周孝宇

[摘要]本文結(jié)合高速公路滑坡勘察工程實(shí)踐，闡述了孔內(nèi)攝像技術(shù)的原理及應(yīng)用，說(shuō)明該方法結(jié)合鉆探成果的綜合解譯，在對(duì)公路滑坡地質(zhì)勘察中的良好效果。對(duì)此類勘察任務(wù)有借鑒作用。

[關(guān)鍵詞]孔內(nèi)攝像技術(shù) 滑坡勘察

[中圖分類號(hào)] F407.1 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2015）-8-283-3

滑坡是組成邊坡的部分巖土體沿貫通的剪切面向臨空面發(fā)生整體下滑的一種地質(zhì)現(xiàn)象。地層巖石物理性質(zhì)和地質(zhì)構(gòu)造構(gòu)成邊坡的物質(zhì)基礎(chǔ)和地質(zhì)環(huán)境，層面、斷裂等軟弱結(jié)構(gòu)面常常成為滑坡面和切割面。造成滑坡的因素很多，歸納起來(lái)分為兩種，一種是自然因素例如局部地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境、地質(zhì)巖性、坡度、植被覆蓋情況、降雨量、排水方式、水文地質(zhì)影響等；第二是人為因素的影響，例如人工爆破、邊坡開(kāi)挖過(guò)陡、庫(kù)水位日變幅過(guò)大等。上述幾個(gè)因素的綜合影響更易引起滑坡的產(chǎn)生。

在多山或丘陵地區(qū)，滑坡是一種嚴(yán)重的自然災(zāi)害，它直接或間接地威脅著鐵路、公路、大壩、水庫(kù)等的安全。因此，研究有效的方法對(duì)滑坡體進(jìn)行檢測(cè)與預(yù)測(cè)顯得十分必要。早期的滑坡研究主要依賴于地質(zhì)剖面與鉆探相結(jié)合的方法，由于鉆探巖芯已經(jīng)被機(jī)械破壞及鉆探擾動(dòng)等因素，該方法存在如下不足：1、滑動(dòng)面判識(shí)精度不足，個(gè)別小型滑動(dòng)面易漏判；2、無(wú)法了解鉆孔內(nèi)的滑面及構(gòu)造節(jié)理裂隙的原始產(chǎn)狀；3、不夠直觀、真實(shí)反映原始地質(zhì)情況。

孔內(nèi)攝像技術(shù)采用最新科技及硬件設(shè)備，完善了工程應(yīng)用的軟件處理手段，彌補(bǔ)了目前地質(zhì)勘察工作的不足，在實(shí)際工程應(yīng)用中取得了較好的效果。

1工作原理及適用條件

1.1工作原理及特點(diǎn)

孔內(nèi)攝像系統(tǒng)由主機(jī)、直流電源、綜合電纜、防撞設(shè)備、照明設(shè)備及防水?dāng)z像頭等組成，沿空心樁或鉆孔的孔道，采用孔內(nèi)照明及高清晰360度全景成像攝像頭對(duì)孔內(nèi)壁進(jìn)行孔內(nèi)攝像，獲得孔內(nèi)四周的影像資料，識(shí)別孔壁的土層及構(gòu)造面的情況。同時(shí)，結(jié)合儀器內(nèi)置的定位系統(tǒng)及記錄設(shè)備，測(cè)量巖土層及裂隙等目標(biāo)體的產(chǎn)狀等要素。通過(guò)對(duì)攝取圖像的現(xiàn)場(chǎng)觀察和后期分析，達(dá)到了解滑坡體地質(zhì)構(gòu)造情況和分析其穩(wěn)定性等工作目的。

孔內(nèi)攝像技術(shù)特點(diǎn)：直觀、客觀，可以識(shí)別判斷滑坡體地層分布情況、各層巖土體的天然狀態(tài)、大致成分、層面產(chǎn)狀等信息，能夠判斷滑動(dòng)面位置、產(chǎn)狀。

1.2適用條件

首先，需要具備放入攝像頭和電纜的地下空間，如鉆孔或者大的裂隙、空洞等。

其次，由于該方法主要獲得的資料為直接可視的視頻或者照片，因此需要鉆孔或空隙內(nèi)具備良好的可視性，如：孔內(nèi)無(wú)地下水或者地下水需要清澈；觀察對(duì)象（如：巖土層、裂隙、滑動(dòng)面等）表面無(wú)遮擋物（泥漿遮蓋）等，如采用泥漿護(hù)壁鉆孔則在鉆孔完成后需要進(jìn)行清水洗孔及沉淀泥漿作業(yè)。

通過(guò)攝像資料與鉆探、地質(zhì)調(diào)繪等資料的綜合解譯，能夠較全面的了解：邊坡巖土體整體特征、分布以及巖土體內(nèi)是否存在軟弱滑動(dòng)面、擾動(dòng)帶或坡體滑塌底界面等。

