淺析重要交通沿線地質(zhì)災(zāi)害安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)思路及應(yīng)用

何欣，張新偉，丁桂伶，李穎，徐興全，付晨

（北京市工程地質(zhì)研究所，北京 100048）

受地形地質(zhì)條件復(fù)雜、斷裂構(gòu)造發(fā)育和降水時(shí)空分布不均勻等自然條件以及人類活動(dòng)的影響，北京市存在崩塌、滑坡、泥石流和地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)造成一定危害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自1949年以來(lái)，北京地區(qū)各類地質(zhì)災(zāi)害造成的死亡人數(shù)超過(guò)600人，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)億元（北京市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局等，2008）。隨著人類工程活動(dòng)的增加，北京市交通網(wǎng)絡(luò)沿線山區(qū)段崩塌、滑坡和泥石流等突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害及平原區(qū)地面沉降、地裂縫緩變性地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻度、范圍和造成的損失不斷增加?！笆濉逼陂g，北京市共發(fā)生各類地質(zhì)災(zāi)害126起，主要以山區(qū)道路沿線小型崩塌災(zāi)害為主，直接經(jīng)濟(jì)損失1 420.85萬(wàn)元（北京市規(guī)劃和自然資源委員會(huì)，2021）。截至2022年6月，北京市查明的突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)8 186處，其中有5 303處威脅對(duì)象為道路，占比高達(dá)64.78%（北京市規(guī)劃和自然資源委員會(huì)，2022）；查明的地面沉降地質(zhì)災(zāi)害隱患主要發(fā)育在東南部平原區(qū)域，年沉降量大于10 mm區(qū)域面積為1 873 km2；地裂縫地質(zhì)災(zāi)害隱患主要分布在斷裂帶沿線及地下水超采區(qū)。受地質(zhì)災(zāi)害威脅的交通線路在運(yùn)營(yíng)期間存在著較大的地質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)，因此開展交通網(wǎng)絡(luò)地質(zhì)安全監(jiān)測(cè)預(yù)警至關(guān)重要。

地質(zhì)災(zāi)害具有突發(fā)性、多發(fā)性、群發(fā)性、漸變性及影響持久的特點(diǎn)，其危害對(duì)人類生活及安全的影響較為突出（殷躍平，2004；孫小華，2021）。地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警就是利用各種監(jiān)測(cè)技術(shù)和群測(cè)群防手段，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)而對(duì)其穩(wěn)定性變化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，發(fā)布預(yù)警信息的過(guò)程（劉傳正，2000）。因此開展地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警研究，能夠?yàn)闉?zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管控、監(jiān)測(cè)預(yù)警、防治減災(zāi)工作提供重要的科學(xué)依據(jù)（張凱翔，2020；華金玉，2022）。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，三峽地區(qū)率先開展了突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警工作（劉傳正等，2004a），隨后浙江（余風(fēng)華等，2006）、四川雅安（侯圣山等，2007；劉傳正等，2004b）、江蘇（單玉香等，2007）、北京（文斌等，2007）、天津（王爽等，2012）、吉林（楊雪艷等，2015）等省市建立地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。北京市現(xiàn)有的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)是從系統(tǒng)設(shè)計(jì)（李瀟等，2021）、系統(tǒng)框架（郭潤(rùn)志等，2017）、數(shù)值模擬及模型應(yīng)用（張新偉等，2019）、設(shè)備施工（陳柘舟等，2020）、數(shù)據(jù)處理（張新偉等，2021）、體系建設(shè)（江鴻彬，2021）等方面進(jìn)行闡述說(shuō)明，對(duì)于地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查，監(jiān)測(cè)站選址及建設(shè)，監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)及運(yùn)行維護(hù)等具體建設(shè)思路并沒有系統(tǒng)地總結(jié)。因此，本文依據(jù)歷時(shí)6年多的《京津冀協(xié)同發(fā)展交通網(wǎng)絡(luò)地質(zhì)安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)項(xiàng)目》，從整體性、系統(tǒng)性的角度探討梳理京津冀協(xié)同發(fā)展交通網(wǎng)絡(luò)地質(zhì)安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)思路及應(yīng)用情況，著力推進(jìn)交通網(wǎng)絡(luò)地質(zhì)安全監(jiān)測(cè)預(yù)警體系的建設(shè)，可為線性工程地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警工作提供有效參考和借鑒。

