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地质滑坡的成因、监测、预报新途径MDCB法,王文祥研究员煤炭科学研究总院西安研究院,什么是MDCB法MDCB法就是煤（M）炭系统电磁C波B）监测、预报地质灾害的的思路、设备、技术手段的研究方法。,1．产生山体滑坡的三个充分必要条件,地质滑坡是长期地质作用的产物，其形成受各种条件制约。大致可分为自然因素和自然与人为因素两大类。单纯人为因素的滑坡不属于地质滑坡范畴，如黄土层人为预留的坡度（坡角为32゜比较安全）不合理，在重力作用下短时间内出现的滑坡。,触发地质滑坡的因素很多。其中降雨、人类的工程活动和地应力活动（包括有感和无感地震）是最常见的滑坡灾害的诱因。很自然产生地质滑坡的边界条件有三种其一物质边界条件（简称物质域，指组成滑动体的泥土、岩块、碎石、坡积物、部分山体）；其二几何边界条件（简称空间域，包括滑动体滑动之前的滑动面和滑动体滑动后的滞留空间）；其三应力边界条件（简称应力域，指产生滑动面和产生滑动时的应力大小）。,在一个地区发生山体滑坡首先要看滑动体（泥土、岩块、坡积物、碎石、部分山体等）是否具备了产生滑动面的应力条件；二是当滑动面产生后，还要看是否具备了滑动面上载体的重力在滑动面分解后，向下作用力是否大于滑动面上的静摩擦力；三是滑动体在向下滑动后有无滞留滑动体的空间。上述三个条件缺一都不会发生地质滑坡。,对于第二点，在一般情况下，大多与降水、台风等因素有关，这类地质滑坡（岩块、泥石流、岩体）在香港地区雨季是产生滑坡的诱导因素。在这方面香港做的预防工作很细腻。但对于未来哪些区块潜伏着山体坡积物、岩块或岩体的滑动面，或是在裂隙发育的部位，这些裂隙如何在重力作用下，从何时逐渐发育、形成滑动面，人们如何探测、追踪这些肉眼观察不到的地质构造的变化，附近是否潜伏着较大地震背景场，在将来地震发生时，成为某些山体滑坡的诱导因素，该地区地下的地应力是否发生变化，这些诱发因素在过去由于限于科技手段的落后，都没有在这方面开展过研究。在较大范围内对地表浅层的岩体进行过探测，对局部应力场的变化进行跟踪观测研究，对附近有无潜伏的地震背景应力场进行探测，如何与国内地震预报、矿难等地质灾害综合考虑、统筹研究、作为一个整体进行监测、预报，这就是本题目主要探讨的内容。只有这样才能做到防患于未然，将某些山体滑坡的隐患消灭在萌芽状态。,2．对潜在地质滑坡的地段监测、研究的具体内容,2.1先要查清本地区的地应力背景场对那些潜伏着滑坡危险的工作区要实施地下5、7、10Km三个深度截面地应力普查，研究工作区内或其附近是否潜伏着破坏性地震的应力场，便于在今后监测过程中，结合当地应力场活动布点设防。,2.2地面地质调查与SYT法物探结合布点定期勘查,在了解区域应力场大背景环境下，在重点监测区内，首先进行地面地质调查，主要对该工作区的断层、较大破裂面和构造裂隙进行统计（这部分工作能做到什么程度做到什么程度，主要是为SYT法物探解译提供依据）。对于那些山坡陡峭、植被茂密，很难开展地面地质调查和开展有关物探工作的地段，可以使用SYT型物性探测仪进行选点实地探测或遥测。该仪器可以对地表以下几米、十几米、几十米、几百米的地层物性特征进行探测，它既可以垂直于地面探测，也可以斜交地面探测，还可以远距离遥测，图1是其遥测示意图。,图1SYT型物性探测仪遥测示意图,对于那些可以攀登具有潜在地质滑坡的山坡，SYT法仪器是垂直向下探测，如下图。,图2SYT型物性探测仪垂向探测示意图,这样对地表浅层地质体内是否裂隙发育、是否有大型破裂面通过探测后，就可研究出这些山体内部有无在未来可疑滑动面存在的几何边界条件；之后每两、3个月再对上述三个工作区进行一次定观测点、定方向（3个方位角）、定倾角（5个不同的仰角或倾角，视工作区具体请款而定）、定深度（每个倾角从地面往岩体内部探测256米）进行测量，通过比较就可以了解地表浅部破裂面如何发育、进展情况。对每个重点监测区3个方位角所测量的资料，要做出如下地质图件1各测线SYT法物性地质剖面图；2确定出监测区内的山体内部是否具有较大破裂（未来可能形成滑动）面平面图。,2.3在可能发生地质滑坡的危险地段内布点长期跟踪监测,对工作区内可能出现的地质滑坡地段除了根据SYT法探测结果，对工作区内有危险的块段提出治理、防范措施之外。还有安装DHJ-1型地质滑坡监测仪进行长期跟踪监测，研究滑动面附近产生的电磁波异常，捕捉可能发生滑坡的灾害时间。