地质灾害

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5.2地声监测工作程序

项目管理、论文图1地声监测工作程序

a 自然条件和地质条件，包括水文气象，地形地貌，地层岩性，地质构造，地震和新构造运 动等。 b） 岩质滑坡、崩塌或泥石流的特征，包括规模、类型，形成条件和发育过程，变形或活动情 况等。 能满足监测点、网布设的地形图、地质图（含平面图、立面图和剖面图）和附近建设现状与规 划图。 d） 地质灾害所在区域的电力条件、网络条件、交通情况。 e）地质灾害所在区域噪声源，包括工厂、大型建筑、发射塔、高压电线等的分布情况。 2.3现场调查应核实前期收集资料的准确性、完整性，对于存在错误和未覆盖的内容，应在现场 查中予以补充更正。 2.4编制地声监测设计书，内容包括：任务来源和监测的重要性，自然条件和地质环境，地质灾害 特征、成因，地声监测方法，传感器选型，传感器布设，监测数据获取和分析方法，监测经费预算。 声监测设计书提纲参见附录A。 2.5监测成果应以月报或年报的形式报送委托单位，汛期或地声信号幅值、能量、持续时间等显

6岩质滑坡、崩塌微震监测

6.1.1监测用传感器的频率响应应覆盖监测对象微震信号的主频范围，岩质滑坡、崩塌微震 围可参考表4确定。

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表4岩质滑坡、崩塌微震主频范围

6.1.2在岩质滑坡、崩塌的微震主频范围内，监测仪器传感器的线性度误差不应大于1%。 6.1.3微震监测系统中的传感器、数据采集仪和监控数据分析软件还应满足附录B中表B.1中技 术指标的要求。 6.1.4微震监测系统宜采用允余系统设计方案，无穴余功能的传感器、数据采集仪、传输控制设备、 报警模块等必须配备已布设仪器总量20%且不少于1个的备品，长交期备品应增加到总量的30% 且不低于2个的备品，

报警模块等必须配备已布设仪器总量20%且不少于1个的备品，长交期备品应增加到总量的30% 且不低于2个的备品。 6.1.5应合理确定单分量及三分量传感器所占的比例，一般为3：1，传感器总数不低于8个。对于 定位精度要求较高的工程，宜尽量选择三分量传感器；在监测通道数有限的情况下，如需监测更大的 范围，宜以单分量传感器为主。 6.1.6传感器引线与信号电缆连接的信号屏应固定在排水良好的基础或专用杆上，信号屏应是户 外型，防护等级按《外壳防护等级（IP代码）》（GB4208一1993)的规定划分，不应低于IP66。 6.1.7数据采集仪的采样频率应根据传感器的频率响应和岩体基本质量等级综合确定，确保微震 数据采集完整，无遗漏或失真情况出现，采样频率不应低于信号频率的5倍。 6.1.8数据传输线路应采用双回路方案，可采用不同的敷设路径或不同的传输方式。数据传输方 案宜能自动转换，如需手动转换，则应在5min内完成线路切换。 6.1.9监测数据传输方式应保证数据传输的可靠性和安全性，选择恰当的传输方式： a）如现场具备电缆敷设条件，传感器与数据采集站之间宜采用有线信号电缆传输，且单条电 缆最长不宜超过300m，传输距离大于300m，应在传感器端添加放大器。 b） 如现场不具备电缆敷设条件，传感器与数据采集站之间可采用无线传输，采集站应布设在 信号发射功率覆盖范围之内，并与现场服务器的无线接受器之间具备可通视区域。 数据采集站到现场服务器之间可采用网络传输，也可采用有线信号电缆传输。 d）现场服务器到数据分析中心、办公室可采用网络传输

6.2.1微震传感器阵列宜包络整个目标监测区域，避免传感器阵列平面布设或者长条形布设。 6.2.2微震传感器阵列宜采用均匀分布原则，不同传感器间距应根据地质条件和传感器频率参数 综合确定。 6.2.3开展滑坡微震监测时，传感器应同时布设在滑坡体和滑坡体周边的稳定区域，布设在周边稳 定区域的传感器离滑坡体最远距离不宜超过30m。在滑坡体上布设传感器应考虑施工的安全性， 不应对滑坡体产生较大的扰动影响。 6.2.4布设在滑坡体上的微震传感器，可采用图2的三角形布设方式，其中A点可布设三分量传感 器，B点、C点、D点布设单分量传感器，数据采集站位于A点附近。当坡面范围较大时，可设立多组 三角形传感器阵列，每组配备一个数据采集站

