高陡巖質(zhì)邊坡地質(zhì)災(zāi)害勘察新技術(shù)分析

邢宏汞

（湖北國(guó)土資源職業(yè)學(xué)院，湖北武漢 430090）

高陡巖質(zhì)邊坡是一種較為常見(jiàn)的地形地貌，因?yàn)閹r質(zhì)邊坡的地層結(jié)構(gòu)往往比較復(fù)雜，所以巖質(zhì)邊坡的處理難度要普遍高于土質(zhì)邊坡。高陡巖質(zhì)邊坡的地質(zhì)勘察是一項(xiàng)非常重要的工作，通過(guò)高質(zhì)量的勘察能夠掌握高陡巖質(zhì)邊坡的實(shí)際情況，此時(shí)便可以結(jié)合邊坡實(shí)際情況來(lái)完成邊坡治理，避免地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。因此，有必要對(duì)高陡巖質(zhì)邊坡地質(zhì)災(zāi)害勘察新技術(shù)進(jìn)行研究。

1 邊坡地質(zhì)地形綜述

高陡巖質(zhì)邊坡是影響部分地區(qū)開展鐵路、公路建設(shè)的關(guān)鍵，高陡巖質(zhì)邊坡往往具有非常陡峭的地質(zhì)地形，若地面、層巖夾角處于水平形態(tài)，則會(huì)對(duì)邊坡卸荷帶來(lái)非常大的影響，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)T發(fā)地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題的發(fā)生。地質(zhì)平行通常會(huì)有兩到三組構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)所對(duì)應(yīng)節(jié)理裂縫與卸荷裂縫，其中節(jié)理裂縫其傾角大于45°，而且多數(shù)傾角都十分陡峭，這會(huì)讓邊坡處理難度大幅提高。因?yàn)榈刭|(zhì)層中的巖石硬度各不相同，自然風(fēng)化問(wèn)題將會(huì)導(dǎo)致巖層沿著層面出現(xiàn)凹陷情況。凹陷問(wèn)題會(huì)在邊坡表面形成大小、規(guī)模不一的溶洞、溶腔，坡面還會(huì)形成臨空、倒懸?guī)r體，危險(xiǎn)性將有所提升[1]。通過(guò)對(duì)卸荷、節(jié)理等地質(zhì)情況進(jìn)行綜合分析，能夠發(fā)現(xiàn)巖石局部具有不穩(wěn)定楔體，所以為了加強(qiáng)對(duì)高陡巖質(zhì)邊坡的研究，就應(yīng)該將加強(qiáng)對(duì)于巖體地質(zhì)參數(shù)的分析，通過(guò)開展地質(zhì)勘察，能夠掌握高陡巖質(zhì)邊坡的實(shí)際情況，進(jìn)而讓高陡巖質(zhì)邊坡分析變得更加簡(jiǎn)單。圖1為某邊坡節(jié)理裂縫。