,2.4地质滑坡发生前几天、1、2天的预警方法,重点监测区内除了自己监测区域应力场的活动之外，也要关注大区域应力场的活动状况。对于大区域应力场除了研究本地区的监测情况之外，还要通过与全国MDCB法电磁波联网预报地震协作组建立业务往来关系，每周三从协作组哪里获得国内东莞、江阴、黄岛、米易、西安、廊坊、成都、台湾文化大学、花莲、高雄等十几个台站研究国内各大应力场的活动状况研究结果（一般用电子邮件的形式发给当地地质滑坡监测、预警研究中心）。预警中心根据大区域应力场的变化，结合本地区应力场和重点监测区应力场、电磁波异常的变化，提出预警的时间段。,3.重点监测区内研究小组日常工作流程,3.1每周四的工作研究每周四对重点监测区内的应力场、SHJ1型山体滑坡监测仪监测的各山体电磁波异常的变化结合全国MDCB电磁波联网预报地震协作组周三的震情、地质滑坡预报意见，进行资料分析，提出下一周本地区监测、预警意见主要包括在下7天之内，监测的地区是否会出现地质滑坡，理由以及需要采取哪些防范措施。,3.2每季度要对有潜在地质滑坡观测、预警情况进行总结,对存在问题；提出修改意见；总结预警成功地时间经验；制定修改地质滑坡观测条例；,3.3本年度组织行政、专家听取汇报,每半年对其工作进行总结，向当地政府有关部门和其组织的专家进行汇报，以便有利于更好地完成该项课题研究的内容。有险情时，提前向当地政府、有关专家汇报,4.充分利用国内资源，综合监测、预警、预报,预报地质灾害，不能采取头疼医头、脚疼医脚各自为政的研究方法。因为地下地应力的活动，地球是作为一个整体出现的。每天地球在自转过程中，都在随时调整地壳表面的应力场。因此全球应力场的变化势必会影响大区域应力场、区域应力场和局部应力场的变化。研究地质滑坡是这样，研究矿难、地震也是这样。这就是MDCB法与目前国内外地质灾害专家的研究思路不同之处。MDCB法采取的是高屋建瓴、统筹兼顾、充分利用国内人力、物力资源的研究方法。,4.1在全国建立MDCB法地应力监测、预警系统,最近几年以来，世界上的大地震、地质滑坡、矿难和某些飞机失事的事故不断发生，早在2004年11月21日包头空难发生后，笔者就提出了“浅析地震、矿难、地质滑坡、空难的地质成因及其对策”，下面在全国实施地应力监测系统网络图，提出了国内地质灾害要作为一个研究、管理、预警、监督、执行集于一身的统一机构，合理利用资源、统筹兼顾、各负其责，使地质灾害给人类带来的损失降到最低程度。,下面的网络图是国家、地方、潜在地质灾害危险区工作关系、职责简图。,4.2上述方案实施的可行性及其预警效果探讨,4.2.1在飞机上快速测量国内外地应力的现状DYL型地应力探测仪在飞机上做过多次试验，并在西藏羌塘盆地飞行了5万公里，所以采用下面实施方案，可以快速测量国内各地地下5、7、10公里所在深度截面地应力值的相对大小。每周测量一次，做出震云图，可以解决国内最近几天发生4级以上地震的地面具体位置问题，可以解决未来震级大小问题。图3是在国内5个机场、40条航线测量示意图。,图3国内航线分布示意图,该计划实施后，不仅可以对国内发生的地质灾害的地区、灾害程度提供直接有力的证据，而且对航空本身某些事故的发生，也可以起到提前预警的作用。下面举出的3例是最好的证明（震源区的活动导致其所在地区空域产生电磁波异常，干扰飞机导航信号，以至事故发生，正如坐飞机关手机、百慕大三角洲疑案一样）。,1）2006年6月3日军用运输机坠机原因之我见文章中指出2004年11月21日包头空难发生之后，笔者结合那时连续发生的矿难和地震，于2005年4月12日撰写了“浅析地震、矿难、空难的地质成因及其对策”。时隔14个月我国军用飞机出现的一起空难验证了笔者的论断，见图4。2）2008年5月31日在汶川地震救灾过程中，一架米-171型直升机失事，机上共19人丧生。某航空人员撰写的事故分析又证明了上述论断，见图5。3）2010年8月24日在东北伊春飞机事故发生之前，MDCB法9个台站监测到该地区地应力活动，见图6。,图4我国军用运输机坠机地点,图5汶川地震飞机事故分析,图6伊春飞机事故出事现场地应力活动情况,图3国内航线分布示意图,该方法简单易行，研究成果可以轻而易举获得，在地质灾害、找矿等方面具有广泛的指导意义。我们为什么不作呢此其一,4.2.2在全国布置60台MDCB52型大区域应力场监测仪、再配备40台MDCB61型临震信息监测仪根据多年预报地震的经验，在全国布置60台MDCB5型大区域应力场监测仪，结合每周三震云图的研究成果，足以控制住国内4级以上地震的发震时间、地面位置和震级大小；有了40台MDCB6型仪器就可以解决对人口密集地区重点监测区地震误报问题。