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图2滑坡体上微震传感器布置方式

6.2.5开展崩塌微震监测时，传感器应布置在崩塌危岩体周边稳定区域，离危岩体最远距离不宜超 过30m。 6.2.6传感器阵列的布设位置应避开溶洞、夹层、裂隙、破碎区和液化层，应远离车辆行驶的道路、 工厂、大型建筑、发射塔、空调、高压电线等噪声源1km以上，如确因场地限制只能将微震传感器布 设在噪声源附近，则应建立该噪声信号的波形特征，以备分析滤除，

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如需手动转换，应能在5min内完成供电线路的切换。发电机或其他备用电源的接地必须与主电源 的接地做等电位可靠连接。 6.3.12监测系统供电回路严禁与其他大功率设备同用，并应配备稳压器。 6.3.13在低温高寒地区，室外缆线应选择耐寒类型，或采取其他有效的防寒措施

监测仅器安装完成后，应进 银据传感器布阵方案分析监测区 可监测能级分布情况，滑坡监

6.5.1微震监测应建立现场监测保障制度，定期对设备进行维护并对场地内及场地周围规定距离 内的环境进行巡视检查，对可能影响监测结果的因素应当及时排除或向有关部门反映，及时采取补 救措施。 6.5.2对于滑坡或崩塌风险高的灾害点，应建立3班24h工作制，定期观察、巡视现场线路和设备 工作状况，及时排查出现的故障。

7.1.1次声传感器的频率响应应覆盖泥石流次声的主频范围，一般为3Hz～18Hz。 7.1.2传感器应具有优良的频率响应特性，能最大程度消除人类活动、动物、流水声等无效声频率 的干扰。 7.1.3次声监测系统的传感器、数据采集模块、通信系统、供电系统、后台监控软件还应满足本标准 附录B中表B.2中技术指标的要求，所有模块元器件，均应使用质量可靠的产品，确保次声监测系统 的正常运行。 7.1.4根据泥石流沟的水文、气象、环境条件，可选择太阳能或风能供电，与之相匹配的蓄电池应至 少能维持监测系统1个月的工作时间，以确保监测系统在持续阴雨天或无风天气能正常工作。 7.1.5次声监测系统应具有报警信息的远程传输和离线传输功能，能够实现远程唤醒、远程报警、 远程监控和远程维护，可设置报警值并在达到报警值时报警，提供信息查询和历史追溯功能，具有良 好的人机交互性能。 7.1.6当泥石流次声监测仪数据发送模块出现故障或通讯网络无法正常通信时，应将监测数据存 诸至设备存储器，待数据能够正常发送时进行发送或后期人工采集。 7.1.7监测数据通信方式的选择应按照工作可靠、维护便捷以及能充分利用当地现有通信资源等 原则确定，

7.2.1泥石流次声监测仪器宜在泥石流沟下游附近或沟口外至少布设1台监测仪器。 7.2.2次声监测设备应布设在泥石流沟岸50m范围内的稳定平台上，须有良好的通气（风）条件， 以便次声信号进人。

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7.2.4观测场地应避开铁路、公路、工矿等地方。 7.2.5因环境改变导致初步选址不符合要求时，应重新选择监测仪器布设场地

7.3.1次声监测仪器宜采用一体化安装，传感器、数据采集模块、蓄能电池、供电系统、通讯系统宜 置于通风的建筑物内，该建筑物可距流通区数千米，应有较好的通视性。如在室外，则应置于保护箱 内，保护箱应具备防雨、防风、防腐蚀的功能，应在保护箱的下部设计百叶窗式通风口，确保泥石流次 声信号能进人保护箱并被次声传感器接收。 7.3.2无线传输天线应置于保护箱外，确保数据传输顺畅。 7.3.3保护箱应高于地面1.8m以上，可将保护箱绑定在金属空心立杆上，应确保立杆和保护箱安 装牢固，避免仪器箱振动产生的谐振噪声信号，立杆应置于稳定基座之上，并应安装避雷装置。监测 仪器安装和基座施工参见附录E。 7.3.4如采用太阳能作为供电系统，应将太阳能电池板支架固定在立杆上，并确保太阳能板方向 朝南。 7.3.5应在次声监测设备周边加设防护栏，防护栏应适应户外条件，抗腐蚀、防锈能力强，受温度、 冻融、雨水、大风等影响小，防护栏与设备及配件边界之间应留出至少30cm间隙