1 項(xiàng)目概況

根據(jù)《北京交通發(fā)展綱要（2014—2030年）》，北京市打造的“一環(huán)六放射”交通一體化體系，幾乎都要穿過(guò)（或緊鄰）地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)，在運(yùn)營(yíng)期間有較大的地質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)。因此建設(shè)交通網(wǎng)絡(luò)地質(zhì)安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，掌握地質(zhì)災(zāi)害發(fā)展變化規(guī)律，在災(zāi)害前發(fā)出預(yù)警，提前處理災(zāi)情，確保交通網(wǎng)絡(luò)地質(zhì)安全至關(guān)重要。

北京市工程地質(zhì)研究所（原北京市地質(zhì)工程勘察院）于2015年立項(xiàng)實(shí)施，在北京山區(qū)及平原區(qū)重要交通網(wǎng)絡(luò)沿線開展地質(zhì)調(diào)查、專項(xiàng)勘察與測(cè)量、三維建模和自動(dòng)化監(jiān)測(cè)等工作，建設(shè)36處地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)站（山區(qū)29處，平原區(qū)7處），形成覆蓋16條交通網(wǎng)絡(luò)重點(diǎn)區(qū)域的監(jiān)測(cè)站網(wǎng)，并運(yùn)用位移、變形、雨量和地下水位等監(jiān)測(cè)手段，建設(shè)監(jiān)測(cè)預(yù)警數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，實(shí)時(shí)24 h視頻監(jiān)控與地質(zhì)數(shù)據(jù)智能采集，達(dá)到對(duì)地質(zhì)安全隱患點(diǎn)情況的遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，初步實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化和智能化，為交通沿線地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的機(jī)理研究、監(jiān)測(cè)預(yù)警、防災(zāi)減災(zāi)、工程治理等提供技術(shù)支持與數(shù)據(jù)支撐。

截至2022年4月30日，京津冀協(xié)同發(fā)展交通網(wǎng)絡(luò)地質(zhì)安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)項(xiàng)目共接收各類監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)約1 313余萬(wàn)條，在2021年汛期成功預(yù)警3次，避讓多起崩塌險(xiǎn)情。監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)提前44 h預(yù)警，避讓一起崩塌險(xiǎn)情的“7·22”佛子莊G108國(guó)道復(fù)線崩塌災(zāi)害避險(xiǎn)案例入選“2021年全國(guó)地質(zhì)災(zāi)害成功避險(xiǎn)十大案例”。

2 重要交通沿線地質(zhì)安全監(jiān)測(cè)預(yù)警建設(shè)思路

根據(jù)《京津冀協(xié)同發(fā)展交通網(wǎng)絡(luò)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)項(xiàng)目》涉及的山區(qū)與平原區(qū)地質(zhì)災(zāi)害特點(diǎn)，結(jié)合監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)實(shí)施工作，將重要交通沿線地質(zhì)安全監(jiān)測(cè)預(yù)警建設(shè)思路（圖1）總結(jié)如下：

圖1 重要交通沿線地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)思路Fig.1 Construction thought of geological disaster monitoring and forecasting system along important traffic lines

1）地質(zhì)調(diào)查階段：通過(guò)資料收集與分析，開展交通沿線山區(qū)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害及平原區(qū)緩變性地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工作，扎實(shí)開展地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)識(shí)別與評(píng)價(jià)工作，為建立地質(zhì)災(zāi)害檔案庫(kù)、監(jiān)測(cè)站選址提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2）監(jiān)測(cè)站建設(shè)工作階段：通過(guò)監(jiān)測(cè)站選址體系遴選確定地質(zhì)災(zāi)害隱患監(jiān)測(cè)站位置，并開展監(jiān)測(cè)站專項(xiàng)地質(zhì)災(zāi)害勘察、專項(xiàng)測(cè)量及三維地質(zhì)建模及數(shù)值模擬分析等工作，對(duì)災(zāi)害隱患處地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)分析；開展地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)監(jiān)測(cè)站專項(xiàng)設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)站設(shè)備聯(lián)合應(yīng)用安裝與調(diào)試等工作，為監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)信息。

