基于无人机影像的危岩体识别及公路地震风险研究

我国西南山区地质条件复杂,且地震频发。地震除引发滑坡、泥石流外,也会导致大量崩塌落石灾害,对基础设施造成严重破坏。以位于程海断裂带沿线、地震发生风险较高且危岩带分布典型的八代村为研究对象,分析地震作用下危岩体的影响范围,并评估山脚高速公路的受灾风险。首先基于无人机影像,利用图像识别技术快速获取危岩体位置及尺寸参数,与人工识别结果对比发现识别准确率达76.2%;然后将危岩体参数代入二维数值模拟软件Rocfall,并结合地震能量计算公式,计算地震作用下危岩体运动距离。结果表明,公路与危岩体影响区最近距离仅57 m,需要在坡脚段设置挡墙等防护措施。     

降雨诱发山区公路边坡危岩崩塌机理研究

危岩崩塌是危害山区公路安全的主要地质灾害类型之一.以2018年汛期暴雨诱发的北京市房山区军红路塔柱状危岩崩塌为例,基于现场调查、工程地质分析、岩石物理力学实验、数值模拟等方法,从孕灾地质背景、岩体物理力学性质、降雨触发因素等方面分析了崩塌成因,利用UDEC软件模拟了地下水渗流、岩体强度软化对斜坡变形的影响.调查研究结果表明,军红路崩塌为发生在反倾斜坡中的塔柱状危岩崩塌.边坡上部塔柱状危岩由玄武岩被深大裂缝切割形成孤立的塔柱状危岩,下伏含大量黏土矿物的凝灰岩在长期风化作用下形成陡坡,构成灾害易发的靴状地貌.临崩的短时强降雨入渗在斜坡中形成地下水渗流,渗透压力导致岩体结构调整、斜坡变形,基座岩体在充分饱和、岩体强度降低的作用下,最终发生压裂破坏诱发危岩整体下座,冲击铲刮下部岩体并沿路堤下方斜坡运动,堆积在沟底.     

崩塌体运动的全过程模拟及工程应用研究

基于颗粒流程序,建立颗粒-颗粒之间和颗粒-墙体之间线性接触刚度模型、滑动模型和带滞后阻尼性质的接触模型,对危岩体崩塌各个运动过程进行数值实验,得出一种比较理想的模拟方法和参数选取方法,对于研究含有多种运动形式的危岩体崩塌复合运动有一定的参考价值。结合工程实例,模拟危岩体自脱离边坡坡面到运动终止的全过程,并说明模拟方法的有效性,预测危岩崩塌体的滑落距离和任意位置处的速度,为选取合理的防治措施提供指导。     

危岩体在地震作用过程中的失稳模式及稳定性评价

地震作用过程中地震加速度通常呈先增大后减小的特征。利用拟静力法对危岩的稳定性进行分析时,考虑地震过程中地震加速度的变化,对山西太原天龙山危岩体加固工程中的同一危岩体分别以滑塌式和倾倒式破坏模式进行计算,发现地震作用过程中危岩体可能在两种破坏失稳模式之间相互转化。将此问题扩展至一般情况进行计算并讨论,得出如下结论:地震力对危岩体破坏作用的贡献大小不同,通常情况下,地震作用力对危岩的倾覆力矩贡献相对较大;进行稳定性评价时应考虑地震作用过程,以安全系数最先达到1.0的破坏模式作为危岩体的可能破坏模式进行计算;对危岩体进行抗震加固设计时应对加固设计进行多种工况下的校核,保证其在地震作用过程中不同危险状态的稳定性。     

广东梅州市送电线路危岩发育特征及危害

我国南方山地丘陵地区的电力线路岩土勘测中应重视危岩体对杆塔的影响。提出线路区危岩包括冲击型危岩和垮塌型危岩两种形式,该两种类型的危岩体发育特征和对杆塔的破坏形式不同,在勘测定位中应采用不同的调查方法。     

四川泸县Ms6.0地震极震区无人机影像震害分析

利用无人机平台及倾斜摄影系统对2021年9月16日四川泸县M_S6.0地震极震区部分区域进行无人机倾斜摄影,构建了群体建筑物高分辨率三维模型,在此基础上,采用目视解译方法对典型建筑物震害和遇难人员周边环境进行解析,初步分析了本次房屋震害和人员遇难原因,为地震现场震害调查、地震烈度评定及灾情研判提供了参考依据。     

