一方面是對(duì)一些規(guī)模較大或危害嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害隱患單體進(jìn)行全方位監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)該災(zāi)害隱患的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)警。在區(qū)域性宏觀預(yù)測(cè)預(yù)警方面，北京地區(qū)從2003年起，在全市山區(qū)范圍內(nèi)開(kāi)展了地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警；在災(zāi)害單體監(jiān)測(cè)預(yù)警方面，北京地區(qū)自2016年開(kāi)始，正式對(duì)區(qū)內(nèi)119條泥石流溝、1處滑坡、4處采空塌陷區(qū)以及6處崩塌隱患開(kāi)展專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)。但由于缺乏歷史數(shù)據(jù)的多年積累以及成災(zāi)機(jī)理的深入研究，北京地區(qū)在地質(zhì)災(zāi)害氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警方面至今尚未建立起科學(xué)的預(yù)警模型，在災(zāi)害單體預(yù)警方面也一直沒(méi)有對(duì)所監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的分析和有效的利用。

由于公路邊坡的穩(wěn)定性受內(nèi)在因素和外在因素等眾多因素的影響，且其影響程度不易界定；專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)所得到的信息未必能完全代表邊坡?tīng)顟B(tài)的實(shí)際情況，同樣存在著很多不確定性和未確知性。故如何有效開(kāi)展公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)警工作是廣大地質(zhì)工作者和氣象工作者所面臨的難題之一。本文在北京市突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查和北京市突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)（一期）工程建設(shè)和運(yùn)行工作的基礎(chǔ)上，就目前北京地區(qū)在公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警工作方面存在的主要問(wèn)題進(jìn)行了深入分析和思考，就如何開(kāi)展山區(qū)公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警工作提出如下建議。

（1）在開(kāi)展地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域性宏觀預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方面，應(yīng)在詳細(xì)調(diào)查、勘查、分析和評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)成災(zāi)機(jī)理研究，確定邊坡地質(zhì)災(zāi)害隱患的成因類(lèi)型和影響因素；針對(duì)邊坡地質(zhì)災(zāi)害隱患的成因類(lèi)型，建立綜合考慮各種主要影響因素的預(yù)警模型；根據(jù)邊坡地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生情況，不斷修正預(yù)警閾值。

對(duì)于滑坡隱患，首先應(yīng)在詳細(xì)調(diào)查和勘查工作基礎(chǔ)上，圈定滑坡邊界，確定地下水位及潛在滑動(dòng)面；其次要結(jié)合野外現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和室內(nèi)測(cè)試分析的結(jié)果，查清降雨對(duì)潛在滑坡體的影響深度及其對(duì)邊坡巖土體重度的影響情況，建立邊坡巖土體重度與降雨量（當(dāng)日雨量及前期雨量）之間的關(guān)系曲線(xiàn)；然后再采用極限平衡法，分別計(jì)算不同降雨工況下的邊坡穩(wěn)定系數(shù)，評(píng)價(jià)邊坡的穩(wěn)定性；最后根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果及關(guān)系曲線(xiàn)，確定坡體發(fā)生滑動(dòng)時(shí)的臨界雨量和預(yù)警閾值。

對(duì)于剝落、落石、坍塌和崩塌等其它公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害隱患，因其突發(fā)性較強(qiáng)、影響因素眾多、致災(zāi)機(jī)理復(fù)雜，不宜像滑坡預(yù)警那樣確定一個(gè)臨界雨量作為其預(yù)警閾值，而應(yīng)加強(qiáng)其地質(zhì)環(huán)境背景調(diào)查，對(duì)其主要影響因素進(jìn)行分析，對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，并在此基礎(chǔ)上探討其在某種主要觸發(fā)條件（如降雨）下發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性大小，進(jìn)而預(yù)測(cè)在某種主要觸發(fā)條件的不同強(qiáng)度狀態(tài)下（如不同的降雨量和降雨強(qiáng)度）下，不同穩(wěn)定狀態(tài)的邊坡發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的概率，并將其作為該邊坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警依據(jù)。

