地质灾害调查技术方法应用

三、地质灾害调查技术方法应用

湘鄂桂山区流域地质灾害调查在技术方法体系方面已经逐渐成熟,新技术和新方法的应用与研究也取得了长足的进步与发展,地质灾害调查技术方法应用与研究起到了良好的示范作用。体现在:借助现代先进的科学技术手段和方法快速获得调查数据,深入系统研究地质灾害的致灾机理,继续加强对单体地质灾害的特征、分类、成因机理、预测预报及防治处理等方面的深入研究,重视灾害制图技术方法和“3S”技术(遥感技术、地理信息系统和全球定位系统的统称)地质灾害进行区域性评价,同时将地质灾害研究成果直接服务于公众。

(一)航测遥感技术

机载激光雷达摄影测量工作在三峡库区巫山段危岩体调查项目中成功实施,采用麦道MD520N 型直升机作为机载测量的飞行器,并选择将巫山县龙溪镇煤场作为直升机的起降场地,对龙溪镇、福田镇、蒲莲乡等地质灾害高易发区开展Lidar测量,分7个航高对设定的104条航线分阶段进行扫描测量,并对重点区进行重采和补测;小江流域地质灾害调查、鄂西南重点城镇地质灾害调查,已成功地将无人机航测与遥感应用于地质灾害调查(图8-3);在乌江流域,对羊角滑坡危岩体的重点监测区域应用了InSAR 遥感技术监测;采用SBASInSAR 和高相干InSAR 技术,实现了区域地质灾害高精度遥感调查,通过对乌江干流武隆段3600km2 的InSAR 遥感调查与解译,获得历年区域地表形变数据,在2014年的基础上又探测新增8处疑似地质灾害点。

图8-3 通过无人机航测获得地形3D 展示图(宣恩县)

(二)数值模拟技术

在乌江流域,运用有限差分软件FLAC3D,建立溶蚀岩块的概念模型,开展不同岩溶发育程度的溶蚀岩块直剪试验模拟,初步获取溶蚀岩块强度参数,定量评价溶蚀对岩块强度的影响。针对滚石和岩崩,采用Rockfall Analyst与Georock2D 模拟相结合的方法来进行运动特征研究,分析滚石尺寸、形状对滚石运动轨迹及运动距离的影响,获得滚石运移轨迹、滚石跃高和速度、块石路径频率及块石能量等动力学特征参数分布结果。针对大型危岩体崩滑灾害,利用DAN 软件,开展了危岩体后破坏运动过程的三维数值模拟,结合危岩体破坏后主要运动路径、堆积体厚度等参数特征,对危岩体破坏后的危险范围进行预测。在资水流域,利用自主研发的“地质灾害涌浪快速预测评估系统及方法”,对唐家溪等地段进行了涌浪模拟,该方法是新的地质灾害涌浪快速预测评估系统及方法,该系统包括前处理模块、计算分析模块、后处理模块,模拟结果与现场调查结果基本一致。

(三)评价区划方法

乌江流域调查根据不同地质灾害形成机理及对应的评估工具与手段,对结果进行综合分析,探索了基于滑坡运动机理分析的地质灾害危险性评价区划方法;磨刀溪流域调查,基于对渝东近水平红层崩塌机理的深入分析,提出了崩塌及危岩灾害风险快速调查评价方法,概化形成“崩塌及危岩风险评价半定性半定量打分表”,建立了考虑太阳辐照强度对崩塌灾害易发性评价指标体系,提出了基于哑变量的龙驹坝地区崩塌灾害易发性评价模型。

(四)机理机制研究

地质灾害调查工作的基本理念已经发生根本转变,不再就灾论灾,就点论点,更重视致灾背景研究;同时已经将潜在地质灾害隐患的识别、评价与预测提升到更高高度。

三峡库区巴东段调查,通过类比及归纳,将三峡库区巴东段岸坡改造类型分为宏观改造和微观改造,宏观改造主要为各类型塌岸(沿基覆界面滑移型塌岸、沿结构面基岩滑移塌岸、厚层堆积体滑移塌岸和浪坎型塌岸)和冲蚀磨蚀,微观改造主要为物理、化学和力学方面的改造,表现为物理性质和化学组分的改变以及力学性质的劣化。土质岸坡改造的范围可以用稳定坡角来进行大致划定,岩质岸坡改造的范围与岩体结构和岸坡结构有密切关系。宏观岸坡改造存在3种类型:一次塌岸-基本稳定型、多次塌岸-基本稳定型和长期不稳定型。长期不稳定型岸坡变形时间超过一般认为的蓄水岸坡调整期(10~15年)。三峡库区巫山-秭归段典型岩质岸坡改造区的冲蚀磨蚀率为0.1~0.29m/a,侵蚀率的发展可能趋缓。长期来看,库区消落带岩体的物理、化学、力学改造趋向一个渐进值或趋于收敛稳定,但这一改造强度高于目前《重庆地质灾害防治工程勘察规范》(DB 50143—2003)(以下简称《规范》)中给定的软化系数(《规范》没有考虑这一工况),因此建议需要使用长期物理力学性质参数时,开展相关研究。岸坡改造加速了危岩体滑坡的变形,会影响危岩体的失稳模式选择,增强滑坡前缘的牵引变形作用。建议加强岸坡改造区的调查研究,对危及整个斜坡安全的岸坡改造区进行防护治理。

对乌江流域干流,开展了“上硬下软”型厚—巨厚层灰岩斜坡边缘形成大规模的高陡危岩及滑坡失稳机理研究,分析了这类地质灾害的成灾模式和早期识别。以南川甑子岩特大型危岩体为例,通过影像解析方法研究其失稳运动特征与崩塌破坏模式;运用损伤理论对塔柱状岩体崩塌失稳的力学机制进行解析;通过有限差分数值模拟对塔柱状岩体崩塌失稳模式和变形特性开展还原验证与研究。以武隆鸡尾山滑坡为典型案例,采用室内试验、数学分析、数值模拟以及物理模型试验相结合的方法和手段,对斜倾厚层灰岩山体滑坡视向滑动机制进行了研究。