,全国MDCB法电磁波联网预报地震协作组3名工作人员利用国内8、9台仪器从2003年对国内外地震预报效果是上述实施方案最有利的说明。下面是2008年、2009年两年国内发生4级以上地震预报效果,这是每周三用电子邮件的形式将研究的震情发给国家地震局分析预报中心、有关省市地震局、协作组成员单位。,国家地震研究中心在分析了空难研究中心本周震云图后，结合国内60台MDCB5型仪器监测资料，就可以提出下一周内国内哪些地区可能发生有关地质灾害的具体位置地震、地质滑坡、矿难、空难。然后将这种研究结果反馈到空难研究中心和国内各地地震危险区、各矿业集团、各地地质滑坡监测中心进行研究。,各地震危险区监测中心每周三接到国家地震子系统意见后，结合本地区MDCB6型仪器监测的情况，就可以判断出本地区有无震情，何时地震发生。,2010年3月5日京津唐周围地区震情跟踪意见绝密,假如3月6日发生的两次不是4级地震，而是6-7级地震，这样用电子邮件的形式向当地政府汇报能起到预报效果吗,各矿业集团负责安全生产监测中心每周三接到国家地震子系统意见后，结合本地区MDCB6型区域应力场监测仪监测的情况，经过与各矿局部应力场监测仪监测的资料，通过会商，就可以判断出集团所辖各矿下一周内能否安全生产，是否需要采取何种安全防范措施，避免矿难发生。,每周三各地区地质滑坡监测中心接到该研究成果后，就可以结合本地区安装的MDCB5型大区域应力场监测仪、MDCB6型区域应力场监测仪对有潜在危险的山坡地段安装SHJ-1型山体滑坡监测仪的监测资料进行研究，结合最近几天气象部门的预报，就可以对可能发生地质灾害的地段，提前做出预警、预报。,SHJ-1型山体滑坡监测仪在地质灾害发生前的异常特征。2007年1月21日陕西蓝田302国道发生大面积地质滑坡，发生前，在17日蓝田地震局MDCB6型临震信息监测仪监测到该滑坡的前兆信息，煤科总院等地的有关仪器监测到西安地区地应力的变化，所以在1月18日笔者向西安市地震局做了最近几天西安地区可能有地震发生的震预报。结果21日蓝田302国道发生大面积地质滑坡。,该图是仪器监测到滑坡发生前的前兆特征图形。,图7仪器监测到滑坡发生前的前兆特征图形,这种图形特征也是该地区发生小地震的图形特征。2010年6月以后，西安地区发生的9次小地震之前2、3天，研究人员都是依据这种临震信息提前做了有小地震的预报。,利用各大区域应力场的变化预报某地区可能发生矿难或地质灾害的实例就太多了，下面是其中几例。,图8利用各大区域应力场预报某地区可能发生矿难或地质灾害的实例,图8利用各大区域应力场预报某地区可能发生矿难或地质灾害的实例,图8利用各大区域应力场预报某地区可能发生矿难或地质灾害的实例,图8利用各大区域应力场预报某地区可能发生矿难或地质灾害的实例,图8利用各大区域应力场预报某地区可能发生矿难或地质灾害的实例,图8利用各大区域应力场预报某地区可能发生矿难或地质灾害的实例,图8利用各大区域应力场预报某地区可能发生矿难或地质灾害的实例,图8利用各大区域应力场预报某地区可能发生矿难或地质灾害的实例,图8利用各大区域应力场预报某地区可能发生矿难或地质灾害的实例,图8利用各大区域应力场预报某地区可能发生矿难或地质灾害的实例,图8利用各大区域应力场预报某地区可能发生矿难或地质灾害的实例,图8利用各大区域应力场预报某地区可能发生矿难或地质灾害的实例,图8利用各大区域应力场预报某地区可能发生矿难或地质灾害的实例,图8利用各大区域应力场预报某地区可能发生矿难或地质灾害的实例,在上述预报图中，人们看到每周都有几个地区属于误报，怎样克服这个缺欠呢这就是在具有潜伏着山体滑坡的地段安装SHJ-1型山体滑坡监测仪器，与大区域应力场、区域应力场的变化进行综合研究，就可以克服来自国家地震预报子系统提供的信息中对本地区地应力判断中那些虚假的成分。,5．结论,上述认识和实践，一改人们按地区各自为“政”、头疼医头、脚疼医脚的研究思路、技术手段和工作方法。个人自选研究课题与立国家研究项目不同，无人问津这样的研究成果，所以尽管理论来源于实践，实践又验证理论这是一个常识。但对于一个基础理论创新的科研成果，它自然需要人们对其有一个漫长的认识过程，但这个过程是需要国人付出几万、几十万人民的生命和鲜血才能得到。如何缩小这种血淋淋的数字，还有赖于各位领导、专家仁者见仁、智者见智。,谢谢,谢谢,
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