參照巖石邊坡工程及有關(guān)規(guī)范，一般把邊坡穩(wěn)定性分成5個(gè)等級(jí)，即極穩(wěn)定、穩(wěn)定、基本穩(wěn)定、不穩(wěn)定和極不穩(wěn)定；在評(píng)價(jià)邊坡穩(wěn)定性的時(shí)候，一般要考慮地形、巖性、巖石完整性、粘聚力和內(nèi)摩擦角等巖土參數(shù)、地應(yīng)力、地震烈度、降雨以及人類(lèi)活動(dòng)等作為主要評(píng)價(jià)因子（金海元，2011）；考慮到北京地區(qū)邊坡地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)生在雨季（圖7），降雨是邊坡地質(zhì)災(zāi)害的主要觸發(fā)因素，且不同降雨量和降雨強(qiáng)度對(duì)不同地質(zhì)條件邊坡的影響程度不同，故在預(yù)測(cè)邊坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生概率的時(shí)候應(yīng)予以考慮，建議以調(diào)整系數(shù)的形式納入到概率預(yù)警模型之中。

圖7 北京山區(qū)公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)間分布圖Fig.7 Time distribution of the road slope geologic disaster in Beijing mountain area

（2）在利用專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)開(kāi)展災(zāi)害單體短臨預(yù)警方面，應(yīng)加強(qiáng)邊坡變形階段、規(guī)律及特征等方面的研究，通過(guò)分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在時(shí)間和空間上的變化規(guī)律，判斷邊坡變形情況及其發(fā)展趨勢(shì)，預(yù)測(cè)邊坡“變形—破壞—致災(zāi)”的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，以此作為該邊坡地質(zhì)災(zāi)害短臨預(yù)警預(yù)報(bào)的重要依據(jù)。

對(duì)于滑坡隱患，一般可根據(jù)地表位移和深部位移的變形絕對(duì)值和變形速率來(lái)進(jìn)行預(yù)警（表5）；也可根據(jù)地表及深部位移監(jiān)測(cè)結(jié)果，做出“位移-深度”、“位移-時(shí)間”及“變形速率-時(shí)間”等特征曲線(xiàn)，再根據(jù)這些曲線(xiàn)，比較直觀地判斷邊坡變形在空間和時(shí)間上的主要規(guī)律和特征（陳繼東，2011）；還可通過(guò)對(duì)“位移-安全系數(shù)”曲線(xiàn)進(jìn)行一階求導(dǎo)，根據(jù)所得到的導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)，掌握邊坡變形階段，預(yù)測(cè)邊坡變形趨勢(shì)，據(jù)此決定是否發(fā)布滑坡預(yù)警。

表5 滑坡預(yù)警閾值Tab.5 Warning threshold of the landslide

圖8是某公路邊坡深部位移監(jiān)測(cè)結(jié)果，監(jiān)測(cè)孔位于該邊坡的前緣部位。從圖中可以看出，該邊坡在深部20m以上位移明顯，呈現(xiàn)出整體運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，且存在多個(gè)滑動(dòng)帶（董湘龍等，2012）。

圖8 深度和累計(jì)位移量的關(guān)系曲線(xiàn)Fig.8 Relation curve of depth andcumulative displacement

圖9 是某邊坡“位移-安全系數(shù)”關(guān)系曲線(xiàn)的導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)，從中可以看出，該導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)中變化較大的4個(gè)點(diǎn)A、B、C、D所對(duì)應(yīng)的位移分別為24mm、29mm、42mm和60mm，所對(duì)應(yīng)的安全系數(shù)分別為1.217、1.087、1.044和1.018，這表明該邊坡在表面位移達(dá)到24mm 后（A點(diǎn)），邊坡變形進(jìn)入初始發(fā)展階段；達(dá)到29mm后（B點(diǎn)），邊坡變形進(jìn)入快速發(fā)展階段；達(dá)到42mm后（C點(diǎn)），邊坡變形進(jìn)入高速發(fā)展階段；達(dá)到60mm后（D點(diǎn)），邊坡變形進(jìn)入破壞垮塌階段。據(jù)此可以認(rèn)為，A—B是低風(fēng)險(xiǎn)階段，此時(shí)邊坡滑動(dòng)進(jìn)入初始發(fā)展階段；B—C是中風(fēng)險(xiǎn)階段，此時(shí)邊坡進(jìn)入加速滑動(dòng)期，應(yīng)會(huì)同有關(guān)部門(mén)制定相應(yīng)保護(hù)措施；C—D是高風(fēng)險(xiǎn)階段，此時(shí)邊坡進(jìn)入快速滑動(dòng)期，應(yīng)保持高度關(guān)注，并加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和巡視，現(xiàn)場(chǎng)豎立警示牌，提醒過(guò)往車(chē)量注意；D點(diǎn)之后是風(fēng)險(xiǎn)極大階段，應(yīng)發(fā)布預(yù)警，并制定相應(yīng)的交通管制措施。

