·428 工程科学学报，第41卷，第4期 forecasted.An early monitoring and early warning index system based on dynamic,static,and environmental quantity indexes has grea- ter potential for effective engineering monitoring and disaster warning.However,this new early warning method and its tripartite early warning indicator system offers a foundation for better responses to rock collapse in high-risk regions,and thus can improve the current passive prevention approach of rock-block monitoring and reduce the casualties and property losses that follow instantaneous rock col- lapse.This paper provides an effective reference for researchers studying early warning systems and the prevention of brittle damage dis- asters such as collapse. KEY WORDS rock collapse:early warning:kinetic monitoring indicators;failure precursor in detachment phase;monitoring and early warning system 高陡边坡的瞬时崩塌破坏在岩土工程界最为常 自然扰动和采矿等人类活动的影响；张永兴等回分 见，但在监测中成功预警的实例却很少.其原因主 析了岩块体内张性地应力和岩腔发育深度对差异风 要是在边坡上的危岩体监测中，往往是通过静力学 化型岩体破坏的影响：王述红等@对边坡岩块体进 指标（如变形、应力等）或是环境量指标（如地下水、 行稳定性判别，发现危岩块体的划分必须满足3个 降雨量等)来进行监测.通过静力学指标，虽然可以 条件：具有出露面、几何可移动和稳定系数小于规定 识别其破坏，但是预警的时效性有待进一步商榷：而 值.陈洪凯等1针对砂岩和泥岩交互沉积地区 通过对诱发因素等环境量指标的监测预警，虽然可 的危岩崩塌灾害探讨了崩塌形成机制，基于损伤力 以识别其风险，但是预警的科学性和准确率存在一 学和断裂力学对岩块体主控结构面端部损伤特性、 定不足.因此这些指标在土质滑坡或泥石流等塑性 裂隙水压力作用下的疲劳断裂特性、岩体断裂稳定 破坏灾害的早期预警方面可以发挥一定作用，但 性分析方法、岩块体弹冲动力参数和拉剪型危岩发 是在崩塌等脆性破坏灾害的早期预警实现方面存 育过程等做了大量研究并进行相关试验，得出危岩 在一定差距，而发展与脆性破坏灾害相适应的监 破坏具有链式效应，这种链式效应导致岩块体破坏 测预警体系和预警方法，是实现崩塌早期预警的 通常具有群发性，出现链式效应的动力因素应该与 关键所在. 岩体破坏激振效应有关.Valentin等a通过对振动 国内外很多学者都对岩块体的崩塌破坏问题进 监测信号的频谱分析，得出不同的动力学参数（固 行了大量研究，并取得了阶段性成果.Srom与 有振动频率、振幅等)，揭示了动力学指标对岩石断 Korup)认为危岩破坏失稳及其运动致灾过程是不 裂的指示作用，建议可通过检测这种不连续性的存 断演化的动力学过程；Aref等回在对也门山区危岩 在，实现对不稳定岩体的表征 体及落石进行调查后，总结出该地区崩塌破坏的诱 这些丰富的案例研究表明，岩体的崩塌破坏在 发因素，并提出相应的加固措施；Freyssines和Ha- 发生脆性动力学破坏的过程中，也伴随着强度的实 tz)通过沉积地区的岩体崩塌灾害分析了高陡边 时退化叨.事实上，崩塌的核心是其主控结构面的 坡岩体的破坏机制；Huang等0认为对于不同的岩 损伤和断裂的扩展，因此如何识别其结构面的损 体须根据其赋存的地质环境差异和威胁对象不同， 伤并对其进行动态识别是崩塌破坏早期预警的关 应采用不同的防治等级和针对性的技术方法； 键.根据结构动力学理论，动力学监测指标与结构 Youssef等对Raidah悬崖公路旁边的岩质边坡进 体的物理性质有关.而结构发生破坏或损伤必先导 行稳定性分析，发现六处可能发生岩块体崩塌滑落 致结构体物理参数发生变化.因此，动力学监测指 的区域，后通过数值分析得出其中四处威胁公路安 标必然会在结构体发生损伤时产生变化9-0，同时 全，并提出相应的工程措施；Roym等使用地面激 基于振动的监测技术可以测得许多复杂结构损 光雷达对边坡岩块体进行了长期的时空变形分析， 伤1-四.这些理论研究和技术的发展为崩塌灾害 对发生高落石的9个区域进行变形监测，增加了对 安全监测与早期预警提供了新的技术思路.基于 岩落破坏前兆特征的认知：Wang等)对飞凤山的 此，本研究从监测指标、实验研究、应用技术开发等 某边坡岩体进行定量风险分析，通过对旱季和雨季 多个方面进行文献综述与分析，基于动力学指标监 发生的破坏的概率、波及范围等方面的评估，为当地 测对岩体崩塌灾害的损伤识别、动态稳定性评价等 管理者做出科学决策提供参考；许强等侧在对重庆 进行综述，提出适用于崩塌等脆性破坏灾害的新的 武隆鸡尾山特大型山体崩塌案例中研究发现，岩体 技术理论和监测指标体系，以便为崩塌灾害早期预 不仅赋存不良的地质构造，且长期受到来自岩溶等 警的实现提供参考.