3）監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)階段：建設(shè)完成的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)平臺(tái)，集站點(diǎn)管理，多源信息監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)智能采集、存儲(chǔ)與整理，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析及閾值報(bào)警、三維數(shù)值模擬預(yù)警運(yùn)算一體化的綜合數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和業(yè)務(wù)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)24 h、不受地域限制對(duì)地質(zhì)災(zāi)害實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為地質(zhì)災(zāi)害超前預(yù)警和遠(yuǎn)程應(yīng)急指揮提供技術(shù)支持與數(shù)據(jù)支撐。

4）建設(shè)階段的試運(yùn)行階段：依據(jù)地質(zhì)災(zāi)害種類與特點(diǎn)，建立、完善預(yù)警工作體系與工作流程，開展已建監(jiān)測(cè)站運(yùn)行維護(hù)工作，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，發(fā)布預(yù)警信息。

山區(qū)泥石流、崩塌、滑坡（不穩(wěn)定斜坡）等突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)思路（圖2）是基于前期地質(zhì)調(diào)查與專項(xiàng)勘察、專項(xiàng)測(cè)量及數(shù)值模型等工作的基礎(chǔ)上，根據(jù)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害特征，除布控氣象、視頻監(jiān)控和聲光電預(yù)警等自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備外，針對(duì)性地在泥石流地質(zhì)災(zāi)害隱患監(jiān)測(cè)站布設(shè)泥水位、次聲、流速、地聲和土壤含水率等監(jiān)測(cè)儀，在崩塌地質(zhì)災(zāi)害隱患監(jiān)測(cè)站布設(shè)GNSS、土壓力計(jì)、傾角儀、拉繩式位移計(jì)和裂縫位移計(jì)等，在滑坡（不穩(wěn)定斜坡）地質(zhì)災(zāi)害隱患監(jiān)測(cè)站布設(shè)土壤含水率、孔隙水壓力和GNSS等專業(yè)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害體的幾何位移以及相關(guān)物理量的變化，通過(guò)幾何位移分析、物理量變化耦合以及數(shù)值模擬計(jì)算，揭示地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的規(guī)律及發(fā)展過(guò)程，實(shí)現(xiàn)超前預(yù)警預(yù)報(bào)，達(dá)到減災(zāi)防災(zāi)的目的。

圖2 山區(qū)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)思路Fig.2 Construction thought of sudden geological disaster monitoring and forecasting system in mountainous areas

平原區(qū)緩變地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)思路（圖3）是基于前期地質(zhì)調(diào)查與專項(xiàng)勘察、專項(xiàng)測(cè)量及數(shù)值模型等工作的基礎(chǔ)上，采用一等水準(zhǔn)測(cè)量、InSAR、SAA、分層標(biāo)、水平豎向位移一體點(diǎn)及地下水位等先進(jìn)有效的監(jiān)測(cè)方法對(duì)地面沉降變形特征、地裂縫變形特征及地質(zhì)災(zāi)害要素進(jìn)行合理監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)技術(shù)路線兼顧地質(zhì)災(zāi)害與線性工程結(jié)構(gòu)本身的監(jiān)測(cè)，分析緩變性地質(zhì)災(zāi)害動(dòng)態(tài)變化規(guī)律、成災(zāi)發(fā)展趨勢(shì)與致災(zāi)因素以及地質(zhì)災(zāi)害發(fā)展對(duì)線性工程結(jié)構(gòu)和運(yùn)營(yíng)安全的影響，為政府科學(xué)決策和采取相應(yīng)的管控措施提供專業(yè)的技術(shù)支撐。

圖3 平原區(qū)緩變性地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)思路Fig.3 Construction thought of slow denaturation geological disaster monitoring and forecasting system in plain area

3 重要交通沿線地質(zhì)安全監(jiān)測(cè)預(yù)警關(guān)鍵工作

3.1 地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查

地質(zhì)調(diào)查在城市規(guī)劃、建設(shè)和管理中具有不可或缺的作用，在保障城市安全、生態(tài)安全和資源安全等方面具有先行性作用。地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查是地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的基礎(chǔ)工作，主要是在以往資料成果、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)基礎(chǔ)上，重點(diǎn)圍繞重大交通網(wǎng)絡(luò)沿線，依據(jù)DZ/T 0261-2014《滑坡崩塌泥石流災(zāi)害調(diào)查規(guī)范（1∶50 000）》、DZ/T 0283-2015《地面沉降調(diào)查與監(jiān)測(cè)規(guī)范》、DD 2019-08《地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查技術(shù)要求（1∶50 000）》、DZ/T 0286-2015《地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估規(guī)范》、DB11/T 893-2012《北京市地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估技術(shù)規(guī)范》等標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求，開展精細(xì)調(diào)查，對(duì)重點(diǎn)調(diào)查區(qū)域的位置進(jìn)行加密調(diào)查，查明影響交通網(wǎng)絡(luò)地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題、地質(zhì)災(zāi)害隱患發(fā)育特征及影響因素分析，并建立交通網(wǎng)絡(luò)沿線地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)地質(zhì)檔案，為監(jiān)測(cè)站的選址及設(shè)備安裝布置提供客觀科學(xué)的技術(shù)依據(jù)。