7.4.1次声监测仪器安装完成后，应针对风声、暴雨径流、地震、人为落石、雷声等现象进行背景噪 声测试，内容包括次声频率、次声声压强度、震动强度、持续时长等，测试结果写人附录F表格作为数 据分析的依据。 7.4.2应对次声监测仪器进行检验，确保监测仪器能够记录动态变化次声声压值，根据动态声压值 判断是否可能发生泥石流。

每年汛期前、后至少对监测系统各维护一次，包括传感器标定、运行环境测试、外观检查、各模 仪器校正以及供电设施维护等，确保汛期运行正常

8.1.1地面震动监测系统主机应有覆盖监测区域的足够通道数，且不低于4通道，数据采集存储模 块应能实时采集和存储地面震动信号，具有接收和记录压力、温度等外部信号的功能。 8.1.2地震检波器应具有优良的频率响应特性，能最大程度消除人类活动、动物、流水声等无效声 频率的干扰。 8.1.3地震检波器的频率响应应覆盖泥石流地面震动信号的主频范围，一般为30Hz～150Hz。 8.1.4地震检波器到前置放大器之间的信号电缆长度应不超过2m，以阻抗50Q的同轴电缆为宜。 8.1.5前置放大器到系统主机之间的信号电缆应能屏蔽电磁噪声干扰，信号电缆衰减损失应每 30m小于1dB。 8.1.6数据传输应采用两种以上的无线通讯方式，应在一种通讯方式中断时自动切换至另一种通

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讯方式继续传输，确保数据传输的可靠性。 8.1.7远程分析监控平台应具有数据接收、存储、调取、查询、分析等功能，同时具有上位机下发命 令的功能。 8.1.8监测仪器应具有能适应环境条件的能力，包括抗腐蚀、耐温、抗寒、防水防潮、抗雷击、抗冲 击、防振动等能力。 8.1.9监测仪器应具有报警信息的远程传输和离线传输功能，能够实现远程唤醒、远程报警、远程 监控和远程维护，可设置报警值并在达到报警值时报警，提供信息查询和历史追溯功能，具有良好的 人机交互性能

B.2.1泥石流地面震动监测点应在泥石流沟的上、中、下游各布设一个，如图3所示，每条泥石流沟 布设的地震检波器不少于3个，每组地震检波器之间布设距离不应小于200m。对于多支沟的泥石 流沟，需在各泥石流支沟流通区中段分别布设监测点， 3.2.2地震检波器应布设在基岩沟岸上，如有土层、杂物覆盖，应清理干净，如基岩不平整，可在基 岩上浇筑混凝土平台，然后安装地面震动传感器

3典型沟谷型泥石流地震检波器布设方式示意

8.2.3地震检波器应布设在泥石流流通区受冲击的岸边或岸上，以达到高灵敏度接收地面震动信 号，但要避开泥石流直接冲击。 8.2.4地震检波器的布设应远离人类活动区，远离公路、铁路等易产生振动区，远离电磁波能量密 集处。

8.3.1地震检波器应紧密贴合基岩或混凝土平台，传感器应有防护罩及防潮隔热措施，应用混凝土 将整个传感器及防护罩埋设，安装方法参见附录C中图C.3。 8.3.2应采取以下防护措施减少环境对传感器的影响，

a）传感器应采用气密外壳进行封装，并采用干燥剂防潮。 b） 传感器应避开电磁干扰，应与信号电缆和电源线保持一定的距离。 传感器的安装应使用绝缘底座，避免对地回路引起的噪声。 d）传感器应满足雷电防护要求，信号电缆长度不应超过300m。

地面震动监测仪器的数据采集模块、蓄能电池、通讯系统等应置于保护箱内，无线传输装

8.3.3地面震动监测仪器的数据采集模块、蓄能电池、通讯系统等应置于保护箱内，

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应置于保护箱之外，保护箱的安装和基座施工可参照本标准7.3.3，供电系统和防护措施可分别参照 本标准7.3.4和7.3.5，

参照本标准7.5的规定

参照本标准7.5的规定

9.1.1微震监测数据应保证微震信号的实时采集、处理和发送，微震事件波形应获得有效记录及触 发，用于震源定位的监测数据获取的有效通道不宜少于4个。 9.1.2降雨期间泥石流次声和地面震动监测应实时进行数据采集、处理和发送，记录数据的同时应 记录同步时间。 9.1.3泥石流次声声压值的观测时间应以北京时间为准，每日降雨应以北京时间8.时为日分界 时间。 9.1.4数据采集系统应配备滤波功能，不同类型的噪声可采用以下方法滤除：

