高陡岩质边坡地质灾害勘察新技术分析

2022-12-22邢宏汞

西部探矿工程 2022年10期

邢宏汞

（湖北国土资源职业学院，湖北武汉 430090）

高陡岩质边坡是一种较为常见的地形地貌，因为岩质边坡的地层结构往往比较复杂，所以岩质边坡的处理难度要普遍高于土质边坡。高陡岩质边坡的地质勘察是一项非常重要的工作，通过高质量的勘察能够掌握高陡岩质边坡的实际情况，此时便可以结合边坡实际情况来完成边坡治理，避免地质灾害的发生。因此，有必要对高陡岩质边坡地质灾害勘察新技术进行研究。

1 边坡地质地形综述

高陡岩质边坡是影响部分地区开展铁路、公路建设的关键，高陡岩质边坡往往具有非常陡峭的地质地形，若地面、层岩夹角处于水平形态，则会对边坡卸荷带来非常大的影响，严重时甚至会诱发地质灾害问题的发生。地质平行通常会有两到三组构造应力场所对应节理裂缝与卸荷裂缝，其中节理裂缝其倾角大于45°，而且多数倾角都十分陡峭，这会让边坡处理难度大幅提高。因为地质层中的岩石硬度各不相同，自然风化问题将会导致岩层沿着层面出现凹陷情况。凹陷问题会在边坡表面形成大小、规模不一的溶洞、溶腔，坡面还会形成临空、倒悬岩体，危险性将有所提升[1]。通过对卸荷、节理等地质情况进行综合分析，能够发现岩石局部具有不稳定楔体，所以为了加强对高陡岩质边坡的研究，就应该将加强对于岩体地质参数的分析，通过开展地质勘察，能够掌握高陡岩质边坡的实际情况，进而让高陡岩质边坡分析变得更加简单。图1为某边坡节理裂缝。

图1 某边坡节理裂缝

通常情况下，高陡岩质边坡的坡角往往会大于45°，高度则会大于30m，高陡岩质边坡因为力学、气候、结构等一系列因素，将会出现局部失稳等一系列问题。当高陡岩质边坡出现变形之后，其边坡可靠性就将会大打折扣，此时的边坡非常容易出现滑坡等一系列地质问题。高陡岩质边坡所面对滑坡、崩塌等地质灾害所带来的影响非常大，地质灾害特征如下：第一，滑坡。滑坡是在自重、外力影响下所产生的一种大规模岩体滑移，滑坡多数都是顺着顺坡层面以及地质断层结构自上而下的一种岩体滑移，大量岩土所带来的冲击将会对下方带来非常严重的影响。第二，崩塌。高陡岩质边坡的崩塌问题大体可以分为崩落、倾倒两大类。其中崩落指的是岩体内部存在节理间隙发育，危岩体将会在重力引导下离开山体。通常与坡面延展方位夹角过小或区域平行的结构面更加容易产生崩落的问题。在高陡岩质边坡中，内倾倒通常属于垂直节理、间隙发育，当边坡岩体内部与坡面存在反倾，且倾角属于软弱结构面时，结构面便会将岩体分隔成为多个平行的岩块，这些岩块则会在风化、重力的双重影响下向外逐渐弯曲，当弯曲问题达到一定程度后便会产生倾倒式崩塌[2]。泥石流与滑坡、崩塌等地质灾害的联系非常紧密，高陡岩质边坡则属于泥石流高发的一种地质条件，在强降雨的天气中，高陡岩质边坡容易出现大规模崩塌、滑坡。诸如碎石等一系列杂物融入到泥土洪流中，便会产生泥石流。对于高陡岩质边坡而言，各种地质灾害都会带来非常严重的影响，所以必须加强对于高陡岩质边坡的地质勘察，只有这样才能够针对边坡的实际情况来降低地质灾害所带来的影响。图2为柱状节理岩体边坡锚固支护施工流程。

图2 柱状节理岩体边坡锚固支护施工流程

2 地质灾害勘察新技术研究

2.1 3S技术

3S技术指的是由遥感技术（RS技术）、地理信息系统（GIS技术）、全球定位技术（GPS技术）三者相结合的一种新技术，空间、传感器、卫星定位等技术相结合并高度集成之后便可以实现对空间数据信息的高效收集与处理分析，作为一种现代信息技术，3S技术能够在各行各业中发挥出非常重要的作用，在高陡岩质边坡的地质勘察中，同样通过3S技术来提高地质勘察效果。李德仁教授曾提出：“全球定位、遥感、地理信息系统在结合后辅以通信技术，将会成功改变原有的空间数据获取、使用模式”。所以应该针对3S技术进行深入研究，让其成为一门现代空间信息科学技术，进而更加广泛地作用于地球、环境、空间等科学领域中，并成为社会发展不可或缺的一种重要技术工具。表1为3S技术在地质灾害勘察中的应用模式[3]。

