一、任务来源
2019年10月4日凌晨,某市路段一处山体发生崩塌,塌方造成该处路段交通堵塞,严重影响了过往车辆的通行安全与附近居民的出行安全,并随着后期降雨量的不断增大,该处山体崩塌有可能发生二次崩塌,扩大危害范围,直接危及到优景美郡小区建筑物的安全和入住人员的生命安全。
二、目的与任务
受当地国土资源局、交通运输局紧急邀请,2019年10月5日、6日,山西省煤炭地质物探测绘院调用无人机,组织相关专业技术人员对现场进行了调查和航拍,编制了崩塌破坏范围正射影像图和大比例尺地形图,估算了崩塌体土石方量,并综合现场巡查和无人机航拍情况,对此处灾害点提出应急处置建议。
三、地质灾害点位置及发育特征
该处崩塌地质灾害点位于某市城区太古路段南侧,所属地貌单元为侵蚀中山区,微地貌属陡坡,崩塌物沿坡面至坡底堆积,最大块石1 m3~2 m3。塌方造成太古路约30m的路面被埋,交通中断。公路南侧第一斜坡高约20 m,斜坡宽约100 m,坡度约75°,坡向北。坡体岩性上部为第四系上更新统黄土,下部为二叠系下石盒子组砂岩与砂质泥岩互层,地层倾向约310°,倾角30°,强风化,发育有多组节理,该斜坡为切向坡。
该处地质灾害发生原因主要为风化严重,原始坡体稳定性差;直接诱因为近期降雨浸润。通过现场调查与无人机航拍发现,目前斜坡上部仍有危石存在,偶有掉块现象,不稳定。
照片1 崩塌地质灾害现状(镜像西)
照片2 崩塌地质灾害现状(镜像南)
四、无人机航摄系统监测技术路径和方法
(一)监测技术路径
(二)监测方法
本项目采用了进口拓普康免像控无人机,内置高精度快速差分GPS定位系统,飞机在飞行过程中能够通过先进的定位系统快速获取精确曝光点坐标,精度可达到毫米级,保证了POS点数据的准确性,实现了航飞作业中的免像控作业。实际作业中,只需实测1个基站点即可进行航摄。
航空摄影采用先进的拓普康天狼星SIRIUS PRO无人机,是一款内置RTK的高精度航空测图系统。其搭载的相机为松下GX1,焦距18.5mm,地面分辨率为0.10m,像素大小为4.76μm,可以满足本项目低空摄影影像的要求。
本项目航空摄影工作情况见表1
山体崩塌航摄影像见图2
图2航摄影像图
(三)航空摄影数据成果
利用正射影像叠加数字高程模型,在三维立体模型显示界面中量测土石方量。具体方法为:首先确定基准面(即道路地平面),采用道路地平面作为基准面,将崩塌体沿表面构筑面状实体,量测崩塌体体积。
同时可利用数字高程模型快速生成测区等高线图,实时显示地表高程,作为处置方案设计用图。见图3快速等高线图.
图3快速等高线图
五、无人机航摄系统在地质灾害应急救援发挥的作用
(一)在最短时间内测绘现场灾害现状,为救援人员提供直观、详细的灾害影像指挥图。
(二)利用测绘成果计算灾害土石方量,估算损失及破坏量,为应急救援勘察提供可靠数据。该处崩塌地质灾害点破坏方量估算为2000 m3,崩塌物沿坡面至坡底堆积,最大块石1 m3~2 m3。塌方造成太古路约30m的路面被埋,交通中断,未造成人员伤亡。公路南侧第一斜坡高约20 m,斜坡宽约100 m,坡度约75°,坡向北。坡体岩性上部为第四系上更新统黄土,下部为二叠系下石盒子组砂岩与砂质泥岩互层,地层倾向约310°,倾角30°,强风化,发育有多组节理,该斜坡为切向坡。
(三)采用影像实时回传技术辅助救援人员对人无法到达的地理位置进行地质灾害及地质条件类型判断。
(四)对次生灾害地貌进行近景勘察,判断可能引发二次灾害的可能性,并提出了处置建议。
1.受灾公路崩塌段前后100米全线封闭,严禁车辆和行人通过,设立警示标志,两端留设值守人员。
2.机械作业清除崩塌堆积物应待降雨停止1-2天后确保对坡面堆积体基本稳定后方可进行作业,作业机械需选取长臂式机械,确保作业过程中的人员机械安全。
3.通过机械作业方式将坡面崩塌碎石至上而下,由两侧向中间进行清理,同时将坡面危岩与欠稳定岩石清除,避免引起二次崩塌。施工作业至少同时安排两名观察员在警戒区外围观察坡面情况,如有滚石迹象应立即通知作业人员停止作业并撤离至安全区外。
4.考虑到该斜坡地质灾害隐患未彻底消除,待路面堆积物清理完毕后应在靠近崩塌危险段留设半幅路面宽度用沙袋等砌1.5-2m围挡作为缓冲区,过往车辆尽量避让通行,同时主管单位应立即开展该处地质灾害治理相关工作。