水工环地质监测技术在地质灾害治理中的应用研究

引言

矿山地质灾害是影响矿山安全生产和环境保护的重要因素，特别是在矿山开采过程中，地质灾害如滑坡、崩塌、岩溶塌陷等频繁发生，会给矿山企业的安全运营和环境生态造成极大威胁。近年来，随着矿山开采活动的加剧以及地质环境的不断变化，矿山地质灾害的风险愈加严峻。在对矿山开采工作所导致的地质灾害问题进行治理时，通过对矿山区域的水文地质、工程地质和环境地质特征进行系统调查和分析，能够有效评估地质灾害的潜在风险，还能为灾害防治措施的实施提供可靠的数据支持。

1 矿山地质灾害主要类型

① 地震灾害。地震灾害是我国矿山地质工程中常见的一种地质灾害类型，也是广受民众熟知的一种地质灾害，此类灾害主要是由于地球地壳运动引发的。在实践中，不同级别的地震，其破坏性普遍存在明显的差异。地震灾害对人民群众的生命、财产均会造成比较严重的威胁，是矿山地质灾害的重要类别。 ② 地面沉陷灾害。地面沉陷灾害也是比较常见的矿山地质灾害，其原因通常是人类在矿山地表进行的一系列活动对地质构造产生了消极影响。例如，在矿山开采过程中，如果技术人员没有按照规范做好岩柱、矿柱对支撑结构进行保护，在开采完成之后没有对地面部位进行填补，那么在后期的使用过程中，就很容易导致地面施工区域出现沉陷现象，进而影响施工安全。此外，一些特殊区域的地面硬度相对较差，一旦受到水的浸泡，也很容易出现地面沉陷现象，影响施工安全。 ③ 地质裂缝灾害。地质裂缝灾害是由于地质结构完整性被破坏，地质结构出现断层，从而在矿山表现出现各种裂缝结构，影响矿山开采和民众生活的正常进行。这种灾害主要是地下水开采导致水位变化，从而使地质结构中的承压层受到破坏而诱发的。 ④ 山体滑坡灾害。山体滑坡灾害通常是在特定条件下出现的。即当矿山某一部分的结构出现变化，导致结构强度显著降低，在突然受到外来作用力的时候，就很容易出现这一问题。这一地质灾害的产生原因较为复杂，包括但不限于自然因素和人为因素。从自然因素角度讲，水灾、地震都会诱发山体滑坡灾害；从人为因素角度来看，矿山的不合理开采、工程建设质量问题也可能会诱发山体滑坡灾害。

2 水工环地质监测技术在地质灾害治理中的应用

2.1 在地震灾害中的应用

地震灾害的突发性与破坏性极强，其治理的核心在于“预警先行”，水工环监测技术通过捕捉地壳运动与地下水异常信号，为地震预警提供关键数据。在监测指标方面，主要包括地壳形变与地下水动态两类参数:通过全球导航卫星系统(GNSS)监测地壳水平与垂直位移，精度可达毫米级，可捕捉板块运动的累积应力;布设地下水监测井，实时采集水位、水温、水化学指标(如氡浓度)，地震前岩层应力突变会导致地下水异常升降或化学成分改变，如 2008 年汶川地震前部分监测井出现水位骤升 10 米的现象。在技术应用中，采用“天地一体”监测网络:卫星遥感监测大范围地壳形变，地面布设密集的GNSS基站与地下水监测点，数据通过 5G传输至预警平台。当监测到地壳形变速率突增(如日变化超 3mm)或地下水氡浓度骤升 50% 以上时，系统自动发布预警，为人员疏散争取时间。此外，震后通过地质雷达探测地下断层分布，结合钻探数据评估次生滑坡风险，为灾后重建选址提供依据。