2工程實(shí)例

2.1項(xiàng)目概況

廣東省連州（湘粵界）至懷集公路項(xiàng)目位于廣東省西北部山區(qū)，北端與二廣高速公路湖南段相接，全長(zhǎng)169.038km。本項(xiàng)目是規(guī)劃的國(guó)家高速公路網(wǎng)“7放9縱18橫”中的第6縱，同時(shí)也是《廣東省高速公路網(wǎng)總體布局規(guī)劃》中的第7條縱線。

二廣高速公路連山段茅田界隧道出口YK89+070-YK89+160路塹右側(cè)邊坡原設(shè)計(jì)范圍：YK89+070～YK89+160 右側(cè)，長(zhǎng)90m，最大坡高為50m。設(shè)計(jì)類型為路塹高邊坡，線路走向225°，邊坡傾向145°。原設(shè)計(jì)邊坡按坡率1：0.5、1：0.75、1：0.75、1：0.75、1：1 分五級(jí)設(shè)置，第一級(jí)錨桿格梁、第二級(jí)錨索框梁、第三級(jí)錨索框梁、第四級(jí)錨桿格梁、第五級(jí)錨桿格梁。

邊坡完工一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)邊坡二級(jí)平臺(tái)塌陷及三、四級(jí)坡面部分框架梁出現(xiàn)開(kāi)裂錯(cuò)位，之后邊坡變形進(jìn)步發(fā)展，四級(jí)坡面大里程一側(cè)出現(xiàn)淺層滑塌，現(xiàn)場(chǎng)坡面偶有石塊掉落。二級(jí)坡大里程一側(cè)巖體出現(xiàn)嚴(yán)重變形，二級(jí)坡其他區(qū)部分巖體節(jié)理出現(xiàn)張裂，坡頂背后約60m 范圍內(nèi)多處出現(xiàn)了裂縫。直至坡頂出現(xiàn)多處明顯的地表裂縫及滑塌陡壁，已經(jīng)開(kāi)挖支護(hù)的邊坡坡體多處發(fā)生明顯的滑塌破壞，支護(hù)結(jié)構(gòu)多處變形（或已經(jīng)錯(cuò)斷），同時(shí)該邊坡靠近隧道出口一側(cè)山體已經(jīng)發(fā)生淺層塌滑區(qū)，初步估算該滑坡體體積約為14000m3，屬小型滑坡，滑坡體對(duì)已完工工程和設(shè)計(jì)施工造成危害。

為滿足該邊坡處理方案設(shè)計(jì)和施工的需要，后期采用了鉆探和孔內(nèi)攝像等手段進(jìn)一步開(kāi)展滑坡地質(zhì)勘察工作，以查明該路段滑坡的成因及其工程特性，為處治、施工提供依據(jù)。

2.2外業(yè)工作布置

在高邊坡坡體范圍，結(jié)合實(shí)際場(chǎng)地條件，以能夠查清高邊坡在設(shè)計(jì)線上分布范圍內(nèi)的地質(zhì)情況為原則，共布置鉆孔3個(gè)，并進(jìn)行孔內(nèi)攝像作業(yè)。

2.3綜合分析解譯

2.3.1滑面判斷依據(jù)

鉆探特征：勘察鉆孔過(guò)程中若出現(xiàn)縮徑、鉆進(jìn)加快、塌孔及卡鉆、漏水等位置；巖芯土體松散、層位變化、粘性土含量較高，含水量明顯偏高等位置。則有可能是滑動(dòng)面或滑動(dòng)帶的位置。

孔內(nèi)攝像（孔內(nèi)攝像）：孔內(nèi)攝像成果圖中，如發(fā)現(xiàn)鉆孔周壁發(fā)現(xiàn)較大的裂縫、且發(fā)育數(shù)條基本平行的雁列式小裂縫，土體被擾動(dòng)明顯時(shí)，則有可能為一個(gè)主滑動(dòng)裂隙及數(shù)組次生剪切裂隙。

土工試驗(yàn)：對(duì)鉆孔中重點(diǎn)層位取土樣進(jìn)行直接剪切、反復(fù)剪切試驗(yàn)等，滑面土體的抗剪強(qiáng)度較正常未擾動(dòng)土體強(qiáng)度低，據(jù)此，可判別為滑面，并可獲取滑面土體抗剪強(qiáng)度資料。

本滑坡滑動(dòng)面的確定，除了考慮以上鉆探過(guò)程中變化情況、孔內(nèi)攝像外，還綜合考慮地表裂縫、陡壁發(fā)育情況、地層分布情況、聯(lián)合滑坡周界特征綜合判定。