圖9 位移和安全系數(shù)關(guān)系曲線(xiàn)的導(dǎo)數(shù)曲線(xiàn)Fig.9 Derivative curve of surface displacements and safety factor

對(duì)于崩塌隱患，一般可通過(guò)監(jiān)測(cè)地表位移，特別是裂縫形變的量值和速率來(lái)動(dòng)態(tài)反映崩塌發(fā)生前的邊坡形變規(guī)律，及時(shí)掌握坡體內(nèi)部的變化，并據(jù)此對(duì)崩塌災(zāi)害可能發(fā)生的時(shí)間及規(guī)模等進(jìn)行預(yù)測(cè)和預(yù)警。

圖10是某公路邊坡崩塌隱患的地表位移及其變形速率的監(jiān)測(cè)結(jié)果。從中可以看出，在9月19日之前，該邊坡監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的地表水平位移及其變形速率的變化均不甚大；但在19日之后，地表水平位移及其變形速率的變化幅度快速增大，出現(xiàn)了崩塌征兆；到了24日，地表水平位移及其變形速率的變化幅度明顯增大，最大地表水平位移為22.3mm，最大地表水平變形速率為4.4mm/d，坡體達(dá)到了崩塌臨界狀態(tài)，此時(shí)可及時(shí)發(fā)布該邊坡可能發(fā)生崩塌災(zāi)害的預(yù)警和預(yù)報(bào)（張樂(lè)，2015）。

圖10 水平位移及其變形速率圖Fig.10 Diagram of the horizontal displacement and its deformation rate

坍塌隱患的預(yù)警預(yù)報(bào)原理同崩塌隱患類(lèi)似，只不過(guò)它是通過(guò)分布式光纖傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)坡體表面位移數(shù)據(jù)的采集和傳輸而已；邊坡在發(fā)生剝落前通常會(huì)發(fā)生局部的零星落石現(xiàn)象，故可通過(guò)監(jiān)測(cè)落石情況來(lái)預(yù)測(cè)剝落發(fā)生的時(shí)間可規(guī)模；而落石則通?？赏ㄟ^(guò)安裝在被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)上的振動(dòng)傳感器進(jìn)行時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

5 結(jié)語(yǔ)

北京山區(qū)公路沿線(xiàn)存在著大量不穩(wěn)定邊坡，在降雨、凍融、根劈、振動(dòng)等自然因素和修路、開(kāi)礦等人類(lèi)活動(dòng)因素影響下，很容易發(fā)生滑坡、崩塌、坍塌、剝落及落石等地質(zhì)災(zāi)害，因其隱蔽性高，突發(fā)性強(qiáng)，危害性大，故有必要對(duì)其開(kāi)展專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)和預(yù)警工作。但由于其分布散，點(diǎn)數(shù)多，致災(zāi)因素復(fù)雜，故給專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)及預(yù)警工作帶來(lái)很大困難。

北京地區(qū)目前在公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警方面的工作尚處于起步階段，存在著專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)密度較低，成災(zāi)機(jī)理研究不深，監(jiān)測(cè)技術(shù)及預(yù)警方法的針對(duì)性和實(shí)用性不強(qiáng)等諸多問(wèn)題。

本文依據(jù)監(jiān)測(cè)對(duì)象的不同，對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外在公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)及預(yù)警方面的技術(shù)方法進(jìn)行了系統(tǒng)地總結(jié)和梳理；對(duì)北京山區(qū)公路邊坡的變形破壞模式及災(zāi)害隱患類(lèi)型進(jìn)行了深入的分析和研究；對(duì)北京地區(qū)目前在公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)和預(yù)警方面的工作現(xiàn)狀及存在問(wèn)題進(jìn)行了評(píng)價(jià)和探討，并在此基礎(chǔ)上，就如何開(kāi)展公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害隱患的監(jiān)測(cè)和預(yù)警進(jìn)行了思考和研究，提出了合理建議。這對(duì)北京地區(qū)今后開(kāi)展相關(guān)工作具有重要的參考意義，對(duì)預(yù)防和減少山區(qū)公路邊坡地質(zhì)災(zāi)害損失將起到一定的作用。