1、地质灾害文献综述一、引言2008年5月12日14时28分，四川汶川发生里氏8.0级强烈地震。汶川大地震不仅震级高、释放能量大、破坏力强、波及面广，而且由于强震发生在四川盆地西部地质环境原本就比较脆弱的中、高山地区，因而触发了大量的崩塌滑坡地质灾害，其数量之多、分布之广、类型之复杂、破坏之巨大，举世罕见。我国是世界上地质灾害最严重的国家之一。每年因地质灾害造成的直接经济损失占自然灾害总损失的20%以上，直接影响了人民的生活，制约了社会的可持续发展。1976 年，前国际工程地质协会主席Arnould 教授在发表的题为“地质灾害保险和立法及技术对策”一文中提出了“地质灾害(geological ha
2、zard)”一词，他把滑坡、崩塌、泥石流、地震灾害看成是一种地质灾害。1987 年12 月11日第42 届联合国大会通过的第169 号决议把20 世纪的最后十年确定为“国际减轻自然灾害十年”(International Decade for Natural Disaster Reduction，IDNDR)行动计划之后，地质灾害一词频繁出现于专业文献及新闻媒体。地质灾害一词共有三种表达方式:geological disaster，geological hazard，geo-hazard。地质灾害是自然灾害的一种，地质灾害是指造成人类生命财产损失和环境破坏的地质事件，上世纪中叶以来，我国工程地质
3、灾害发生的数量、发生频率以及地质灾害造成的经济损失等都呈明显上升趋势。二、国外地质灾害研究概况20世纪60年代以前，地质灾害研究方法及理论不很成熟，地质灾害工作主要局限于灾害形成机理、分布规律及趋势预测研究，重点调查分析灾害的形成与活动过程，具有浓厚的工程地质色彩。基本以地质灾害调查及风险评价居多，重点通过地质历史背景，地质灾害详细情况分析研究地质灾害形成条件及形成机理；由地质灾害历史及地质灾害遗迹恢复地质灾害发生的时间演化规律及其影像范围。70年初期，法国专家提出了ZERMOS法进行滑坡危险性分区研究，该理论认为滑坡的空间分布不是单因素所能控制，因此需要两个及两个以上的因素控制其发育，并利用
4、两种主控因素建立了滑坡分区的数学模型，对法国局部山区进行了滑坡危险性分区研究。20世纪70年代以后，随着地质灾害的频繁发生以及对社会安定及经济的严重影响，国外一些发达国家，在灾害研究方面拓展了研究领域，在继续深入研究地质灾害形成机理的基础上，开始进行地质灾害评估方面的工作。美国1969年首先由土地保护部提出由矿山地质处执行对加州的地震、滑坡等十种地质灾害进行风险评估。该研究从地质灾害形成发育条件出发，选择了岩性、构造、地貌、降雨、斜坡类型、地质灾害发生频率等作为评价因子，将区域自然地理单元划分为高发区、中发区、低发区，以及高易损区、中易损区和低易损区6种类型。其使用方法为多因子综合评价方法，使
5、得对地质灾害的研究从定性描述向定量化方向前进了一大步。20世纪80年代以后，由于计算技术的发展及岩土力学性质研究的进展，各种复杂的数值计算方法广泛地应用于坡体研究。1986年Flac的出现，为坡体分析提供了一种极其有效的方法，它不但可以处理大变形问题，而且可以模拟某一软弱面的滑动变形，能真实反映实际材料的动态行为，被公认为是岩土力学数值模拟行之有效的方法。国外关于地质灾害研究多集中在模型的建立和计算机实现上，如“3S”在地质灾害的监控与可视化、数字减灾系统DDRS(Digital Disaster Reduction System)等方面的应用。DDRS 是利用遥感技术(Remote Sens
6、ing)、全球定位系统(Global Position System)、地理信息系统(Geographic Information System)和计算机网络技术，用数学和物理模型来数字仿真，模拟灾害发生传播的全过程。从总体上讲，国外对地质灾害的研究主要体现在以下几个方面:（1）从更深更广的角度，借助现代先进的科学技术手段和方法深入系统研究地质灾害的致灾机理，继续加强对单体地质灾害的特征、分类、成因机理、预测预报以及防治处理等方面的深入研究；（2）重视灾害制图技术方法和“3S”技术的应用，采用现代技术(如3S 技术)对中小流域地质灾害进行区域性评价，查明地质灾害时空分布规律，划分地质灾害危险性
7、等级，同时将此危险性等级与土地资源的可利用性和土地售价联系起来，使地质灾害研究成果直接为公众服务；（3）典型地区区域地质灾害预警系统和灾害管理信息系统建设取得显著进展，美国地质调查局与气象局合作；（4）地质灾害研究成果的经济效益可观，能够实现成果社会共享，为社会经济服务，部分发达国家(如日本)已将地质灾害的防治工作与城市的绿化工作有机地结合起来，防护工程要求不但要有效地防治地质灾害，还要能美化环境，使防护工程成为一道独特的风景。三、国内地质灾害研究现状我国地质灾害研究历史久远，但早期的研究主要局限在灾害现象及破坏损失情况的统计描述上。20世纪80年代前，地质灾害研究主要局限与地质灾害分布规律、