录同步时间。 1.3泥石流次声声压值的观测时间应以北京时间为准，每日降雨应以北京时间8.时为日分界 间。 1.4数据采集系统应配备滤波功能，不同类型的噪声可采用以下方法滤除： a）电流干扰、机械振动干扰等具备固定频率段的干扰源，宜采用陷波滤波器滤除。 b） 底噪干扰较大时，宜采用限幅滤波器滤除。 C 特定的低频噪声源或高频噪声源，宜采用高通滤波器或低通滤波器滤除

a） 电流干扰、机械振动干扰等具备固定频率段的干扰源，宜采用陷波滤波器滤除。 b）底噪干扰较大时，宜采用限幅滤波器滤除。 c）特定的低频噪声源或高频噪声源，宜采用高通滤波器或低通滤波器滤除

9.2微震监测数据处理

9.2.1微震监测信号滤噪应遵循以下技术路线：

a 从微震监测系统获取实测波形信息。 b） 建立噪声及岩石破裂典型信号的波形特征。 微震信号类型识别。 d）·噪声滤除，获得岩石破裂真实信号。 9.2.2应分析微震现场监测可能遇到的噪声类型，提取爆破、开挖、钻进、电气等典型噪声及岩石破 裂典型信号的波形特征，噪声信号源及其波形特征可根据实际情况增减。 9.2.3不同类型的微震信号可按如下方法识别： a）岩石破裂有效信号受干扰较小的工程可通过示波窗人 工识别波形类型

a）从微震监测系统获取实测波形信息。

皮、S波到时应按如下方

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应选取P波到时点之后波形振幅突然跳起的像素点为S波粗略到时点，在该点处放大波形 图，通过左右移动像素点进行人工细调，获取最终的S波到时，见图4

9.2.5微震监测系统波速模型应采用人工定点爆破试验确定.方法如下

图4P波、S波到时拾取示意图

震监测系统波速模型应采用人工定点爆破试验确定，方法如下： a 在传感器阵列范围内分散布设爆破点，布点数量不少于6个。 b） 记录爆破点空间位置坐标。 C 进行小药量非微差爆破，记录爆破时间。 d) 拾取各传感器所接收到的人工定点爆破P波或S波到时。 e) 根据传感器到时、坐标和爆破时间、爆破源坐标，进行定位误差分析，选择误差最小的P波 或S波波速作为波速模型。

9.2.6获取微震时间后，应开展需源空间定位分析.需源定位的基本原理参见附录G

b） 震源震级，如矩震级、近震震级等。 地震矩。 视应力。 e） 动态应力降。 f 静态应力降。 9.2.8 微震事件空间定位和能量分析结果应形成可视化图件，在三维或二维监测区地质图上对照 显示

9.3次声监测数据处理

9.3.1可采用以下方法对泥右流次声波形进行识别

a）采用频谱分析和时频分析方法，识别泥石流次声的主频范围。 b）结合波形特征，如振动持续时间、波形外形轮廊特征、波形振动幅值等特征，识别波形类型。 9.3.2可采用带通滤波的方法提取特定频段的波形信息，获取特征频率段的总声功率，换算为声 压。声压超过阅值时，可启动远程通信设备上报数据，也可直接启动报警器

9.4地面震动监测数据处理

9.4.1宜采用频谱分析方法，识别泥石流引起的地面震动信号的主频或

9.4.1宜采用频谱分析方法，识别泥石流引起的地面震动信号的主频范围。

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9.4.2宜结合振动持续时间、振动幅值等特征，识别泥石流引起的地面震动波形

9.5.1监测单位应按规定对地声监测数据资料进行分析处理并形成相应的报告，提交给委托单位 或主管部门，

9.5.2地质灾害地声监测报告主要

a) 自然地理和地质概况。 b) 地质灾害特征与成因。 c) 反映主要监测数据和主要地声事件的频谱、波形、持续时间特征、空间位置、能量特征的 图件。 d) 地质灾害地声活动特征和发展趋势分析。 e 结论和建议

9.5.3地声监测结果应与其他监测方法的监测结果进行对照分析，以便对地质灾害体及其隐患的 变化趋势、稳定性或活动性做出客观评价；地声监测报告可引用其他方法的监测结果作为辅助说明，

