近年来,我国经历了汶川地震、舟曲特大山洪泥石流等特大灾害的考验,并成功实施了灾后重建中的地质灾害防治工程;三峡库区地质灾害防治和监测预警取得了显著成效,推动了地质灾害防治理论和技术的发展。    我国地质灾害防治工作形势依然严峻,任务艰巨。4月11~12日,以“地质灾害科技减灾”为主题的第六届全国地质灾害与防治学术会议在北京举行。会议强调,地质灾害防治理论要在创新与争鸣中得到发展和提升。无疑,地质灾害科技理论如何支撑防灾减灾,成为专家和与会代表们关注的焦点。    我国地质灾害防治形势严峻,重点工作领域灾害调查与成灾规律研究是当务之急     国土资源部地质环境司副司长陶庆法说,我国地质灾害防治工作形势依然严峻,任务仍然艰巨。2013年第一季度,全国发生地质灾害329起,造成145人死亡,直接经济损失3.7亿元,死亡人数较去年30人增加383%,直接经济损失较去年的0.73亿元增加了409%。    他表示,当前地质灾害防治工作的重要任务是贯彻落实《国务院关于加强地质灾害防治工作的决定》。总体思路是“调查评价当先,科学规划跟进,全面监测预警,重点治理搬迁,强化应急避险,依靠科技创新,加强宣传培训”。以建立健全地质灾害调查评价、监测预警、防治和应急四大体系为核心,强化地质灾害防范意识和能力,全面提高我国地质灾害防治水平。    主要包括:按照“深入查、全面防、重点治”的工作要求,全面落实地方人民政府防治地质灾害的主体责任,将属地管理、分级负责、地方政府主要责任人负总责的责任制落到实处;按照“谁诱发,谁治理”、“谁建设,谁负责”的原则,推进建设项目地质灾害危险性评估和治理制度,全面落实建设单位的主体责任;进一步健全完善法规标准,修订地质灾害防治条例,健全完善配套法规制度建设,加快地质灾害调查评价、危险性评估与风险区划、监测预警和应急处置、治理工程勘查设计施工监理等技术标准的制订和完善;大力加强理论研究、技术研发,依靠科技防灾减灾;大力开展宣传普及教育和应急演练,提高群众的防灾减灾意识和自救互救能力。    对此,中国地质调查局水文地质环境地质部处长李铁锋介绍:到2020年,将显著提高我国地质灾害易发区中比例尺调查工作程度,深化全国性和区域性地质灾害发育规律的认识,建立较完善的监测预警网络和信息平台,深化技术方法研究,支撑“四大体系”建设,服务国家防灾减灾战略和生态文明建设。    重点加强五个工作领域的研究工作。一是崩塌、滑坡、泥石流灾害调查与成灾规律研究。在云贵高原、川西、湘西、鄂西、秦巴山地、黄土高原中东部等地质灾害高发区开展小流域地质灾害调查与早期预警和山区城镇地质灾害勘查与风险评价。二是重点地区岩溶塌陷调查。在广东、广西、湖南、湖北、贵州、安徽以及河北、山东等岩溶塌陷高易发区开展岩溶塌陷调查,完成极高易发区及高风险区15万岩溶塌陷调查。三是地面沉降调查与监测。完善长三角、华北平原、汾渭盆地地面沉降监测网络,开展珠三角、东北平原、江汉—洞庭平原等地区地面沉降调查,基本查清全国地面沉降状况。四是重要工程区主要活动断裂及其灾害效应调查。在滇中地区、藏中南地区、关中地区、首都圈等活动断裂带,围绕国家重大工程建设,开展活动断裂、重大工程地质问题和地壳稳定性调查评价,分析活动断裂带地质灾害效应研究。五是监测与防治技术研究与仪器研制。研制实用高效的光纤传感、低空遥感、高密度电法、微震、声波等地质灾害监测仪器,开发简易、便携群测群防监测设备,开发监测仪器网络监控系统;开展格构锚固等治理工程技术、优化设计方法等研究,研制应急处置设备等。