圖1 某邊坡節(jié)理裂縫

通常情況下，高陡巖質(zhì)邊坡的坡角往往會(huì)大于45°，高度則會(huì)大于30m，高陡巖質(zhì)邊坡因?yàn)榱W(xué)、氣候、結(jié)構(gòu)等一系列因素，將會(huì)出現(xiàn)局部失穩(wěn)等一系列問(wèn)題。當(dāng)高陡巖質(zhì)邊坡出現(xiàn)變形之后，其邊坡可靠性就將會(huì)大打折扣，此時(shí)的邊坡非常容易出現(xiàn)滑坡等一系列地質(zhì)問(wèn)題。高陡巖質(zhì)邊坡所面對(duì)滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害所帶來(lái)的影響非常大，地質(zhì)災(zāi)害特征如下：第一，滑坡。滑坡是在自重、外力影響下所產(chǎn)生的一種大規(guī)模巖體滑移，滑坡多數(shù)都是順著順坡層面以及地質(zhì)斷層結(jié)構(gòu)自上而下的一種巖體滑移，大量巖土所帶來(lái)的沖擊將會(huì)對(duì)下方帶來(lái)非常嚴(yán)重的影響。第二，崩塌。高陡巖質(zhì)邊坡的崩塌問(wèn)題大體可以分為崩落、傾倒兩大類。其中崩落指的是巖體內(nèi)部存在節(jié)理間隙發(fā)育，危巖體將會(huì)在重力引導(dǎo)下離開山體。通常與坡面延展方位夾角過(guò)小或區(qū)域平行的結(jié)構(gòu)面更加容易產(chǎn)生崩落的問(wèn)題。在高陡巖質(zhì)邊坡中，內(nèi)傾倒通常屬于垂直節(jié)理、間隙發(fā)育，當(dāng)邊坡巖體內(nèi)部與坡面存在反傾，且傾角屬于軟弱結(jié)構(gòu)面時(shí)，結(jié)構(gòu)面便會(huì)將巖體分隔成為多個(gè)平行的巖塊，這些巖塊則會(huì)在風(fēng)化、重力的雙重影響下向外逐漸彎曲，當(dāng)彎曲問(wèn)題達(dá)到一定程度后便會(huì)產(chǎn)生傾倒式崩塌[2]。泥石流與滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害的聯(lián)系非常緊密，高陡巖質(zhì)邊坡則屬于泥石流高發(fā)的一種地質(zhì)條件，在強(qiáng)降雨的天氣中，高陡巖質(zhì)邊坡容易出現(xiàn)大規(guī)模崩塌、滑坡。諸如碎石等一系列雜物融入到泥土洪流中，便會(huì)產(chǎn)生泥石流。對(duì)于高陡巖質(zhì)邊坡而言，各種地質(zhì)災(zāi)害都會(huì)帶來(lái)非常嚴(yán)重的影響，所以必須加強(qiáng)對(duì)于高陡巖質(zhì)邊坡的地質(zhì)勘察，只有這樣才能夠針對(duì)邊坡的實(shí)際情況來(lái)降低地質(zhì)災(zāi)害所帶來(lái)的影響。圖2為柱狀節(jié)理巖體邊坡錨固支護(hù)施工流程。

圖2 柱狀節(jié)理巖體邊坡錨固支護(hù)施工流程

2 地質(zhì)災(zāi)害勘察新技術(shù)研究

2.1 3S技術(shù)

3S技術(shù)指的是由遙感技術(shù)（RS技術(shù)）、地理信息系統(tǒng)（GIS技術(shù)）、全球定位技術(shù)（GPS技術(shù)）三者相結(jié)合的一種新技術(shù)，空間、傳感器、衛(wèi)星定位等技術(shù)相結(jié)合并高度集成之后便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)空間數(shù)據(jù)信息的高效收集與處理分析，作為一種現(xiàn)代信息技術(shù)，3S技術(shù)能夠在各行各業(yè)中發(fā)揮出非常重要的作用，在高陡巖質(zhì)邊坡的地質(zhì)勘察中，同樣通過(guò)3S技術(shù)來(lái)提高地質(zhì)勘察效果。李德仁教授曾提出：“全球定位、遙感、地理信息系統(tǒng)在結(jié)合后輔以通信技術(shù)，將會(huì)成功改變?cè)械目臻g數(shù)據(jù)獲取、使用模式”。所以應(yīng)該針對(duì)3S技術(shù)進(jìn)行深入研究，讓其成為一門現(xiàn)代空間信息科學(xué)技術(shù)，進(jìn)而更加廣泛地作用于地球、環(huán)境、空間等科學(xué)領(lǐng)域中，并成為社會(huì)發(fā)展不可或缺的一種重要技術(shù)工具。表1為3S技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害勘察中的應(yīng)用模式[3]。

表1 GIS、GPS、RS，3S技術(shù)在地質(zhì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)中的應(yīng)用

3S技術(shù)集成一體化指的是將（RS、GIS、GPS）三種技術(shù)作為技術(shù)核心，然后將三種技術(shù)獨(dú)立技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的相關(guān)部分與其他技術(shù)相結(jié)合，以此來(lái)構(gòu)成整體并形成全新的綜合性技術(shù)，3S技術(shù)在對(duì)地觀測(cè)中，能夠在地質(zhì)信息獲取、管理、更新等環(huán)節(jié)發(fā)揮出十分重要的作用。通過(guò)3S技術(shù)來(lái)開展高陡巖質(zhì)邊坡地質(zhì)災(zāi)害的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，能夠提前明確高陡巖質(zhì)邊坡的實(shí)際情況與地質(zhì)信息的變化，通過(guò)為高陡巖質(zhì)邊坡設(shè)置地質(zhì)災(zāi)害臨界點(diǎn)，便可以在高陡巖質(zhì)邊坡的地質(zhì)信息到達(dá)警戒值之后及時(shí)進(jìn)行問(wèn)題反饋，進(jìn)而降低地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題所帶來(lái)的影響。除此之外，還可以借由3S技術(shù)采集到的動(dòng)態(tài)地質(zhì)信息，高陡巖質(zhì)邊坡可能存在地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)案，通過(guò)這種方式便可以提前制定出適合的風(fēng)險(xiǎn)解決預(yù)案，地質(zhì)災(zāi)害所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)隱患也將因此而進(jìn)一步降低[4]。