3.2 監(jiān)測(cè)站選址

監(jiān)測(cè)站選址直接影響監(jiān)測(cè)預(yù)警工作的實(shí)施，在監(jiān)測(cè)預(yù)警工作中尤為重要。以往的監(jiān)測(cè)站選址工作多選擇重大基礎(chǔ)建設(shè)工程周邊的隱患點(diǎn)，或遵循以人為本，選擇威脅人數(shù)較多的隱患點(diǎn)，缺乏交通網(wǎng)絡(luò)沿線監(jiān)測(cè)站選址的具體理論指導(dǎo)和定量分析。根據(jù)交通網(wǎng)絡(luò)沿線地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查災(zāi)害點(diǎn)情況，通過(guò)專項(xiàng)調(diào)研及專家評(píng)審等工作，建立了適用于交通網(wǎng)絡(luò)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)站選址影響因素體系（圖4）?；趯哟畏治龇ǎㄆ钣谀鹊?，2021）、熵值法（顧景強(qiáng)等，2014）及博弈論組合賦權(quán)法（路遙等，2014）適用方法及特點(diǎn)，監(jiān)測(cè)站選址主要通過(guò)層次分析法與熵值法計(jì)算評(píng)價(jià)交通沿線地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)站選址影響因素指標(biāo)主、客觀權(quán)重，基于博弈論思想對(duì)主、客觀權(quán)重進(jìn)行組合賦權(quán)，給出各個(gè)指標(biāo)最優(yōu)權(quán)重值。根據(jù)各指標(biāo)屬性進(jìn)一步將交通沿線地質(zhì)災(zāi)害專業(yè)監(jiān)測(cè)的必要性分為一般必要、必要、十分必要3個(gè)等級(jí)。

圖4 交通網(wǎng)絡(luò)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)站選址影響因素體系Fig.4 The schematic diagram of influencing factors system for site selection of geological disaster monitoring station in traffic network

3.3 監(jiān)測(cè)站建設(shè)

在收集資料及前期調(diào)查基礎(chǔ)上，開展專項(xiàng)地質(zhì)災(zāi)害勘察及專業(yè)測(cè)繪等工作（圖5），查明監(jiān)測(cè)站地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征及地層巖性、巖土體物理力學(xué)參數(shù)和地形環(huán)境等情況，為監(jiān)測(cè)站建設(shè)提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。施工過(guò)程中對(duì)質(zhì)量驗(yàn)收關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)施工工序，施工全過(guò)程進(jìn)行檢驗(yàn)與試驗(yàn)，工序施工前對(duì)安裝位置、模板進(jìn)行復(fù)檢，所有隱蔽工程實(shí)施前進(jìn)行隱蔽前的檢查，并通過(guò)分項(xiàng)工程驗(yàn)收評(píng)定進(jìn)行隱蔽施工。監(jiān)測(cè)點(diǎn)施工及監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝完成后要對(duì)成品進(jìn)行保護(hù)及聯(lián)調(diào)聯(lián)試，確保設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸、存儲(chǔ)穩(wěn)定，為監(jiān)測(cè)預(yù)警信息平臺(tái)提供準(zhǔn)確詳實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)信息。