大型滑坡监测预警仍是世界性难题,难在如何早期识别灾害     地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室主任、成都理工大学的黄润秋教授非常关注大型滑坡的监测预警。他说,大型滑坡发生之前,斜坡通常都具有一定时期的变形破裂演化过程,也就是时效变形特征斜坡的变形破坏总是不良地质条件的响应。而且,变形破坏的模式或机理总是取决于不良地质结构的组合特征。因此,可以通过对斜坡变形破坏机理的分析,建立斜坡发生不同类型变形破坏所对应的地质结构条件及其特征指标,实现斜坡早期行为的识别。    斜坡在形成和开挖过程中,由于卸荷效应,必然会产生一定量级的变形响应和伴生的破裂现象。关键是要认识这种变形的性质及其对边坡稳定性的涵义。    大量事例表明,斜坡的变形,具有两种基本性质:一是“表生改造型”的变形和破裂:即边坡形成过程中,伴随河谷下切或边坡开挖,应力释放,从而驱动边坡岩体产生变形和破裂,以适应新的平衡状态,这个过程称之为表生改造。这个阶段驱动边坡变形和破裂的动力是边坡开挖引起的内部应力释放,可以称为“释放应力”。二是“时效性质的变形”。当边坡完成表生改造而形成新的应力场体系后,边坡的应力场将转为以自重应力场为主的状态。这时,边坡可能有两种走向:一是由于没有进一步变形的条件从而形成新的稳定结构而处于平衡状态;另一种走向就是边坡内存在不良的地质结构,边坡将在自重应力的驱动下,继续发生随时间的变形破裂过程,这个过程称之为时效变形。显然,这个阶段驱动边坡变形、破裂甚至破坏的“动力”是边坡的自重。最后,随着“时效变形”的发展,边坡将进入潜在滑动面累进性破坏、滑动面贯穿、滑面形成为特征的累进性破坏阶段。    黄润秋认为,边坡岩体的“表生改造”和“时效变形”是边坡稳定性地质——力学行为的两个重要方面。理论上,边坡经表生改造进入时效变形,再由时效变形进入最终的破坏阶段,严格说来,这是任何一个边坡演化都将经历的三个阶段。因此,时效变形在大型滑坡形成演化过程中具有突出重要的地位。    那么,什么样的边坡表生改造变形后可能进入时效变形呢?显然这就是“早期识别”需要解决的科学问题。    黄润秋表示,理论上,任何边坡都会在经历以上的三个阶段后破坏,代之一轮新的边坡,新的演变。但是,从是否具有工程地质意义的角度来讲,边坡的演化能否进入时效变形阶段,进而破坏,主要还取决于边坡的不良地质结构特征和边坡的行为表现。但是,针对具体边坡,如何判定控制性的地质条件及其状态或指标特征,是非常困难的,需要不断学习,特别是向“灾难”学习,从灾难中获得知识。    “大型滑坡的发生绝不是偶然的,而是边坡不良地质结构的必然响应。大型滑坡的发生也不是一蹴而就的,而是具有不同时间尺度的变形破坏演化过程。因此,以变形破坏机制为引导,抓住边坡的不良地质结构和出现的变形破裂迹象,是可以对大型隐蔽性滑坡进行早期识别的。”建设三峡库区大型地灾综合试验场是解决重大地灾关键难点问题的有效手段     来自中国地质大学(武汉)的唐辉明教授阐述了建设三峡库区大型地质灾害综合试验场的三个意义:地质灾害防治基础科学问题研究不可或缺的手段,解决重大地质灾害关键难点问题的有效手段,建立基于演化过程的滑坡防治理论的重要途径。    滑坡预警与防治的依据是某一时段的位移——时间曲线或特征参量,基本未考虑或无法考虑滑坡的演化进程。