2.2 在地面沉降灾害中的应用

地面沉降多由地下水超采、工程建设引发，具有缓变性与累积性，水工环监测技术通过精准测量沉降量与地下水动态，实现“源头管控”。监测体系包含三个维度:一是采用合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术，通过卫星遥感获取区域沉降速率，覆盖范围可达数千平方公里，精度达厘米级，可识别沉降漏斗的空间分布;二是布设分层沉降仪与孔隙水压力计，监测不同深度土层的压缩量与地下水压力变化，明确沉降的主要承压层;三是建立地下水动态监测网，实时记录水位埋深与开采量，量化“开采-沉降”关联关系。在治理应用中，监测数据直接指导管控措施:如上海通过InSAR发现中心城区年均沉降超 20mm 后，结合分层沉降数据确定第 4 承压层为主要压缩层，进而实施地下水禁采与人工回灌，使沉降速率降至 5mm /年以下;在华北平原，通过监测井数据建立“开采量-水位-沉降”模型，划定地下水禁采区，实现沉降量的精准控制。

2.3 在地质裂缝灾害中的应用

地质裂缝多由构造运动、地面沉降或矿山开采引发，易导致建筑物开裂、农田损毁，监测重点在于裂缝扩展速率与成因诊断。监测技术以“空间定位+成因分析”为核心:采用三维激光扫描技术，定期获取裂缝的长度、宽度、深度数据，精度达 0.1mm ，通过时序分析计算扩展速率，如监测发现某裂缝月扩展超 5mm时，判定为活跃裂缝;同步监测裂缝周边的地下水水位与土壤含水率，若发现裂缝两侧水位差超 2m ，可推断为地下水不均匀流失引发的非构造裂缝;对构造裂缝，则结合地震监测数据，分析其与区域断层活动的关联性。在治理实践中，监测数据指导裂缝修复方案:对非构造裂缝，通过监测确定地下水漏斗范围后，实施人工回灌抬高水位，减少土体收缩;对构造裂缝，根据扩展速率划定危险区，禁止新建建筑，并采用注浆技术填充裂缝，防止雨水渗入加剧扩展。如陕西渭北地区通过裂缝监测与地下水调控，使农田裂缝修复率提升至 80% 。

2.4 在山体滑坡灾害中的应用

山体滑坡是我国最频发的地质灾害之一，水工环监测技术通过捕捉坡体变形与水文条件变化，实现“提前预警、主动防治”。监测指标涵盖坡体形变、地下水与环境因素:采用北斗卫星监测坡体整体位移，配合测斜仪测量深部土体滑动面，精度达 0.5mm ，可识别滑坡的初始蠕动阶段;布设渗压计监测坡体内地下水位变化，当水位骤升导致孔隙水压力增大时，滑坡风险显著提升;同时监测降雨量与土壤含水率，建立“降雨-入渗-滑坡”预警模型。在技术应用中，构建“空天地”一体化预警系统:无人机航拍识别坡体裂缝与植被枯萎等宏观征兆，地面布设应力传感器与位移计实时监测，数据传输至云平台后，通过机器学习算法计算滑坡概率。当监测到坡体日位移超 10mm或地下水压力突增 30% 时，系统自动向周边居民发送预警信息。如四川丹巴滑坡区通过该技术，成功提前 72 小时预警滑坡，避免人员伤亡;在治理中，根据监测的滑动面深度，采用抗滑桩与排水孔结合的方案，将坡体稳定性系数从 1.05 提升至 1.25。

结语

水工环地质监测技术通过多维度参数采集、智能化数据分析，为地震、地面沉降、地质裂缝、山体滑坡等灾害的防治提供了科学支撑，实现了从“被动应对”到“主动防控”的转变。未来，随着物联网、人工智能技术的深度融合，监测网络将更趋密集，数据处理效率将进一步提升，预警精度与响应速度有望实现突破。但需注意，不同灾害的监测指标存在差异，应结合区域地质条件制定个性化方案，同时加强监测数据与工程治理的协同，才能最大限度降低地质灾害风险，保障人民生命财产安全。

参考文献

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