圖5 監(jiān)測(cè)站建設(shè)流程圖Fig.5 Flow chart of monitoring station construction

3.4 三維地質(zhì)建模

三維地質(zhì)模型是一種加強(qiáng)對(duì)地質(zhì)內(nèi)部構(gòu)造的認(rèn)識(shí)并反思和創(chuàng)新地質(zhì)勘探方法的技術(shù)，主要將地質(zhì)、測(cè)井、地球物理資料和各種解釋結(jié)果綜合在一起，生成三維地質(zhì)信息模型，建設(shè)完成的模型可重現(xiàn)地層、巖體、構(gòu)造的不規(guī)則邊界和空間幾何特征等地質(zhì)信息，實(shí)現(xiàn)三維地質(zhì)體空間分布特征的可視化表達(dá)。京津冀地質(zhì)災(zāi)害數(shù)值模擬系統(tǒng)（圖6），經(jīng)超前預(yù)警案例驗(yàn)證，模擬計(jì)算結(jié)果較好，已應(yīng)用于輔助監(jiān)測(cè)預(yù)警與地質(zhì)災(zāi)害變化趨勢(shì)分析。

圖6 京津冀地質(zhì)災(zāi)害數(shù)值模擬系統(tǒng)界面展示Fig.6 Interface display of beijing-Tianjin-Hebei Geological hazard numerical simulation system

3.5 監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)平臺(tái)

監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)將前端監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、回傳，對(duì)各項(xiàng)地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示、分析，完成包括數(shù)據(jù)輸入與編輯、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)操作以及數(shù)據(jù)顯示和輸出等工作，實(shí)時(shí)掌握地質(zhì)災(zāi)害體特征信息的動(dòng)態(tài)變化情況。該系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了京津冀交通網(wǎng)絡(luò)地質(zhì)災(zāi)害隱患的專業(yè)監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)傳輸，集站點(diǎn)管理，多源信息監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)智能采集、存儲(chǔ)與整理，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)閾值報(bào)警，三維數(shù)值模擬預(yù)警運(yùn)算一體化的綜合數(shù)據(jù)處理和業(yè)務(wù)管理平臺(tái)（圖7）。

圖7 監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)平臺(tái)界面展示Fig.7 The interface display of geological disaster monitoring and forecasting system

4 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用案例

依據(jù)以上思路，在前期地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中發(fā)現(xiàn)佛子莊（G108國(guó)道復(fù)線K12+800 m處）地質(zhì)災(zāi)害隱患坡體發(fā)育較多拉張裂縫（圖8）及貫通裂縫（圖9）。選取112°∠84°及17°∠74°2組節(jié)理及巖層面進(jìn)行赤平投影分析（圖10），得出邊坡巖體的抗滑穩(wěn)定性屬于不利組合，順層的高陡邊坡，極易形成崩塌落石。通過(guò)監(jiān)測(cè)站專項(xiàng)選址設(shè)計(jì)，房山佛子莊地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)專業(yè)監(jiān)測(cè)在查明的660處重要交通沿線地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)臺(tái)賬中必要性被評(píng)為十分必要，因此選定該處建設(shè)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)站。

圖8 隱患點(diǎn)拉張裂縫Fig.8 Tensile fracture of hidden danger points

圖9 隱患點(diǎn)貫通裂縫Fig.9 Through crack of hidden danger points

圖10 隱患點(diǎn)赤平投影Fig.10 Stereographic projection of hidden danger points

結(jié)合國(guó)內(nèi)外崩塌災(zāi)害監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展水平及T/CAGHP 007-2018崩塌監(jiān)測(cè)規(guī)范（試行），在“基于交通沿線典型地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的預(yù)警方法專題研究”“GNSS響應(yīng)時(shí)間與多設(shè)備聯(lián)合應(yīng)用試驗(yàn)”等試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選取GNSS、SAA、傾角儀、土壓力、孔隙水壓力、一體化自動(dòng)雨量站及視頻等自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)巖質(zhì)崩塌隱患體進(jìn)行全方位監(jiān)測(cè)。經(jīng)監(jiān)測(cè)站建設(shè)、設(shè)備安裝調(diào)試后，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至系統(tǒng)監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)中，設(shè)置響應(yīng)的預(yù)警閾值，建立預(yù)警研判機(jī)制及工作體系，形成多維監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反饋結(jié)果的相互驗(yàn)證，提高預(yù)警精準(zhǔn)度。崩塌預(yù)警級(jí)別設(shè)定見表1，監(jiān)測(cè)預(yù)警工作措施見表2。

