高陡边坡采石场地质环境野外调查新方法应用

谢润培，梅伟标，金炯球

（广东省地质灾害应急抢险技术中心，广东广州510400）

我国经济飞速发展，现有可开发利用土地已不多，为对废弃矿山的综合开发利用及防治，需对其地质环境条件进行综合调查，传统的地质调查多采用技术人员直接测量的方法，但因采石开采多形成高陡边坡，无法直接到达边坡上进行地质调查和测量，其调查难度及危险性均较大，采用无人机搭载三维激光扫描技术，可准确高效出色地完成高陡边坡的调查任务。本文选取广东中山某采石场高陡边坡地质环境条件野外综合调查进行实例分析。

1 工程概况

该采石场位于中山市，周边有多条高速公路、国道、省道等，交通便利。已废弃多年，目前人类工程活动较多，主要包括边坡治理与绿化恢复项目、坡顶气象中心、坡脚气象公园项目、永久上山道路等。

采石场分为两个采坑，南西侧为1#采坑，北东侧为2#采坑，两个采坑紧紧相连，总体呈北东—南西向展布，总长约360m，宽约200m，总面积约72000m2。1#采坑开挖边坡高差一般25~75m，最大高差可达85m，坡度陡，一般50°~65°，局部岩质可达75°以上；2#采坑开挖边坡高差一般10~75m，最大高差可达95m，坡度陡，一般50°~65°，局部岩质可达70°以上。

2 野外调查方法

2.1 无人机拍摄、三维激光扫描辅助调查

传统的地质环境调查方法以地面调查为主，多使用地质罗盘、铁锤、放大镜、皮尺、测绳和照相机等传统调查工具，需要技术人员爬上边坡、山上进行实地测量，但采石场开挖的边坡陡峭险峻，人力难于爬上边坡及坡顶进行实地测量，实地调查危险性高，故本次野外调查采用了较多的先进仪器设备，运用四旋翼无人机、六旋翼无人机搭载五机头倾斜相机、三维激光测量仪快速获取现场实时高清影像资料及现场地形点云数据，根据工程需要与现场条件配合定位系统（GPS）一起使用，不需要技术人员爬上边坡，避免了安全风险隐患。

2.2 生成地形图、剖面图、三维模型

通过无人机搭载五机头倾斜相机、三维激光扫描仪取得的点云数据可进行三维影像建模，对获得的点云数据，根据需要可以进行断面图、投影图、等值线图的生成，大量的点云数据均含有三维坐标信息，点间距可以达到厘米级，可利用CASS软件快速完成绘制地形图工作。通过跟原实测地形图及现场调查进行对比，三维激光扫描仪生成的地形图、剖面图准确清晰，符合实际情况，特别是对于一些地形变异细微的地方，也能很好地表示出来。

2.3 岩体结构面产状测量

采石场边坡高且陡，没有什么爬坡路径，坡面节理裂隙发育，为了准确反映边坡节理裂隙发育情况，通过三维激光扫描述术进行坐标换算，能够测量出边坡结构面产状数据（见图1及表1）。与现场调查实测的几组节理产状基本一致，避免技术人员爬上边坡测量的危险，且能全面反映边坡的实际情况，更安全、更准确、更便捷。

表1 边坡岩体结构面产状一览表

图1 边坡岩体结构面节理裂隙发育测量

2.4 滑坡体、危岩体的测量

现场调查时发现在边坡处发现一处滑坡（HP01），通过三维激光扫描取得的点云数据可进行三维影像建模，对获得的点云数据，根据需要可以进行长、宽、高、面积、体积等几何数据的测量；通过现场勘查扫描，获得扫描滑坡体及危岩体空间精确三维坐标，测量危险体的位置及体积，取得相关数据，为滑坡及危岩体的治理提供精准的数据。HP01滑坡体厚约2~10m，平均厚约5m，滑坡方向约185°，滑坡后壁高约8m，滑坡面积约750m2，体积约3750m3，属浅层小型滑坡，滑坡堆积物分两段堆积于坡面，详见图2。堆积物上段呈舌型，上窄下宽，上宽约12m，下宽55m，斜长65m，面积约1483.5m2，体积约1921.50m3；下段呈扇型，下宽约55m，斜长50m，面积约1184.5m2，体积约1828.50m3。

3 结语

在高陡边坡采石场地质环境条件调查中，利用无人机搭载正摄拍摄、三维激光扫描技术，能够大大提高地质灾害野外调查的工作效率，极大提高测绘精度，查明高陡边坡岩体结构面特征、产状，测量滑坡体、危岩体位置、体积等，进行边坡三维建模，为地质灾害防治工程的开展提供准确的基础地质资料。与传统的地质调查方法相比，安全性更高，效率更快，成果更准确。