高陡巖質邊坡地質災害勘察新技術分析

邢宏汞

（湖北國土資源職業學院，湖北武漢 430090）

高陡巖質邊坡是一種較為常見的地形地貌，因為巖質邊坡的地層結構往往比較復雜，所以巖質邊坡的處理難度要普遍高于土質邊坡。高陡巖質邊坡的地質勘察是一項非常重要的工作，通過高質量的勘察能夠掌握高陡巖質邊坡的實際情況，此時便可以結合邊坡實際情況來完成邊坡治理，避免地質災害的發生。因此，有必要對高陡巖質邊坡地質災害勘察新技術進行研究。

1 邊坡地質地形綜述

高陡巖質邊坡是影響部分地區開展鐵路、公路建設的關鍵，高陡巖質邊坡往往具有非常陡峭的地質地形，若地面、層巖夾角處于水平形態，則會對邊坡卸荷帶來非常大的影響，嚴重時甚至會誘發地質災害問題的發生。地質平行通常會有兩到三組構造應力場所對應節理裂縫與卸荷裂縫，其中節理裂縫其傾角大于45°，而且多數傾角都十分陡峭，這會讓邊坡處理難度大幅提高。因為地質層中的巖石硬度各不相同，自然風化問題將會導致巖層沿著層面出現凹陷情況。凹陷問題會在邊坡表面形成大小、規模不一的溶洞、溶腔，坡面還會形成臨空、倒懸巖體，危險性將有所提升[1]。通過對卸荷、節理等地質情況進行綜合分析，能夠發現巖石局部具有不穩定楔體，所以為了加強對高陡巖質邊坡的研究，就應該將加強對于巖體地質參數的分析，通過開展地質勘察，能夠掌握高陡巖質邊坡的實際情況，進而讓高陡巖質邊坡分析變得更加簡單。圖1為某邊坡節理裂縫。

圖1 某邊坡節理裂縫

通常情況下，高陡巖質邊坡的坡角往往會大于45°，高度則會大于30m，高陡巖質邊坡因為力學、氣候、結構等一系列因素，將會出現局部失穩等一系列問題。當高陡巖質邊坡出現變形之后，其邊坡可靠性就將會大打折扣，此時的邊坡非常容易出現滑坡等一系列地質問題。高陡巖質邊坡所面對滑坡、崩塌等地質災害所帶來的影響非常大，地質災害特征如下：第一，滑坡。滑坡是在自重、外力影響下所產生的一種大規模巖體滑移，滑坡多數都是順著順坡層面以及地質斷層結構自上而下的一種巖體滑移，大量巖土所帶來的沖擊將會對下方帶來非常嚴重的影響。第二，崩塌。高陡巖質邊坡的崩塌問題大體可以分為崩落、傾倒兩大類。其中崩落指的是巖體內部存在節理間隙發育，危巖體將會在重力引導下離開山體。通常與坡面延展方位夾角過小或區域平行的結構面更加容易產生崩落的問題。在高陡巖質邊坡中，內傾倒通常屬于垂直節理、間隙發育，當邊坡巖體內部與坡面存在反傾，且傾角屬于軟弱結構面時，結構面便會將巖體分隔成為多個平行的巖塊，這些巖塊則會在風化、重力的雙重影響下向外逐漸彎曲，當彎曲問題達到一定程度后便會產生傾倒式崩塌[2]。泥石流與滑坡、崩塌等地質災害的聯系非常緊密，高陡巖質邊坡則屬于泥石流高發的一種地質條件，在強降雨的天氣中，高陡巖質邊坡容易出現大規模崩塌、滑坡。諸如碎石等一系列雜物融入到泥土洪流中，便會產生泥石流。對于高陡巖質邊坡而言，各種地質災害都會帶來非常嚴重的影響，所以必須加強對于高陡巖質邊坡的地質勘察，只有這樣才能夠針對邊坡的實際情況來降低地質災害所帶來的影響。圖2為柱狀節理巖體邊坡錨固支護施工流程。

圖2 柱狀節理巖體邊坡錨固支護施工流程

2 地質災害勘察新技術研究

2.1 3S技術

3S技術指的是由遙感技術（RS技術）、地理信息系統（GIS技術）、全球定位技術（GPS技術）三者相結合的一種新技術，空間、傳感器、衛星定位等技術相結合并高度集成之后便可以實現對空間數據信息的高效收集與處理分析，作為一種現代信息技術，3S技術能夠在各行各業中發揮出非常重要的作用，在高陡巖質邊坡的地質勘察中，同樣通過3S技術來提高地質勘察效果。李德仁教授曾提出：“全球定位、遙感、地理信息系統在結合后輔以通信技術，將會成功改變原有的空間數據獲取、使用模式”。所以應該針對3S技術進行深入研究，讓其成為一門現代空間信息科學技術，進而更加廣泛地作用于地球、環境、空間等科學領域中，并成為社會發展不可或缺的一種重要技術工具。表1為3S技術在地質災害勘察中的應用模式[3]。