表1 崩塌預(yù)警級(jí)別表Tab.1 Warning level table of collapse

表2 監(jiān)測(cè)預(yù)警工作措施Tab.2 Monitoring early warning measures

監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)實(shí)時(shí)掌握隱患點(diǎn)災(zāi)害特征動(dòng)態(tài)變化信息，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)每日巡查檢核，報(bào)警數(shù)據(jù)即時(shí)檢核，異常數(shù)據(jù)通過(guò)四分位法綜合分析，發(fā)現(xiàn)自2021年7月12日北京強(qiáng)降水后，該監(jiān)測(cè)站坡體位移及傾角監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均出現(xiàn)異常，未觸發(fā)閾值報(bào)警，預(yù)警級(jí)別為Ⅳ級(jí)注意級(jí)，采取持續(xù)關(guān)注監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并加強(qiáng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)巡查巡視等措施。7月20日，該處崩塌隱患體累計(jì)位移持續(xù)增長(zhǎng)，GNSS發(fā)生同向累計(jì)位移，且趨勢(shì)明顯，日均累計(jì)位移-時(shí)間曲線切線角α=dΦ(t)/dt=59°，累計(jì)位移變化速率臨近加速變形階段，多個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)備觸發(fā)閾值報(bào)警。系統(tǒng)視頻監(jiān)控及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)站巡視均發(fā)現(xiàn)零星落石，經(jīng)綜合研判，該處發(fā)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)較大，發(fā)布預(yù)警，預(yù)警等級(jí)為Ⅱ級(jí)（警戒級(jí)），啟動(dòng)災(zāi)害預(yù)警提醒過(guò)往車輛與行人注意避讓，及時(shí)向北京市規(guī)劃和自然資源委及房山分局、市交通委房山公路分局通報(bào)監(jiān)測(cè)情況，并加強(qiáng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的巡視巡查。預(yù)警發(fā)出44 h，崩塌分多次傾瀉而下，災(zāi)害發(fā)生期間累計(jì)勸返通行車輛50余輛，80余人次，避免直接經(jīng)濟(jì)損失1 000余萬(wàn)元，取得顯著的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

通過(guò)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)持續(xù)性技術(shù)支持和數(shù)據(jù)支撐，可以較好地服務(wù)于市規(guī)劃和自然資源委、公路運(yùn)營(yíng)管理等部門，及時(shí)、合理地制定工程治理方案，實(shí)施工程治理措施，在發(fā)生大規(guī)模的地質(zhì)災(zāi)害之前消除地質(zhì)災(zāi)害隱患，為后續(xù)的監(jiān)測(cè)預(yù)警工作的開展奠定基礎(chǔ)及起到較好的典型示范作用。

5 結(jié)論與建議

交通沿線地質(zhì)災(zāi)害安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)工作關(guān)乎線性工程人民生命財(cái)產(chǎn)安全，涉及多學(xué)科相互融合，對(duì)時(shí)效性及準(zhǔn)確度要求極高，系統(tǒng)建設(shè)思路及關(guān)鍵技術(shù)是交通沿線地質(zhì)災(zāi)害安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的基礎(chǔ)和重點(diǎn)：

1）提出了一套基于地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、監(jiān)測(cè)站選址及建設(shè)、系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)和運(yùn)維等重要交通沿線地質(zhì)災(zāi)害安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)思路及關(guān)鍵技術(shù)，推進(jìn)了交通網(wǎng)絡(luò)地質(zhì)安全監(jiān)測(cè)預(yù)警體系的建設(shè)，可為交通網(wǎng)絡(luò)沿線地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警工作提供參考和借鑒。

2）“7·22”佛子莊G108國(guó)道復(fù)線崩塌災(zāi)害避險(xiǎn)案例進(jìn)一步驗(yàn)證了交通網(wǎng)絡(luò)地質(zhì)安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)思路的可行性和科學(xué)性，可為重大線性工程建立同類的地質(zhì)安全監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)起到典型示范作用，推動(dòng)對(duì)交通網(wǎng)絡(luò)沿線區(qū)域范圍內(nèi)的地質(zhì)安全問(wèn)題的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警工作，切實(shí)發(fā)揮地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)站保障交通網(wǎng)絡(luò)線路運(yùn)營(yíng)和人員安全的作用。

3）截至2022年6月，北京地區(qū)查明的8186處突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)中威脅道路的有5303處，占比64%以上。已建設(shè)完成36處地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)站，監(jiān)測(cè)范圍和監(jiān)測(cè)密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，建議增大交通沿線地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警范圍，進(jìn)一步推動(dòng)深入研究突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害尤其是崩塌地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警工作。