目前,滑坡演化过程与阶段研究在大水位波动、高地应力强烈卸荷条件下演化过程与阶段研究进展不大,尤其缺少实体实验验证。特别是滑坡具有主导因素控制下的多场演化特征,单纯依据位移—时间关系,在理论和应用上有明显的缺陷。    因此,唐辉明认为,滑坡演化过程与阶段研究及其相对应的勘察、监测,是实现滑坡预测和防治的根本之路。多场特征信息是实现滑坡演化过程与阶段划分的有效手段,不同的演化机理多场中各场表现强弱不同。滑坡演化过程与阶段研究,主要采用工程地质理论、方法和技术等综合研究手段,多场特征信息的获取、辨识、工程地质融合等,是滑坡演化过程与阶段划分的关键。    针对演化过程与阶段确定的“滑坡演化机理和演化模式不确定、未找到演化信息与演化过程或阶段的关系、缺乏有效的演化信息扑捉方法与相关技术、获取到的演化信息太少无法判断演化阶段”等主要困难,基于演化过程的滑坡防治研究主要开展一个理论和三项技术的研究:一个理论就是基于演化过程的滑坡防控理论;三项技术包括滑坡多场特征信息的勘察与监测新技术、基于滑坡地质灾害演化阶段判识的预测预警系统、基于滑坡-抗滑结构相互作用机理的防治技术。    三峡库区滑坡大型综合试验场是地质灾害野外大型综合监测试验基地。该基地集滑坡、崩塌和流域地质环境野外试验、监测于一体,在世界上首次在大型水库滑坡体中开挖隧洞群开展科学实验和长期监测工作,是野外大型地质灾害综合试验场的创新。地裂缝研究难题多,探测和监测困难、减灾技术不成熟     长安大学地质灾害防治研究院教授彭建兵介绍,地裂缝是一种地表土层成带破裂的地质灾害现象,世界多发,美国西南部等地尤甚。我国大华北和华东地区地裂缝“遍地开花”,达1000余条,造成数百亿元的经济损失。    目前,地裂缝研究难题多,成因复杂且争议大,探测和监测困难、减灾技术不成熟。国外以美国西南部和墨西哥较为典型,但研究工作主要停留在调查与评价层面上。国内外研究深度明显不够,属世界减灾研究难题。    自20世纪70年代中后期,我国几个新构造活动区域相继发生较大规模的地裂缝灾害,主要发育在陕、晋、冀、鲁、豫、皖、苏七省,约占全国地裂缝总数的90%以上,集中发育在汾渭盆地、华北平原和苏锡常地区。特别是西安的14条地裂缝等间距排列,覆盖面积达250平方公里,活动时间之长、规模之大,国内外罕见。西安地裂缝研究已有30多年,但仍有一些关键问题亟待解决,如地裂缝分布及活动规律不明,构造成因争论不定,地裂缝的工程灾害行为认识不清,大规模城市建设与地裂缝危害的矛盾日益突出,特别是城市生命线工程的地裂缝减灾难题还很多。    围绕这些重大问题,长安大学地质灾害防治研究院在西安持续开展了20余年的研究工作,取得了一些成果。发现与西安地裂缝成因相关的四个重要地质现象,揭示了西安地裂缝的时空发育规律;开发了GPS与InSAR融合监测地裂缝的新技术,精准地监测着西安地裂缝的动态变化;提出了构造控缝、应力导缝和抽水扩缝的地裂缝耦合成因理论,破解了西安地裂缝成因之疑;突破了地铁工程地裂缝减灾关键技术,解决了西安地铁隧道防治地裂缝的技术难题;解决了西安地裂缝综合减灾技术难题,形成了城市地裂缝减灾技术示范。    彭建兵说,看似简单的地裂缝,却有着深深的奥秘。在理论上,我们需要回答一些关键性问题:地裂缝如何回应地壳深部构造运动?地裂缝如何回应区域构造块体运动?地裂缝如何响应地震活动?地裂缝如何响应人类水事活动?内外动力如何耦合形成地裂缝?什么样的工程影响地裂缝的变化?怎样把握地裂缝的动态变化?