工程科学学报，第 41 卷，第 4 期 forecasted． An early monitoring and early warning index system based on dynamic，static，and environmental quantity indexes has grea￾ter potential for effective engineering monitoring and disaster warning． However，this new early warning method and its tripartite early warning indicator system offers a foundation for better responses to rock collapse in high-risk regions，and thus can improve the current passive prevention approach of rock-block monitoring and reduce the casualties and property losses that follow instantaneous rock col￾lapse． This paper provides an effective reference for researchers studying early warning systems and the prevention of brittle damage dis￾asters such as collapse． KEY WOＲDS rock collapse; early warning; kinetic monitoring indicators; failure precursor in detachment phase; monitoring and early warning system 高陡边坡的瞬时崩塌破坏在岩土工程界最为常 见，但在监测中成功预警的实例却很少． 其原因主 要是在边坡上的危岩体监测中，往往是通过静力学 指标( 如变形、应力等) 或是环境量指标( 如地下水、 降雨量等) 来进行监测． 通过静力学指标，虽然可以 识别其破坏，但是预警的时效性有待进一步商榷; 而 通过对诱发因素等环境量指标的监测预警，虽然可 以识别其风险，但是预警的科学性和准确率存在一 定不足． 因此这些指标在土质滑坡或泥石流等塑性 破坏灾害的早期预警方面可以发挥一定作用，但 是在崩塌等脆性破坏灾害的早期预警实现方面存 在一定差距，而发展与脆性破坏灾害相适应的监 测预警体系和预警方法，是实现崩塌早期预警的 关键所在． 国内外很多学者都对岩块体的崩塌破坏问题进 行了 大 量 研 究，并取得了阶段性成果． Strom 与 Korup［1］认为危岩破坏失稳及其运动致灾过程是不 断演化的动力学过程; Aref 等［2］在对也门山区危岩 体及落石进行调查后，总结出该地区崩塌破坏的诱 发因素，并提出相应的加固措施; Freyssines 和 Ha￾ntz［3］通过沉积地区的岩体崩塌灾害分析了高陡边 坡岩体的破坏机制; Huang 等［4］认为对于不同的岩 体须根据其赋存的地质环境差异和威胁对象不同， 应采用不同的防治等级和针对性的技术方法; Youssef 等［5］对 Ｒaidah 悬崖公路旁边的岩质边坡进 行稳定性分析，发现六处可能发生岩块体崩塌滑落 的区域，后通过数值分析得出其中四处威胁公路安 全，并提出相应的工程措施; Ｒoyán 等［6］使用地面激 光雷达对边坡岩块体进行了长期的时空变形分析， 对发生高落石的 9 个区域进行变形监测，增加了对 岩落破坏前兆特征的认知; Wang 等［7］对飞凤山的 某边坡岩体进行定量风险分析，通过对旱季和雨季 发生的破坏的概率、波及范围等方面的评估，为当地 管理者做出科学决策提供参考; 许强等［8］在对重庆 武隆鸡尾山特大型山体崩塌案例中研究发现，岩体 不仅赋存不良的地质构造，且长期受到来自岩溶等 自然扰动和采矿等人类活动的影响; 张永兴等［9］分 析了岩块体内张性地应力和岩腔发育深度对差异风 化型岩体破坏的影响; 王述红等［10］对边坡岩块体进 行稳定性判别，发现危岩块体的划分必须满足 3 个 条件: 具有出露面、几何可移动和稳定系数小于规定 值． 陈洪凯等［11--15］针对砂岩和泥岩交互沉积地区 的危岩崩塌灾害探讨了崩塌形成机制，基于损伤力 学和断裂力学对岩块体主控结构面端部损伤特性、 裂隙水压力作用下的疲劳断裂特性、岩体断裂稳定 性分析方法、岩块体弹冲动力参数和拉剪型危岩发 育过程等做了大量研究并进行相关试验，得出危岩 破坏具有链式效应，这种链式效应导致岩块体破坏 通常具有群发性，出现链式效应的动力因素应该与 岩体破坏激振效应有关． Valentin 等［16］通过对振动 监测信号的频谱分析，得出不同的动力学参数( 固 有振动频率、振幅等) ，揭示了动力学指标对岩石断 裂的指示作用，建议可通过检测这种不连续性的存 在，实现对不稳定岩体的表征． 这些丰富的案例研究表明，岩体的崩塌破坏在 发生脆性动力学破坏的过程中，也伴随着强度的实 时退化［17］． 事实上，崩塌的核心是其主控结构面的 损伤和断裂的扩展［18］，因此如何识别其结构面的损 伤并对其进行动态识别是崩塌破坏早期预警的关 键． 根据结构动力学理论，动力学监测指标与结构 体的物理性质有关． 而结构发生破坏或损伤必先导 致结构体物理参数发生变化． 因此，动力学监测指 标必然会在结构体发生损伤时产生变化［19--20］，同时 基于振动的监测技术可以测得许多复杂结构损 伤［21--22］． 这些理论研究和技术的发展为崩塌灾害 安全监测与早期预警提供了新的技术思路． 基于 此，本研究从监测指标、实验研究、应用技术开发等 多个方面进行文献综述与分析，基于动力学指标监 测对岩体崩塌灾害的损伤识别、动态稳定性评价等 进行综述，提出适用于崩塌等脆性破坏灾害的新的 技术理论和监测指标体系，以便为崩塌灾害早期预 警的实现提供参考． · 824 ·