重庆巫山望霞W2-2危岩体失稳演化过程分析

重庆市巫山县望霞危岩是长江三峡黄金水道巫山段左岸的一处典型重大危岩体,2010年雨季出现明显变形,随后转入应急监测,并依据监测成果两次成功预警。本文基于地质分析和监测成果,研究望霞W2-2危岩体变形-演化的动力学过程,发现持续降雨是崩滑灾害发生的直接诱发因素。雨水渗入浸泡使泥岩软基强度降低,塑流变形加剧,加大了危岩的下部变形程度,使上覆砂岩层沿接触底面出现拉裂。同时水体作用造成危岩中节理、裂隙极其发育。W2-2危岩体变形破坏演化过程可分为前期累积变形、匀速变形、加速变形和临界加速变形四个阶段,其中加速变形点和临界加速变形点具有很好的预警指示意义,加速点可视为岩体稳定与不稳定破坏的分界点。     

以某桥台危岩体为例研究危岩体在地震作用时的稳定性

危岩体作为多发性的地震地质灾害,其对工程建设有着重大威胁。地震是引发危岩体破坏的一个因素。在滑移式危岩体、坠落式危岩体和倾倒式危岩体的计算中只考虑了危岩体在地震水平系数为常数的常规状态下的稳定性,而没有考虑在不同地震烈度情况下危岩体的稳定性。简要描述了危岩体的稳定性分析方法,以新疆迪那2井区主干道桥梁四号桥台的危岩体稳定性为例,着重强调了危岩体在不同地震设防水准情况下的稳定性,并进行了计算。     

倾斜摄影技术在云南鲁甸地震现场的应用研究

本文首先介绍了利用六旋翼无人机倾斜摄影系统和动力三角翼倾斜摄影系统在云南鲁甸地震现场开展倾斜摄影数据采集、三维建模的相关工作,利用建立的三维模型,分别对灾区房屋震害、滑坡、滚石、堰塞湖地震地质灾害进行了系统的分析研究。相关研究表明:倾斜摄影技术可以表现地震灾害场景和具体灾害特征,对遥感在地震灾情精细化分析及了解灾区建筑物的布局、破坏程度和恢复重建建筑现状方面具有重要的意义。该项工作是地震领域初次利用倾斜摄影技术开展的相关研究,对于进一步深入研究倾斜摄影新技术在地震灾害领域和其他相关领域的工作具有很好的借鉴作用。     

三维影像技术在承灾体基础数据调查中的应用——以吐鲁番市主城区为例

承灾体基础数据是地震灾害评估的核心数据,是制定防灾减灾政策的基础,具有十分重要的地位。数据获取主要靠野外调查,费时费力,研究承灾体数据的快速获取方法刻不容缓。本文以新疆维吾尔自治区吐鲁番市主城区为例,对三维影像技术在承灾体基础数据调查中的应用进行了研究,以无人机倾斜摄影测量数据为基础,运用三维模型构建、遥感信息提取与地理信息系统空间分析方法,进行区域房屋基础数据信息提取,获取了研究区真实房屋空间分布、结构类型、建筑面积及层数等数据,为该地区地震预测预防、地震应急、震时救灾以及震后恢复等防震减灾工作服务。     

门源M6.9地震诱发地质灾害特征研究

2022年1月8日发生的门源M6.9地震诱发了崩塌、滑坡、砂土液化、地裂缝等多种同震地质灾害。通过对门源M6.9地震地质灾害进行现场调查,得出了地质灾害的分布特征和各类型地质灾害的主要特点,分析了地震地质灾害不发育的原因,并对地震地质灾害的长期效应进行了分析预测。研究结果表明：门源地震诱发地质灾害主要分布在震中附近;崩塌、落石总体规模较小,滑坡多为岩质滑坡,且以冰碛物和表层岩土体的溜滑为主。受表层土体冻结和孔隙水压力消散的影响,饱和砂土液化沿较窄的地裂缝呈串珠状分布,喷出物多为粉细砂。地震形成了4条左旋左阶斜列的地表破裂带,并在极震区内形成了大量的地裂缝。断层破碎带对地震动的阻隔作用、覆盖层薄、地表土冻结可能是造成本次地震地质灾害总体不发育的主要原因;地震产生的大量地裂缝导致斜坡和堆积体的稳定性减弱,在耦合集中降雨、冻融作用等因素后可能诱发滑坡灾害,松散堆积于沟床处的崩滑物作为物源,可能会增加地震影响区泥石流灾害的风险。     

