Page 20 - 岩石力学与岩石工程学科发展研究报告

开采保驾护航的重要作用。结合系统的原理和构造，以及前期应用反馈，对系统升级；通过利用北

斗卫星通信系统替换全球移动通讯系统（GSM）网络通信系统、借助 ZigBee 通信方式和无线传感网
络技术开发应用面状数据采集传输技术、建立标准化的滑坡灾害预报方法及预警模式等手段，对系
统进行改进完善，最终升级为 SPRM–III 型系统，经灵宝罗山矿区和南芬露天矿区的应用实践证明，

SPRM–III 型系统在克服以往弊端的同时，工作效率显著提高，为滑坡灾害监测提供了更为充分的依
据和技术支持。在此基础上，通过实验室模拟研究，首先发现了“牛顿力突降，灾变发生”的实验
现象，证明 2 个块体相对运动的核心问题是构造带（面）上的牛顿力变化，从而建立了基于牛顿力
变化测量的双体灾变力学模型和数学表达，提出了牛顿力的测量方法，结合自主研发的牛顿力变化

远程监测预警系统，通过滑坡现场监测，在实践中证实了“牛顿力突降，滑坡发生”的科学现象。
近年来声发射（微震）监测技术能够及时发现岩体内部破裂，可作为评价岩体稳定性的重要监
测工具。盛谦等针对山区公路路基边坡点状分布、数量较多、规模相对较小且易受人类活动和环境

变化影响的特点，确立了以位移和降雨量为主的监测原则，基于 GPRS 技术建立单体边坡远程监测
硬件系统，采用 Visual C++网络编程技术，开发了地质灾害远程监测预报软件系统，保障了极端天
气下公路的安全运营。
光纤传感是近年来发展起来的一种分布式监测技术，这种方法在边坡工程监测领域有着巨大的

潜力和应用价值。朱鸿鹄等提出一种通过监测坡体应变分布来实现边坡稳定性评估的新方法，通过
一组边坡模型试验，采用布里渊光时域分析（BOTDA）技术，对坡顶加载过程中边坡模型不同深度

处的水平向应变进行连续监测。

2.5.2 地下工程监测技术

针对矿山、水利水电洞室、交通隧道等地下工程中的工程地质灾害问题，近几年来发展了系列的工

程监测技术与方法，主要包括针对地下洞室岩爆的微震监测技术、基于地球物理探测技术的隧道不良地
质体的超前地质预报方法、隧道的三维激光扫描技术等。
岩爆普遍存在于矿山和地下大型洞室的施工过程中，对现场人员和设备安全存在较大的安全隐

患。对岩爆的预测与控制是世界性难题，近几年来，国内学者对岩爆的分析和预测做了大量的研究
工作，在不同类型岩爆的特征、机制和规律等方面，有了更深的认识，代表我国的岩石力学与岩石
工程在岩爆研究方面取得了很大进展，代表了国际先进水平。

在大型地下水电洞室、矿山和隧道中，监测岩爆最有效的手段为微震，国内学者在这方面做了
大量的研究工作。现阶段主要采用微震、声发射、数字钻孔摄像和变形等对岩爆的孕育规律进行观
测。地下矿山监测岩体初期破裂引起的弹性波信号的应用可以追溯到 1942 年。矿山地震监测系统已
从早期的机械式，经由信号电子模拟系统，再到现在的全数字化地震监测系统；其监测数据处理和

分析功能也已从早期简单的脉冲记数和震幅记录，经由简单震源定位，发展到目前能够自动进行定
量地震学参数计算，并具有一定地震预测分析能力，同时可将矿山工程结构和地震数据三维可视化
综合集成，为矿山深部地震活动及其与开采响应研究提供有效监测。

潘一山等研制了一套国内首台具有自主知识产权的矿区千米尺度破坏性矿震监测定位系统，并在
北京木城涧煤矿的冲击矿压预测预报中得了应用，定位精度高。何满潮依据岩爆发生时的力学状态，
把岩爆分为应变岩爆和冲击岩爆两大类型，研发了应变岩爆力学试验系统和冲击岩爆力学试验系统，并

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