在高陡巖質(zhì)邊坡的地質(zhì)勘察中，三種技術(shù)不僅各有特色而且還能夠?qū)崿F(xiàn)取長(zhǎng)補(bǔ)短，因此3S技術(shù)可以通過(guò)互動(dòng)的方式來(lái)進(jìn)一步強(qiáng)化地質(zhì)災(zāi)害的勘察效果。例如RS與GPS技術(shù)便可以向GIS提供動(dòng)態(tài)區(qū)域數(shù)據(jù)并提供空間定位，此時(shí)的GIS技術(shù)則需要開展空間分析，并從RS以及GPS所提供的海量數(shù)據(jù)信息中找出有用的地質(zhì)災(zāi)害信息，這部分地質(zhì)信息將會(huì)成為后續(xù)開展決策的科學(xué)依據(jù)。

空間定位、遙感、地理信息系統(tǒng)的整合是一項(xiàng)非常困難的問(wèn)題，在集成系統(tǒng)的影響下，GPS技術(shù)需要實(shí)時(shí)快速采集地理目標(biāo)的空間位置信息，而RS則主要用于實(shí)時(shí)提供環(huán)境、目標(biāo)信息，并發(fā)現(xiàn)地球表面所存在的各種變化，只有這樣才能夠及時(shí)為GIS提供最新的空間數(shù)據(jù)信息。GIS需要對(duì)多種不同來(lái)源的時(shí)空數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理并開展動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)、分析加工，此時(shí)的GIS將會(huì)作為全新的集成平臺(tái)并為智能化數(shù)據(jù)提供足夠的地學(xué)知識(shí)。3S技術(shù)的相互融合能夠形成綜合且完善的對(duì)地觀測(cè)體系，這也增加了人們對(duì)于地球的認(rèn)知。正因?yàn)?S技術(shù)對(duì)地質(zhì)勘察的影響極大，所以還專門出現(xiàn)了一個(gè)新的學(xué)科，即地球空間信息學(xué)。3S集成技術(shù)作為數(shù)字地球這一理論概念的核心與基礎(chǔ)，三個(gè)組成部分在集成期間不能簡(jiǎn)單疊加，而是要在融合過(guò)程中相互遷就，共同發(fā)揮作用，若無(wú)法令三個(gè)組成部分實(shí)現(xiàn)融合，就很難令3S技術(shù)在高陡巖質(zhì)邊坡地質(zhì)勘察中發(fā)揮出應(yīng)有的價(jià)值。

2.2 地球物理探查

通過(guò)采用合適的儀器設(shè)備進(jìn)行測(cè)量，并接收工作區(qū)域內(nèi)部的多種物理信息，便可以成功提取到各種所需要的地質(zhì)數(shù)據(jù)參數(shù)。在此期間，還可以根據(jù)高陡巖質(zhì)邊坡巖體構(gòu)造與物性差異來(lái)進(jìn)行綜合分析，以此來(lái)針對(duì)地質(zhì)信息做出合理的解釋，并反映出地質(zhì)信息所對(duì)應(yīng)的物理特征與物理量等內(nèi)容?，F(xiàn)代科技的高速發(fā)展令地質(zhì)災(zāi)害信息的勘察方式有了改觀，根據(jù)地球物理場(chǎng)的差異，物探模式大致可以分為以下幾類：第一，將介質(zhì)彈性差異作為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)波長(zhǎng)變化規(guī)律進(jìn)行研究的地震、聲波勘察。第二，將介質(zhì)的電性差異作為基礎(chǔ)，對(duì)天然、人工電場(chǎng)變化規(guī)律進(jìn)行分析的電法勘察。第三，將介質(zhì)密度作為基礎(chǔ)，對(duì)重力場(chǎng)變化進(jìn)行研究的重力勘察。第四，將介質(zhì)磁性作為基礎(chǔ)，對(duì)地質(zhì)磁場(chǎng)變化進(jìn)行研究的磁場(chǎng)勘察。除此之外，還有核地球物理勘查與地?zé)峥辈斓?，不同的勘察方式其適用目標(biāo)往往各不相同，只要能夠找到適合的勘察方法，就能夠在一定程度上提高地質(zhì)災(zāi)害的勘察質(zhì)量，進(jìn)而避免高陡巖質(zhì)邊坡受到地質(zhì)災(zāi)害所帶來(lái)的影響。表2為常見(jiàn)物探形式近些年的利用率[5]。