2014年鲁甸MS6.5地震后地质灾害发育分布特征

2014年云南鲁甸“8·03”M_S6.5地震造成了重大人员伤亡和财产损失,诱发了大量滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害。基于对鲁甸县龙头山幅（G48E006006）地质灾害调查数据和对典型地质灾害的剖析,震后地质灾害发育分布有特征如下：（1）震后地质灾害较震前成倍增长,震前地质灾害多以中小型浅层崩滑为主,地震诱发了诸如甘家寨、红石岩等大型—特大型滑坡、崩塌,大量沟谷崩滑堆积物为泥石流储备了丰富的物源;（2）震中高烈度区域地质灾害密度大,沿发震断裂带NNE—NE向构造密集发育,震中区龙头山镇地质灾害发育最为集中;（3）地质灾害呈带状分布,明显受控于河流水系（牛栏江、沙坝河、龙泉河等）、公路（昭巧二级公路、沙乐公路）等线性地貌单元和线性工程,人类活动影响明显。     

弹性波CT技术在大足石刻岩体破碎带探测中的应用

大足石刻是中国现存的重要石质文物之一,具有重要的历史和文化价值,其中有的石刻造像曾被列为国家石质文物保护“一号工程”;最近,文物保护部门又启动了对危岩体的加固和防渗工程。为确定大足石刻宝顶山大佛湾岩体中破碎带发育情况,应用跨孔弹性波CT技术对指定位置的工程岩体进行了探测。CT探测得到的岩体弹性波速成像清楚地揭示了两个钻孔之间岩体中破碎带的规模和产状,与岩体所在的区域地质构造应力场作用协调一致,证明了探测成像结果的可靠性,为大佛湾岩体的渗流和稳定性评估提供了依据。      

Earthquake-induced collapse mechanism of two types of dangerous rock masses

As the economy of China develops, an increasing number of key traffic projects have been undertaken in the west of China, where there are high, steep rock slopes. The collapse of dangerous rock masses, especially following a strong earthquake, is one of common geological disasters known in rock slope engineering. Therefore, it is important to study the collapse mechanism of dangerous rock masses induced by an earthquake and the analysis approach of its stability. This study provides a simple and convenient method to determine the collapse mechanisms of two types of dangerous rock masses (i.e. cantilever and upright) associated with the definition and calculation of the safety factor, which is based on the flexure theory of a constant-section beam by combining with the maximum tensile-stress criterion to depict the process of crack propagation caused by seismic waves. The calculation results show that there are critical crack depths in each form of the dangerous rock masses. Once the accumulated depth of the crack growth during an earthquake exceeds the critical depth, the collapse will occur. It is also demonstrated that the crack extension amount of each step is not a constant value, and is closely associated with the current accumulated crack depth. The greater the cumulative crack depth, the more easily the crack propagates. Finally, the validity and applicability of the proposed method are verified through two actual engineering examples.     

基于无人机摄影测量技术的地震地表破裂带定量参数提取 ——以1709年中卫南M7½地震为例

本文首先介绍了无人机摄影测量技术获取数字高程模型(digital elevation model,缩写为DEM)和地貌数据(正射影像)的作业流程,对比分析了三种不同质量密集点云生成的DEM在水平位置和高程上的差异;然后以1709年中卫南M7?大地震的主体地表破裂带为例,提取其上地震断层的垂直位错量和水平位移量.研究结果...     

高起伏区无人机摄影测量精度评估?以西秦岭光盖山-迭山断裂为例

经过近10年的迅速发展,无人机摄影测量已成为活动构造研究的常用方法之一。但对于无人机摄影测量的精度评估,尤其是高起伏地区的精度评估存在不足。为此,选择白龙江北岸光盖山-迭山断裂沿线的黑峪寺、化马村,开展无人机摄影测量,并构建正射影像（DOM）和数字地表模型（DSM）,配合差分GPS测绘进行校正和精度验证。通过对比实测控制点和图像提取点分析点精度,通过对比实测剖面与提取剖面分析剖面精度。研究结果表明,未经控制点校正的图像提取点与实测点存在较大误差,水平误差为5～8 m,垂直误差为几十米至上百米,但通过少数控制点校正后,点精度可达20 cm以内;6条实测剖面与提取剖面（提取自控制点校正后的图像）平均垂直精度总体为分米级,即0.16～0.65 m,标准差为0.13～0.69 m,略低于低起伏区的精度,对于测量条件恶劣的高起伏区,该精度是可接受的;异常高的垂直误差常出现在地形突变、低矮植被密集、行走困难等测量条件不理想位置。图像控制点中心点的准确识别、提取剖面线的修正准确性等因素也会影响精度评估的可靠性。     