9.5.3地声监测结果应与其他监测方法的监测结果进行对照分析，以便对地质火害体及其隐患的

附录A （资料性附录） 地质灾害地声监测设计书提纲

说明监测工作区的地理行 质、水文地质概况，交通条件，任 务来源，工作时间，监测方法，监测仪器 ，完成工作量以及质量评述

A.2监测对象、目的和工作内容

说明监测对象的特征、监测目的、监测任务、监测方法、监测网布设原则等， 1.监测对象的灾害特征、成因、危害情况、发展情况，如已经或即将采取其他监测方法，可适当 进行描述。 2.监测目的和监测任务。 3.监测对象的范围。 4.监测方法。 5.监测网布设原则

说明监测仪器设备选型的依据，说明拟使用的监测设备的名称、型号、相关参数，以及监测仪器 对于监测对象的适应性。 1.传感器的选型。 2.数据传输方式。 3.数据采集、分析软件

说明监测仪器的布设，监测系统校准、环境噪声测试、监测保障措施。 1.传感器拟布设空间位置（含空间坐标、平面图、剖面图）。 2.环境噪声防护措施。 3.监测系统的校准、灵敏度测试。 4.背景噪声测试结果。 5.监测保障措施。

1.工程地质平面图、剖面图。 2.传感器布设平面图、面图。 3.通信光缆、数据采集站布设平面图

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附录B （规范性附录） 地声监测系统指标要求

表B.1微震监测系统指标要求

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表B.2次声监测系统指标要求

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附录C （资料性附录） 微震传感器安装示意图

附录C （资料性附录） 微震传感器安装示意图

微震传感器孔内安装示意图见图C.1，斜孔安装示意图见图C.2，地震检波器地表安装示意图 3

图C.2微震传感器上斜孔安装示意图

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图C.3地震检波器地表安装示意图

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附录D （规范性附录） 微震传感器空间位置记录表

附录D （规范性附录） 微震传感器空间位置记录表

表D.1微震传感器空间位置记录表

次声监测仪器安装示意图见图E.1

附录E （资料性附录） 次声监测仪器安装和基础施工示意图

图E.1次声监测仪器安装示意图

对于松散土层而言，基坑开挖方式为人工开挖，尺寸不小于500mm×500mm×1000mm（长× 宽×深），基底处理方式为人工夯实，基坑浇筑混凝土强度不低于C25，浇筑后的基座顶部应保持水 平，混凝土养护期满后方可进行仪器安装。松散土层基础施工示意图见图E.2

图E.2松散土层基础施工示意图

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对于基岩地层来说，基础施工可以采用岩石凿孔下放钢筋的方式进行基础建设，岩石凿孔深度 不少于500mm，下钢筋后用C30混凝土浇筑凿孔和钢筋，在露出地面后浇筑一个100mm高方平 台，顶部保持水平，混凝土养护期满后方可进行仪器安装，基岩层内基础施工示意图见图E.3。

图E.3基岩地层基础施工示意图

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附录F （规范性附录） 环境噪声测试结果表

表F.1环境噪声测试结果

声测试选取监测对象所在区域历史地震数据作为环境噪声测试依据，没有历史地震数据的环境标准，则选 区域历史地震数据作为环境噪声测试依据。

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微震事件的震源是利用微震事件到时差值、波速模型和传感器空间坐标进行定位的，基本原理如下： 如图G.1所示，设S(o,yo，2o,to）和T（ai，yi，2i，t)分别表示微震事件震源和第i个传感器，其 中，o，yo，z和a:，yi，z分别表示震源和传感器的空间坐标，t。和t：分别表示震源发震时刻和第： 个传感器的弹性波初至观测到时。设第i个传感器的计算到时为t。，则t。可用下式描述： t=to + t(T..S)

t.=to +t (T,S)

S—震源参数，记S=（to,yo，zo，to）T T——第i个传感器参数，记T=(αiy，2，t）,=1,2,3，,n,t（T,S)为第i个传感器的计 算走时。

图G.1.到时不同震源定位原理示意图

工程监理标准规范范本源到达传感器T的计算走时t（TS)可由下

(T,S)= ds s U.(s,V,2

U:(s，y，z）一一弹性波从声源到第i个传感器的波速。 实际应用中，可通过人工定点爆破的方式确定波速，此时基于到时不同理论的震源定位方程可 用下式进行描述：