8、形成机理、趋势预测等方面的分析，研究基础基本上依附于水文地质、工程地质及构造地质和有关研究工作。研究地区主要集中停留在铁路、公路沿线以及其他工程建设区崩塌、滑坡和泥石流等地质灾害发育区。80年代后，“八五期间”我国的地质灾害调查工作才全面开展。地质灾害研究可是突破传统的研究方式，研究水平不断提高，在对灾害的类型、特征、影响因素、分布状况和区域发展规律做了深入的研究的基础上，提出了许多新的理论和观点。其中，张春山、张业成、马寅生等选取崩滑流的发育密度、地形地貌、地质条件、气候条件、植被条件、人为条件等地质灾害的基础条件、地质灾害的激发条件作为危险性要素，并将各要素的概化数据进行归一化处理，使危险
9、性指数的计算结果界于O，1之间，运用灰色关联分析方法确定各因素的权重值。在此基础上，利用危险性指数建立崩塌、滑坡、泥流等地质灾害危险程度的数学模型，对我国全国范围内地质灾害进行危险性区划。其中亦有张业成等针对我国崩塌、滑坡、泥石流和岩溶塌陷等灾害，建立了地质灾害危险性指数评价模型和危险性评价分析模型并研绘了地质灾害强度分布图和区划图。20世纪60年代，我国在坡体工程稳定性研究方面也取得了丰硕的成果，如岩体结构理论及相应的边坡岩体稳定性分折的岩体工程地质力学方法等。结构面对边坡稳定性的控制作用开始受到人们的重视，并初步形成了岩体结构的观点；并在应用赤平极射投影的基础上，提出了实体比例投影方法，用
10、以进行边坡块体破坏的计算，定性评价边坡的稳定性。同时，我国一些学者开展了大型野外岩体力学试验，使岩质边坡稳定性的研究更加深入。20世纪70年代着重于边坡的破坏机理研究，提出了累进性破坏的观点及边坡变形破坏的机制模式，将边坡的形成演化机制与其变形破坏的全过程联系了起来，从而使边坡稳定性问题的研究步入了地质分析和岩石力学分析相结合的时代。在破坏机理研究方面，至今已提出了多种观点，如王兰生(1994)提出的斜坡变形的6种主要模式，即：蠕滑一拉裂、滑移一压致拉裂、滑移一拉裂、弯曲一拉裂、塑流一拉裂和滑移一弯曲，以及斜坡失稳的3种基本破坏方式，即崩落(塌)、滑落(坡)和(侧向)扩离；孙广忠提出了“岩体结
11、构控制论”观点。20世纪90年代，科学工作者们对我国地质灾害的类型、特征、影响因素、分布状况和区域发展规律等进行了深入的研究，提出了许多新理论、新观点。特别是定量化方法，如灰色系统模型、遗传算法、元胞自动机和BP 神经元等大量用来对地质灾害的研究和治理，为地质灾害的研究发展提供了有力的依据。可以看出我国地质灾害的研究已经趋向于定量化、可视化。但是与发达国家相比，无论是系统技术水平还是实际应用情况都有一定的差距。目前对于地质灾害的研究一般包括：基础的地质灾害调查、地质灾害风险评价、综合评价三个部分。基础调查内容包括：地质灾害发育特征、分布规律、形成机理等。风险评价内容包括：地质灾害稳定性分析及评
12、估、危险性分析及评估、数据库的建立及风险管理等。综合评价则是对地质灾害从全面进行调查、分析、研究和评价。总体来讲，我国在地质灾害研究方面取得了不少成绩，主要体现在以下方面:通过大规模的调查研究，基本查明了我国地质灾害的总体发育分布规律，对地质灾害的形成演化机制有了较清楚的认识，且在某些方面走在世界前列；开始进行全国性的“县市地质灾害调查”，以县为单位逐步调查全国地质灾害情况，并建立相应的管理信息系统和以“群测群防”为主的监测预警系统，其中，三峡库区地质灾害监测预警信息系统建设相对最为完善；在地质灾害评估和地质灾害防治监测技术方面取得了长足的进步，对地质灾害的描述也逐步从定性向定量、从线性向非线
13、性方向发展；新技术新方法在地质灾害研究，特别是在监测预警和防治技术中的应用取得了一定的进展。我国的地质灾害研究还存在不少问题，主要体现以下方面：（1）地质灾害调查识别技术尚需完善,目前，全国地质灾害分布状况与危害程度尚未完全查清，对地质灾害发生时间、地点的了解较为盲目，缺少一套快速调查和评价的高新技术方法,当前的地质灾害调查多限于当某一地段或某一地点发生或已经发生某种类型的地质灾害后，对相关灾害体进行调查和整治处理；（2）地质灾害理论与方法不够成熟，目前还没有一种成熟的、真正经得起大量实践检验的地质灾害预测预报理论和地质灾害决策管理系统，因此极大地阻碍了我国地质灾害的预防和决策管理；（3）质灾害监测和防灾新技术、新方法的推广应用不够，目前，地质灾害监测技术大多还依靠精度低、效率低、成本高的常规手段，对近年来发展起来的自动化程度高、精度高、相对成本小的新技术、新方法(如高精度全球定位系统GPS,高精度干涉综合孔径雷达遥感INSAR 以及激光监测技术等)的推广应用不够。同时，对工程造价低、施工简便、抗灾和防灾效果好、可靠性高的新技术、新方法的研究还有待进一步加强；（4）地质灾害信息系统建设方面，目前我国许多部门都已建成或开始筹建了各自的灾害信息管理系统与减灾辅助决策系统，但其内容相互之间有很大差别。