USING UNMANNED AERIAL VEHICLE PHOTOGRAMMETRY TECHNOLOGY TO OBTAIN QUANTITATIVE PARAMETERS OF ACTIVE TECTONICS

With the development of photogrammetry technology and the popularity of unmanned aerial vehicles (UAVs)technology in recent years, using UAV photogrammetry technology to rapidly acquire high precision and high resolution topographic and geomorphic data on the fault zone has gradually become an important technical means. This paper first summarizes the basic principle and workflow of a new digital photogrammetry technology, SfM (Structure from Motion), which is simple, efficient and low cost. Using this technology, we conducted aerial image acquisition and data processing for a typical fault landform on the northern of Caka Basin in Qinghai. The digital elevation model (DEM)with 6.1cm/pix resolution is generated and the density of point cloud is as high as 273 points/m². The coverage area is 0.463km². Further, the terrain and slope data parallel to the fault direction are extracted by topographic analysis method, and combined with the contour map and the slope diagram generated by the DEM, a fine interpretation and quantitative study of complex multilevel geomorphic surfaces is carried out. Finally, based on the results of sophisticated interpretation of geomorphology, we got the vertical displacements of the T₁ terrace to the T₃ terrace as (1.01±0.06)m, (1.37±0.13)m and (3.10±0.11)m, and the minimum vertical displacements of the T₄ terrace and the T₅ terrace as (3.77±0.14)m and (5.46±0.26)m, respectively, through the topographic profile data extracted by DEM. Such vertical displacement parameters are difficult to obtain directly by traditional remote sensing images, which shows the great application prospect of UAV photogrammetry technology in the quantitative study of active tectonics.     

区域性节理控制的反倾岩质斜坡水力劈裂破坏机制——以北京“8·11”大安山岩质崩塌为例

以2018年"8·11"大安山反倾岩质崩塌为研究对象,通过对大安山地区区域性节理、崩塌及斜坡结构、危岩体变形特征等进行调查研究,运用水力劈裂理论,剖析大安山崩塌机制。研究结果表明:在区域性节理和差异性风化共同作用下,大安山地区发育大量高20~50 m高陡反倾岩质斜坡,为崩塌灾害发生提供充分条件;同时,节理裂隙网络与强硬岩层的空间组合为降雨入渗、运移、储藏提供了良好的地质条件,当遭遇降雨时,雨水沿岩体裂隙渗流并充满裂隙,在降雨停止后短期内,裂隙受高水头作用仍发生水力劈裂,致使裂隙发生扩展贯通,并最终导致危岩体失稳崩塌。     

Erosional power in the Swiss Alps: characterization of slope failure in the Illgraben

Landslides and rockfalls are key geomorphic processes in mountain basins. Their quantification and characterization are critical for understanding the processes of slope failure and their contributions to erosion and landscape evolution. We used digital photogrammetry to produce a multi‐temporal record of erosion (1963–2005) of a rock slope at the head of the Illgraben, a very active catchment prone to debris flows in Switzerland. Slope failures affect 70% of the study slope and erode the slope at an average rate of 0.39 ± 0.03 m yr¯¹. The analysis of individual slope failures yielded an inventory of ~2500 failures ranging over 6 orders of magnitude in volume, despite the small slope area and short study period. The slope failures form a characteristic magnitude–frequency distribution with a rollover and a power‐law tail between ~200 m³ and 1.6 × 10⁶ m³ with an exponent of 1.65. Slope failure volume scales with area as a power law with an exponent of 1.1. Both values are low for studies of bedrock landslides and rockfall and result from the highly fractured and weathered state of the quartzitic bedrock. Our data suggest that the magnitude–frequency distribution is the result of two separate slope failure processes. Type (1) failures are frequent, small slides and slumps within the weathered layer of highly fractured rock and loose sediment, and make up the rollover. Type (2) failures are less frequent and larger rockslides and rockfalls within the internal bedded and fractured slope along pre‐determined potential failure surfaces, and make up the power‐law tail. Rockslides and rockfalls of high magnitude and relatively low frequency make up 99% of the total failure volume and are thus responsible for the high erosion rate. They are also significant in the context of landscape evolution as they occur on slopes above 45° and limit the relief of the slope. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.