如何才能减轻地裂缝灾害……据他介绍,长安大学地质灾害防治研究院也形成了地裂缝研究工作的一些想法:    在规律认知方面,研究中国地裂缝时空分布规律、中国地裂缝区域分布与地质环境的关联机制、中国地裂缝群集发育与现代构造变动的联系、中国地裂缝发育与人类活动的耦合规律、中国地裂缝成因分类与成灾模式。在理论突破方面,研究水—土—力动态耦合致裂理论、地裂缝成生演化动力学理论、地裂缝地面沉降链生演变理论、地裂缝工程灾变力学理论、地裂缝灾害防控理论。技术创新方面,研究隐伏地裂缝精细探测技术、地裂缝高精度监测预警技术、地裂缝风险控制与管理技术、地裂缝成因与致灾虚拟再现技术、地裂缝减灾关键技术。在应用服务方面,研究城镇地裂缝综合减灾对策、长输生命线工程地裂缝减灾措施、城市地下工程地裂缝减灾应对措施。加强风险管理和能力建设,研发防治新技术与新方法     中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所研究员崔鹏认为,特大泥石流灾害的主要特征是频率低、规模大和链生机制。特大泥石流存在物源供给、沟道级联溃决和动床侵蚀三个特点并形成放大机理,特大泥石流减灾应加强低频泥石流的判别与监测预报,采用基于动力过程的泥石流风险评估方法,基于过程调控的泥石流治理工程,以及非工程措施的风险管理方法对策。    现在的城镇规划和建设中,部分城镇发展挤占行洪通道,压缩泥石流排泄空间,减少排泄能力,大量人口居住在危险区,部分工程建设缺乏对灾害风险的充分认识,施工设施和生活区没有避开高风险区,特别是部分地区灾害监测预警体系不健全,未能及时报警,临灾预案工作不够,群众防灾意识和避灾知识不强,临灾应对缺少有效组织。    “特大泥石流减灾应加强低频泥石流的判识和监测预报,强化基于动力过程的泥石流风险评估方法和基于过程调控的泥石流防治技术及非工程措施泥石流风险管理方法。”他说。    水利部防洪抗旱减灾研究中心研究员、来自中国水利水电科学研究院程晓陶说,在现代社会中,尽管我们已经采取了许多有效的措施,但灾害风险仍然呈增长态势。风险分析为我们把握灾害风险的演变规律,积极采取有效的应对措施,加强灾害风险管理提供了必不可少的依据。以区域灾害系统为对象,基于风险三角形的理念开展风险分析,制定减灾对策等具有实践意义。应急预案的制定要建立在风险分析的基础上,通过全方位加强能力建设,才可能增强可操作性。只有体制机制不断完善,应对风险的能力建设不断加强,才能为社会提供可靠的防灾安全保障。    中国地质科学院探矿工艺研究所研究员胡时友介绍,近年来发展的地质灾害防治新技术与新方法也很多,例如微型组合抗滑桩快速加固技术、滑带注浆加固技术、预制高强预应力混凝土格构、锚索机械安装技术、滑坡防治中的快速成孔技术等。    但是,当前防治技术发展也存在一定的问题:一是当前地质灾害防治技术存在工程技术与地质体结合不足,防治工程设计的合理性、可靠性、经济性有待进一步优化。二是地质灾害防治技术集成不足,相关技术标准规范制定滞后。三是地质灾害应急处置的快速施工技术及设备还不能满足需求。四是防治技术研究与国家及地方地质灾害防治工程结合还不够紧密,防治技术的示范与推广还缺乏有效载体。另外,防治工程项目一般周期短,不利于开展针对性的研究;特别是新技术示范与推广,更需要主管部门、业主、专家及治理队伍的支持配合。 

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