范孝藝

摘要：我國震害頻發(fā)，由于我國地域遼闊，且西部多山區(qū)，由不良地質(zhì)作用引發(fā)的次生地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，其中滑坡是最為常見且危害最大的一種。對斜坡在外動力作用下的自身響應(yīng)規(guī)律的研究顯得至關(guān)重要。環(huán)境噪聲在20世紀80年代首次提出，并逐漸發(fā)展應(yīng)用于斜坡動力響應(yīng)規(guī)律研究領(lǐng)域。本文介紹了環(huán)境噪聲測試方法在斜坡動力響應(yīng)方面的發(fā)展趨勢。

一、前言

以往對斜坡動力響應(yīng)研究的數(shù)據(jù)一般來自于地震臺站，但是地震臺站建設(shè)成本高、建設(shè)周期長，儀器養(yǎng)護成本高。環(huán)境噪聲測試技術(shù)的出現(xiàn)填補了斜坡動力響應(yīng)的部分空白。環(huán)境噪聲測試技術(shù)具有環(huán)保，儀器輕便，測試結(jié)果可靠等優(yōu)點。但是環(huán)境噪聲測試技術(shù)在現(xiàn)階段仍處于初級階段，還有廣闊的前景待開發(fā)。

二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

環(huán)境噪聲自1989年由日本學(xué)者Nakamura[1]提出以后被專家學(xué)者們廣泛應(yīng)用于研究斜坡地震動響應(yīng)規(guī)律。環(huán)境噪聲的原理是根據(jù)地脈動對場地卓越頻率進行分析，不同的場地根據(jù)其不同的地層巖性，地形地貌會有不同的地震動響應(yīng)特性。在對該方法的應(yīng)用之中，研究人員發(fā)現(xiàn)該方法不僅可以探究場地剪切波速、場地覆蓋層厚度、卓越頻率，甚至可以從譜比分析曲線探究地下巖層橫向變化以及探究地基與結(jié)構(gòu)之間的相互相互作用影響[2-8]。黃俊閣[2]在對自貢西山公園進行環(huán)境噪聲測試后發(fā)現(xiàn)坡頂具有明顯的放大作用，斜坡中下部放大效果不明顯。歐劍鋒[3]對蘆山仁加斜坡測試?后發(fā)現(xiàn)斜坡頂部存在高頻放大效應(yīng)。雖然環(huán)境噪聲的出現(xiàn)時間并不長，但是吸引了大量專家學(xué)者的研究，受到了學(xué)術(shù)界廣泛認可。

三、環(huán)境噪聲測試方法

1、清除場地表面覆蓋土層，植物根系。

2、進行場地整平，保證環(huán)境噪聲傳感器平整貼合場地。

3、將傳感器長軸進行東西向放置，等待傳感器接收、記錄環(huán)境噪聲數(shù)據(jù)。測試人員遠離傳感器，期間禁止說話。環(huán)境噪聲測試儀器非常敏感，測試人員交流的聲音會影響測試數(shù)據(jù)準確性。

四、未來發(fā)展預(yù)測

環(huán)境噪聲儀器雖然相比于地震臺站便捷，但是目前環(huán)境噪聲的儀器仍有10-20斤，野外測量一般在人跡罕至的山區(qū)，山高路陡，人工背儀器影響工作人員爬山效率，身體平衡，存在一定安全隱患。而環(huán)境噪聲儀器的工作方式在陡峭山區(qū)更加不方便，經(jīng)常出現(xiàn)測點在滑坡區(qū)，而從山腳到滑坡區(qū)可能就需要走很長時間。為了更加便捷的獲取數(shù)據(jù)，結(jié)合目前熱門的無人機將是環(huán)境噪聲測試技術(shù)的突破口。