2.3.2滑面特征及綜合分析

本次滑坡為新近發(fā)生的滑坡，滑坡滑動(dòng)面主要位于全～強(qiáng)風(fēng)化巖層中，上部滑面切過(guò)坡殘積土及全風(fēng)化巖，順著全風(fēng)化及強(qiáng)風(fēng)化巖層界面滑動(dòng)，往下切過(guò)強(qiáng)風(fēng)化層（夾有中風(fēng)化）后與二級(jí)、三級(jí)邊坡坡面相交?；瑒?dòng)面方向基本與邊坡坡向同向?；媸軒r層性質(zhì)、結(jié)構(gòu)面（順層）、坡腳處的斷層破碎帶等控制。

BPZK2號(hào)孔：鉆孔揭示深度4.2～25.8m處全強(qiáng)風(fēng)化層軟硬不均，相互夾雜，土體內(nèi)張裂隙發(fā)育，擾動(dòng)明顯，鉆進(jìn)時(shí)孔內(nèi)漏水漏漿，異常情況特征突出?？變?nèi)攝像發(fā)現(xiàn)此層有明顯擾動(dòng)跡象，多處見(jiàn)明顯張裂隙，推測(cè)地層中此深度段（強(qiáng)風(fēng)化層頂面）為滑動(dòng)面。

BPZK3號(hào)孔：鉆探揭示9.2～18.8m處強(qiáng)風(fēng)化巖體極其破碎，鉆進(jìn)時(shí)漏水漏漿，孔壁多次出現(xiàn)掉塊現(xiàn)象；孔內(nèi)攝像發(fā)現(xiàn)此層亦有明顯擾動(dòng)跡象，程度較BPZK2號(hào)鉆孔輕微，表明此孔區(qū)該深度處（強(qiáng)風(fēng)化層內(nèi)）為滑動(dòng)面位置，且該孔區(qū)處于滑坡范圍邊緣處。

值得指出的是，以上滑動(dòng)面的位置為依據(jù)已有的資料綜合分析、大致確定，如需精確確定，建議進(jìn)行深孔位移監(jiān)測(cè)。

2.3.3滑床及其特征

該山體滑坡滑床均為強(qiáng)風(fēng)化變質(zhì)砂巖，其巖體破碎，風(fēng)化不均，多夾有中風(fēng)化層?；轮芙鐪\部少部分為全風(fēng)化粉砂巖及坡殘積粉質(zhì)粘土。

2.4滑坡形成機(jī)制分析

2.4.1地層巖性及巖體分級(jí)

構(gòu)成坡體的巖層主要為全～強(qiáng)風(fēng)化變質(zhì)砂巖，屬軟巖；節(jié)理裂隙極發(fā)育，巖體呈小碎塊狀或半巖半土狀，隙面由泥質(zhì)、灰黑色鐵錳質(zhì)薄膜膠結(jié)，結(jié)構(gòu)面結(jié)合差；巖體完整程度屬破碎、極破碎（散體狀結(jié)構(gòu)～碎裂狀結(jié)構(gòu)）。經(jīng)計(jì)算，巖體基本質(zhì)量指標(biāo)（BQ）=146.7，巖體基本質(zhì)量級(jí)別為Ⅴ級(jí)。該巖體破碎，強(qiáng)度低，層間結(jié)合力差，浸水后易軟化，在暴雨誘使下極易產(chǎn)生失穩(wěn)滑塌。

2.4.2地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)繪成果，邊坡1-2級(jí)坡坡體存在2條斷層破碎帶，斷層破碎帶寬約1.0-1.5m，斷層破碎帶由角礫、泥質(zhì)等充填膠結(jié)，膠結(jié)程度很差，對(duì)坡體發(fā)展不利。此外，坡體存在多組順向結(jié)構(gòu)面（如HD23-X2，產(chǎn)狀138°∠30°；BPZK2號(hào)孔內(nèi)攝像23～24m揭示的破碎帶產(chǎn)狀132°∠31°等），這組結(jié)構(gòu)面為后緣臺(tái)階控制的結(jié)構(gòu)面，極為有利于滑坡的形成。

2.4.3人類工程活動(dòng)

該邊坡開(kāi)挖后較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)未能進(jìn)行邊坡支護(hù)，這樣在坡體下方形成了一個(gè)寬達(dá)60m的臨空面，加上坡體兩邊山體本就地勢(shì)陡峭，破壞了原來(lái)坡體平衡的條件，為滑坡滑移（下沉）提供了剪出空間。