表2 常見(jiàn)物探形式的利用率（%）

地震勘探屬于近些年發(fā)展極快的一種物探形式，其主要原理就是利用地震波的傳播規(guī)律來(lái)反饋地質(zhì)情況，通過(guò)設(shè)備儀器可以將地下反饋的地震波記錄下來(lái)，通過(guò)對(duì)地震波的傳播時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行綜合分析，便可以相對(duì)較為準(zhǔn)確地確定深度與形態(tài)，明白地層巖性的實(shí)際情況。電法勘察需要結(jié)合巖石、礦石的電學(xué)特性來(lái)分析巖土的地質(zhì)構(gòu)造，利用人工、天然電場(chǎng)或電磁場(chǎng)可以達(dá)到地質(zhì)勘察的最終目的。對(duì)于地質(zhì)災(zāi)害勘探而言，無(wú)論是直流電法還是交流電法，都可以在適合情況下發(fā)揮出優(yōu)良的勘察作用。重力勘探是利用地殼的各種巖體、礦體因密度差異所引起的地表重力加速度變化所形成的一種物理勘察方式。只要勘察地質(zhì)體與周圍巖體存在密度上的不同，就可以利用重力測(cè)量?jī)x來(lái)分析出重力異常，此時(shí)便可以綜合地質(zhì)情況與其他物探信息來(lái)完成對(duì)重力異常的定性、定量解釋，進(jìn)而推論出地質(zhì)構(gòu)造情況。磁法勘察是我國(guó)較為常見(jiàn)的一種物理勘察方式，因?yàn)閹r石、礦石的磁性存在較大差異，所以往往會(huì)出現(xiàn)各不相同磁場(chǎng)，進(jìn)而促使磁異常問(wèn)題的發(fā)生。通過(guò)專業(yè)的設(shè)備儀器發(fā)現(xiàn)磁異常之后，便可以通過(guò)磁性來(lái)完成對(duì)地質(zhì)條件的勘察。這種勘察方式通常會(huì)在礦區(qū)中使用，而在高陡巖質(zhì)邊坡地質(zhì)勘察中，其應(yīng)用機(jī)會(huì)相對(duì)較少。核物探是一種內(nèi)容相對(duì)較為豐富的地質(zhì)勘察模式，能夠?qū)Φ刭|(zhì)環(huán)境中的放射性物質(zhì)進(jìn)行勘察[6]。

2.3 地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

高陡巖質(zhì)邊坡非常容易受到地質(zhì)災(zāi)害所帶來(lái)的影響，為了令地質(zhì)災(zāi)害勘察發(fā)揮出應(yīng)有的作用，就應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)于地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估，通過(guò)對(duì)滑坡、崩坍等地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)判斷，便可以有效降低地質(zhì)災(zāi)害所帶來(lái)的影響。對(duì)于滑坡問(wèn)題而言，若滑坡體積大于50m3，則會(huì)導(dǎo)致地表泥土出現(xiàn)大規(guī)模流失。通過(guò)對(duì)滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害按照表現(xiàn)及進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)劃分，就可以讓地質(zhì)勘察發(fā)揮出更好的效果，并讓面對(duì)地質(zhì)災(zāi)害時(shí)的各項(xiàng)決策制定得更加順利。

3 結(jié)論

總而言之，高陡巖質(zhì)邊坡地質(zhì)災(zāi)害勘察的重要性毋庸置疑，通過(guò)對(duì)地質(zhì)勘察進(jìn)行綜合分析，能夠?yàn)榈刭|(zhì)災(zāi)害問(wèn)題治理帶來(lái)非常大的幫助，避免高陡巖質(zhì)邊坡因地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題而受到嚴(yán)重的影響。相信隨著更多人了解到高陡巖質(zhì)邊坡地質(zhì)勘察的重要性，高陡巖質(zhì)邊坡地質(zhì)勘察技術(shù)一定會(huì)變得更好。