無人機具有搭載功能，可以搭載各種雷達傳感器，廣泛應(yīng)用于工程地質(zhì)行業(yè)。使用無人機搭載環(huán)境噪聲的傳感器具有可行性。目前新型的一體式環(huán)境噪聲測試儀器十分輕便，體積小。無人機定位技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)非常成熟，預(yù)先布置測量點，使用無人機將一體式環(huán)境噪聲測試儀器放置在預(yù)先布置的測試點位上。無人機飛行將大大減少工作的時間成本，避免了測試人員翻山越嶺只為測一兩個數(shù)據(jù)的情況出現(xiàn)。無人機測量也將杜絕測量人員交談，走動對測試數(shù)據(jù)造成的影響。

此種方法具有一定的局限性，因為受無人機技術(shù)的制約，此種環(huán)境噪聲測試將只能適用用于植被覆蓋稀少的地區(qū)。此種新技術(shù)視作對傳統(tǒng)的測試手段的補充，新型的儀器會廣泛應(yīng)用于大型滑坡發(fā)生的早期，特別是類似于“5.12”產(chǎn)生的諸多地震引起的滑坡，能有效測量到一手數(shù)據(jù)且保護測試人員的安全。

五、結(jié)語

我國是個地震頻發(fā)的國家，地震產(chǎn)生的次生災(zāi)害往往比地震造成的死亡人數(shù)更多。對斜坡動力響應(yīng)進行研究，提出對大型滑坡的預(yù)警，對大型滑坡做出早期識別，環(huán)境噪聲測試將為這一工作提供數(shù)據(jù)支撐。

隨著科技的進步，傳統(tǒng)地質(zhì)手段逐漸會被淘汰出歷史舞臺，地質(zhì)工作的方法和手段的進步對于解決實際工程問題，保障地質(zhì)工作者的安全有著直觀的影響。新的技術(shù)將大大解放生產(chǎn)力，節(jié)省測試人員登山時間。環(huán)境噪聲測試肩負著光榮的使命面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

參考文獻

[1]Yamazaki?F，?Ansary?M?A.?Horizontal-to-vertical?spectrum?ratio?of?earthquake?ground?motion?for?site?characterization[J].?Earthquake?Engineering?&?Structural?Dynamics，?1997，26（7）：671-689.

[2]黃俊閣，羅永紅，王運生，朱興貌，歐劍鋒，張躍躍，南凱.基于環(huán)境噪聲測試表征斜坡地震動響應(yīng)：以自貢西山斜坡為例[J].成都理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2020，47（01）：16-27.

[3]歐劍鋒.?基于環(huán)境噪聲測試及譜元法模擬研究東河口斜坡動力響應(yīng)[D].成都理工大學(xué)，2020.

[4]劉漢香，許強，范宣梅，徐鴻彪.地震動強度對斜坡加速度動力響應(yīng)規(guī)律的影響[J].巖土力學(xué)，2012，33（05）：1357-1365.

[5]劉漢香，許強，王龍，侯紅娟.地震波頻率對巖質(zhì)斜坡加速度動力響應(yīng)規(guī)律的影響[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2014，33（01）：125-133.

[6]?祁生文，伍法權(quán)，孫進忠.?邊坡動力響應(yīng)規(guī)律研究[J].?中國科學(xué)：技術(shù)科學(xué)（s1），?2003，?28-40.

[7]劉錚，李濱，賀凱，高楊，王晨輝.地震作用下高陡巖質(zhì)斜坡動力響應(yīng)規(guī)律研究[J].地質(zhì)力學(xué)學(xué)報，2020，26（01）：115-124.

[8]王文沛，殷躍平，李濱，馮振，閆金凱.不同坡角斜坡動力響應(yīng)頻譜特征研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2015，34（01）：121-128.

[9]夏坤，董林，李璐.黃土斜坡動力響應(yīng)特征分析[J].地震工程學(xué)報，2019，41（03）：694-701.

[9]王海云，謝禮立.自貢市西山公園地形對地震動的影響[J].地球物理學(xué)報，2010，53（07）：1631-1638.