表1 GIS、GPS、RS，3S技術在地質動態監測技術中的應用

3S技術集成一體化指的是將（RS、GIS、GPS）三種技術作為技術核心，然后將三種技術獨立技術領域內的相關部分與其他技術相結合，以此來構成整體并形成全新的綜合性技術，3S技術在對地觀測中，能夠在地質信息獲取、管理、更新等環節發揮出十分重要的作用。通過3S技術來開展高陡巖質邊坡地質災害的動態監測，能夠提前明確高陡巖質邊坡的實際情況與地質信息的變化，通過為高陡巖質邊坡設置地質災害臨界點，便可以在高陡巖質邊坡的地質信息到達警戒值之后及時進行問題反饋，進而降低地質災害問題所帶來的影響。除此之外，還可以借由3S技術采集到的動態地質信息，高陡巖質邊坡可能存在地質災害問題進行風險預案，通過這種方式便可以提前制定出適合的風險解決預案，地質災害所帶來的風險隱患也將因此而進一步降低[4]。

在高陡巖質邊坡的地質勘察中，三種技術不僅各有特色而且還能夠實現取長補短，因此3S技術可以通過互動的方式來進一步強化地質災害的勘察效果。例如RS與GPS技術便可以向GIS提供動態區域數據并提供空間定位，此時的GIS技術則需要開展空間分析，并從RS以及GPS所提供的海量數據信息中找出有用的地質災害信息，這部分地質信息將會成為后續開展決策的科學依據。

空間定位、遙感、地理信息系統的整合是一項非常困難的問題，在集成系統的影響下，GPS技術需要實時快速采集地理目標的空間位置信息，而RS則主要用于實時提供環境、目標信息，并發現地球表面所存在的各種變化，只有這樣才能夠及時為GIS提供最新的空間數據信息。GIS需要對多種不同來源的時空數據進行整合處理并開展動態存儲、分析加工，此時的GIS將會作為全新的集成平臺并為智能化數據提供足夠的地學知識。3S技術的相互融合能夠形成綜合且完善的對地觀測體系，這也增加了人們對于地球的認知。正因為3S技術對地質勘察的影響極大，所以還專門出現了一個新的學科，即地球空間信息學。3S集成技術作為數字地球這一理論概念的核心與基礎，三個組成部分在集成期間不能簡單疊加，而是要在融合過程中相互遷就，共同發揮作用，若無法令三個組成部分實現融合，就很難令3S技術在高陡巖質邊坡地質勘察中發揮出應有的價值。

2.2 地球物理探查

通過采用合適的儀器設備進行測量，并接收工作區域內部的多種物理信息，便可以成功提取到各種所需要的地質數據參數。在此期間，還可以根據高陡巖質邊坡巖體構造與物性差異來進行綜合分析，以此來針對地質信息做出合理的解釋，并反映出地質信息所對應的物理特征與物理量等內容。現代科技的高速發展令地質災害信息的勘察方式有了改觀，根據地球物理場的差異，物探模式大致可以分為以下幾類：第一，將介質彈性差異作為基礎，通過對波長變化規律進行研究的地震、聲波勘察。第二，將介質的電性差異作為基礎，對天然、人工電場變化規律進行分析的電法勘察。第三，將介質密度作為基礎，對重力場變化進行研究的重力勘察。第四，將介質磁性作為基礎，對地質磁場變化進行研究的磁場勘察。除此之外，還有核地球物理勘查與地熱勘察等，不同的勘察方式其適用目標往往各不相同，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災害的勘察質量，進而避免高陡巖質邊坡受到地質災害所帶來的影響。表2為常見物探形式近些年的利用率[5]。

表2 常見物探形式的利用率（%）

地震勘探屬于近些年發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律來反饋地質情況，通過設備儀器可以將地下反饋的地震波記錄下來，通過對地震波的傳播時間等參數進行綜合分析，便可以相對較為準確地確定深度與形態，明白地層巖性的實際情況。電法勘察需要結合巖石、礦石的電學特性來分析巖土的地質構造，利用人工、天然電場或電磁場可以達到地質勘察的最終目的。對于地質災害勘探而言，無論是直流電法還是交流電法，都可以在適合情況下發揮出優良的勘察作用。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。只要勘察地質體與周圍巖體存在密度上的不同，就可以利用重力測量儀來分析出重力異常，此時便可以綜合地質情況與其他物探信息來完成對重力異常的定性、定量解釋，進而推論出地質構造情況。磁法勘察是我國較為常見的一種物理勘察方式，因為巖石、礦石的磁性存在較大差異，所以往往會出現各不相同磁場，進而促使磁異常問題的發生。通過專業的設備儀器發現磁異常之后，便可以通過磁性來完成對地質條件的勘察。這種勘察方式通常會在礦區中使用，而在高陡巖質邊坡地質勘察中，其應用機會相對較少。核物探是一種內容相對較為豐富的地質勘察模式，能夠對地質環境中的放射性物質進行勘察[6]。

2.3 地質災害風險評估

高陡巖質邊坡非常容易受到地質災害所帶來的影響，為了令地質災害勘察發揮出應有的作用，就應該加強對于地質災害風險的評估，通過對滑坡、崩坍等地質問題進行風險等級判斷，便可以有效降低地質災害所帶來的影響。對于滑坡問題而言，若滑坡體積大于50m3，則會導致地表泥土出現大規模流失。通過對滑坡、崩塌等地質災害按照表現及進行地質災害的風險劃分，就可以讓地質勘察發揮出更好的效果，并讓面對地質災害時的各項決策制定得更加順利。

3 結論

總而言之，高陡巖質邊坡地質災害勘察的重要性毋庸置疑，通過對地質勘察進行綜合分析，能夠為地質災害問題治理帶來非常大的幫助，避免高陡巖質邊坡因地質災害問題而受到嚴重的影響。相信隨著更多人了解到高陡巖質邊坡地質勘察的重要性，高陡巖質邊坡地質勘察技術一定會變得更好。