表1 GIS、GPS、RS，3S技术在地质动态监测技术中的应用

3S技术集成一体化指的是将（RS、GIS、GPS）三种技术作为技术核心，然后将三种技术独立技术领域内的相关部分与其他技术相结合，以此来构成整体并形成全新的综合性技术，3S技术在对地观测中，能够在地质信息获取、管理、更新等环节发挥出十分重要的作用。通过3S技术来开展高陡岩质边坡地质灾害的动态监测，能够提前明确高陡岩质边坡的实际情况与地质信息的变化，通过为高陡岩质边坡设置地质灾害临界点，便可以在高陡岩质边坡的地质信息到达警戒值之后及时进行问题反馈，进而降低地质灾害问题所带来的影响。除此之外，还可以借由3S技术采集到的动态地质信息，高陡岩质边坡可能存在地质灾害问题进行风险预案，通过这种方式便可以提前制定出适合的风险解决预案，地质灾害所带来的风险隐患也将因此而进一步降低[4]。

在高陡岩质边坡的地质勘察中，三种技术不仅各有特色而且还能够实现取长补短，因此3S技术可以通过互动的方式来进一步强化地质灾害的勘察效果。例如RS与GPS技术便可以向GIS提供动态区域数据并提供空间定位，此时的GIS技术则需要开展空间分析，并从RS以及GPS所提供的海量数据信息中找出有用的地质灾害信息，这部分地质信息将会成为后续开展决策的科学依据。

空间定位、遥感、地理信息系统的整合是一项非常困难的问题，在集成系统的影响下，GPS技术需要实时快速采集地理目标的空间位置信息，而RS则主要用于实时提供环境、目标信息，并发现地球表面所存在的各种变化，只有这样才能够及时为GIS提供最新的空间数据信息。GIS需要对多种不同来源的时空数据进行整合处理并开展动态存储、分析加工，此时的GIS将会作为全新的集成平台并为智能化数据提供足够的地学知识。3S技术的相互融合能够形成综合且完善的对地观测体系，这也增加了人们对于地球的认知。正因为3S技术对地质勘察的影响极大，所以还专门出现了一个新的学科，即地球空间信息学。3S集成技术作为数字地球这一理论概念的核心与基础，三个组成部分在集成期间不能简单叠加，而是要在融合过程中相互迁就，共同发挥作用，若无法令三个组成部分实现融合，就很难令3S技术在高陡岩质边坡地质勘察中发挥出应有的价值。

2.2 地球物理探查

通过采用合适的仪器设备进行测量，并接收工作区域内部的多种物理信息，便可以成功提取到各种所需要的地质数据参数。在此期间，还可以根据高陡岩质边坡岩体构造与物性差异来进行综合分析，以此来针对地质信息做出合理的解释，并反映出地质信息所对应的物理特征与物理量等内容。现代科技的高速发展令地质灾害信息的勘察方式有了改观，根据地球物理场的差异，物探模式大致可以分为以下几类：第一，将介质弹性差异作为基础，通过对波长变化规律进行研究的地震、声波勘察。第二，将介质的电性差异作为基础，对天然、人工电场变化规律进行分析的电法勘察。第三，将介质密度作为基础，对重力场变化进行研究的重力勘察。第四，将介质磁性作为基础，对地质磁场变化进行研究的磁场勘察。除此之外，还有核地球物理勘查与地热勘察等，不同的勘察方式其适用目标往往各不相同，只要能够找到适合的勘察方法，就能够在一定程度上提高地质灾害的勘察质量，进而避免高陡岩质边坡受到地质灾害所带来的影响。表2为常见物探形式近些年的利用率[5]。

表2 常见物探形式的利用率（%）

地震勘探属于近些年发展极快的一种物探形式，其主要原理就是利用地震波的传播规律来反馈地质情况，通过设备仪器可以将地下反馈的地震波记录下来，通过对地震波的传播时间等参数进行综合分析，便可以相对较为准确地确定深度与形态，明白地层岩性的实际情况。电法勘察需要结合岩石、矿石的电学特性来分析岩土的地质构造，利用人工、天然电场或电磁场可以达到地质勘察的最终目的。对于地质灾害勘探而言，无论是直流电法还是交流电法，都可以在适合情况下发挥出优良的勘察作用。重力勘探是利用地壳的各种岩体、矿体因密度差异所引起的地表重力加速度变化所形成的一种物理勘察方式。只要勘察地质体与周围岩体存在密度上的不同，就可以利用重力测量仪来分析出重力异常，此时便可以综合地质情况与其他物探信息来完成对重力异常的定性、定量解释，进而推论出地质构造情况。磁法勘察是我国较为常见的一种物理勘察方式，因为岩石、矿石的磁性存在较大差异，所以往往会出现各不相同磁场，进而促使磁异常问题的发生。通过专业的设备仪器发现磁异常之后，便可以通过磁性来完成对地质条件的勘察。这种勘察方式通常会在矿区中使用，而在高陡岩质边坡地质勘察中，其应用机会相对较少。核物探是一种内容相对较为丰富的地质勘察模式，能够对地质环境中的放射性物质进行勘察[6]。

2.3 地质灾害风险评估

高陡岩质边坡非常容易受到地质灾害所带来的影响，为了令地质灾害勘察发挥出应有的作用，就应该加强对于地质灾害风险的评估，通过对滑坡、崩坍等地质问题进行风险等级判断，便可以有效降低地质灾害所带来的影响。对于滑坡问题而言，若滑坡体积大于50m3，则会导致地表泥土出现大规模流失。通过对滑坡、崩塌等地质灾害按照表现及进行地质灾害的风险划分，就可以让地质勘察发挥出更好的效果，并让面对地质灾害时的各项决策制定得更加顺利。