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地面塌陷监测技术研究综述摘要：随着岩溶区土地资源、水资源和矿产资源开发以及工程建设等人类活动作用的不断增强由此引发的岩溶塌陷灾害频繁发生造成的岩损失越来越大已成为溶区城市的主要地质灾害严重妨碍城市经济建设与发展本文就地面塌陷监测技术进行了总结。关键词：地面塌陷；监测技术；研究现状；光导纤维TDR1引言近年来随着岩溶区土地资源、水资源和矿产资源开发以及工程建设等人类活动作用的不断增强由此引发的岩溶塌陷灾害频繁发生造成的损失越来越大已成为岩溶区城市的主要地质灾害严重妨碍城市经济建设与发展。岩溶塌陷的形成通常必须具备三个条件[1]：下部有岩溶地层有溶蚀的空间（溶洞或土洞）为地下水和塌陷物质提供存储场所或通道；上部有一定厚度的盖层盖层可以是基岩也可以是松散土层；其三是产生岩溶塌陷的主导因素-致塌作用力。由于岩溶塌陷的产生在时间上具突发性在空间上具隐蔽性[2]采取地面常规监测手段来监测预报岩溶塌陷的产生非常困难。因此选择有效的监测方法对于岩溶塌陷的预测预报具有重要的意义。2塌陷监测技术目前岩溶土洞塌陷监测方法归纳起来可分为直接监测法和间接监测法两类[3]。直接监测方法就是通过直接监测地下土体或地面的变形来判断地面塌陷的方法如监测地面沉降、地面和房屋开裂等常规方法以及地质雷达、浅层地震、高密度电法以及光导纤维（BOTDR）等监测地下土体变形的非常规方法。间接监测方法主要有岩溶管道系统中水（气）压力的动态变化传感器自动监测技术。由于塌陷具有突发性经过多年的研究和实践发现采用监测地面沉降、地面和房屋开裂的方法来监测塌陷效果并不好而采用地质雷达以及光导纤维等直接监测和岩溶管道系统中水（气）压力的动态变化传感器自动监测的间接监测技术所取得的效果较好。2.1直接监测方法2.1.1地质雷达监测技术[4]（1）监测原理地质雷达的工作原理由发射天线向地下发射高频电磁波通过接收天线接收从地下不同电性界面上反射回来的信号该方法适用于探索洞穴不宜用来监测地面塌陷。2.1.2浅层地震根据利用地震波的类型不同浅层地震基本的方法有反射波法、折射波法、面波法。浅层地震法在监测地面塌陷时用得较少主要由于地震波场复杂而且不能动态实时连续化监测。2.1.3高密度电法高密度电阻率法在国外称为多电极电阻率法与常规电阻率法没有本质的区别只是实现了野外测量数据的快速、自动和智能化采集。通过一次性布设数十根电极如图3进行不同方式的测量。2.1.4光导纤维监测技术TDR技术监测岩溶土洞（塌陷）的原理主要是断点测量就是通过同轴电缆与水泥砂浆胶结在可能发现土洞（塌陷）地段水平布置同轴电缆在上覆土层荷载的作用下当土洞发育到一定规模时同轴电缆水泥砂浆将断裂折断同轴电缆通过检测TDR电缆的特征信号就可判断出土洞的确切发生位置如图1。目前具有分布式可用于持续监测远程控制准确定位土洞（塌陷）位置的方法有基于同轴电缆的TDR技术和基于光纤的传感技术（如BOTDR、BOTDA、OTDR）[56]。TDR技术用于定位滑动面的方法是可靠的准确的但其可靠性与同轴电缆类型埋设方法关系较为密切因此蒋小珍[7]等人组成的究小组在2006年开展了TDR技术用于岩溶塌陷监测的研究工作主要通过室内试验与野外试验相结合的方法研究同轴电缆的选型及埋设技术。光导纤维监测技术既能对早期的土层小变形作出反应又能对中后期土层的大变形（如垮塌）作出反应。因此可利用光导纤维技术对土体内部的变形量进行监测来预报塌陷尤其适用于线状工程如岩溶区高速公路塌陷监测中。实际使用过程中根据要求沿公路将光纤按一定的深度间隔铺设于路基以上路面以下当公路投入使用后即可不断获得路基不同位置的土层垂直变形情况从而判断公路可能发生塌陷的时间和位置。尽管光纤监测技术在塌陷监测应用上还不成熟但从光纤监测技术在滑坡变形监测应用上所取得的成果看[8]光纤监测技术在塌陷监测预报工作中运用前景应该是光明的。2.2岩溶塌陷间接监测方法2.2.1基于岩溶管道裂隙水（气）压力监测的触发因素监测法室内岩溶塌陷模拟试验表明频繁的地下水（气）压力的变化会造成第四系土层的变形破坏。当水（气）压力变化或作用于第四系底部土层的水力坡度达到该地层土体的临界值第四系土层就会发生破坏进而产生地面塌陷。因此通过监测地下水（气）压力的变化可以对岩溶塌陷进行监测预报。3结论尽管岩溶塌陷的形成机理非常复杂其发生具有突发性和隐蔽性但根据不同的情况选择合理的监测方法岩溶塌陷仍是可以监测和预报的。（1）对于高速公路等线状工程可采用