2.4.4降雨的作用

邊坡支護(hù)完成后在場(chǎng)區(qū)范圍迎來(lái)了強(qiáng)降雨過(guò)程，其中，連續(xù)降雨天數(shù)達(dá)36天之久，降雨量相較往年也有大幅的增多，且個(gè)別降雨12小時(shí)降雨量達(dá)300mm（屬數(shù)十年一遇的特大暴雨）。在支護(hù)不及時(shí)（放置時(shí)間長(zhǎng)）的情況下，雨水會(huì)沿基巖裂隙、破碎帶等下滲，使滑體飽和并降低滑帶土體抗剪強(qiáng)度，當(dāng)下滑力大于粘阻力時(shí)，導(dǎo)致產(chǎn)生變形下滑失穩(wěn)。

綜上所訴，該邊坡段山體滑坡的形成是自然地質(zhì)條件、人類工程活動(dòng)、雨水等綜合作用的結(jié)果。

2.5 滑坡發(fā)展變化趨勢(shì)及危害性預(yù)測(cè)

外業(yè)勘察期間，地表裂縫發(fā)展較為迅速，并且邊坡靠近隧道出口一側(cè)山體已經(jīng)發(fā)生淺層塌滑區(qū)，表明該滑坡體現(xiàn)在仍處于滑動(dòng)崩塌階段，同時(shí)Ia區(qū)繼續(xù)剪出變形，Ib區(qū)裂縫加大和處于蠕變下滑不穩(wěn)定階段，滑體將會(huì)形成進(jìn)一步下滑動(dòng)且變形加大。

若滑坡得不到及時(shí)、綜合的工程治理，將會(huì)進(jìn)一步加劇滑坡變形程度，變形區(qū)域也進(jìn)一步擴(kuò)大，從而引發(fā)更大的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)影響，急需采取有效的措施進(jìn)行整治。

根據(jù)工程地質(zhì)測(cè)繪及地質(zhì)勘探成果綜合分析，本路段滑坡對(duì)應(yīng)主線樁號(hào)為YK89+030～YK89+160右15m～右125m，該滑坡目前仍處于變形階段，滑坡邊界的判定主要以滑坡的后緣錯(cuò)落及滑坡前緣的隆起剪出等變形特征和微地貌特征為依據(jù)，圈定的平面形態(tài)主要分為Ia 深層下滑區(qū)、Ib 淺層滑塌區(qū)、II 蠕動(dòng)變形區(qū)，其中Ia 深層下滑區(qū)、Ib 淺層滑塌區(qū)為扇形分布，其頂點(diǎn)位于BPZK2孔區(qū)以下24m，底邊位于邊坡的斷層破碎帶；II 蠕動(dòng)變形區(qū)為月牙形分布，位于上述兩個(gè)分區(qū)之上，其頂邊位于BPZK2號(hào)鉆孔以上16m（裂縫3），詳見(jiàn)平面圖。

本滑坡平面整體形態(tài)呈舌狀，處于條狀突出的山嘴（龍脈），主滑方向?yàn)?30-140°，前緣高程341.5m，后緣高程392m，相對(duì)高差50.5m，總體坡度角25-30°?；驴v向長(zhǎng)約110m，前部寬約60m，后緣寬約75m，中部寬約65m，圈定的滑坡體面積共計(jì)10100m2（其中Ia 深層下滑區(qū)3100m2；Ib 淺層滑塌區(qū)2300 m2；II 蠕動(dòng)變形區(qū)4700 m2）。滑體最大厚度約24m，平均厚度約15m，滑坡總方量約15萬(wàn)m3。

根據(jù)地表觀察的變形特征，結(jié)合地質(zhì)鉆孔、孔內(nèi)攝像資料：Ia 深層下滑區(qū)為中深層推移變形，變形速度較快；Ib 淺層滑塌區(qū)為在雨水作用下的滑塌；II 蠕動(dòng)變形區(qū)為下部先產(chǎn)生變形之后，使該區(qū)失去支撐而變形滑動(dòng)，一般變形速度較慢。綜上，本山體滑坡類型屬大型牽引、推移式土質(zhì)（類土質(zhì)）混合型滑坡。

3結(jié)論

由于鉆探為點(diǎn)探測(cè)方法，且其所取得的土芯已被擾動(dòng)破壞，一般較難分辨出小范圍構(gòu)造層面及還未引起明顯滑動(dòng)的擾動(dòng)層面，存在勘探范圍不足的缺點(diǎn)。工程實(shí)踐中，采用孔內(nèi)攝像結(jié)合鉆探及地質(zhì)調(diào)繪等地質(zhì)資料所進(jìn)行的綜合勘探方法，在對(duì)滑坡的地質(zhì)評(píng)價(jià)方面能夠取得良好的效果，能夠使滑坡評(píng)價(jià)結(jié)果更加真實(shí)可靠，對(duì)滑坡治理具有重要的指導(dǎo)作用，該技術(shù)在工程中具備較高的參考價(jià)值、安全和經(jīng)濟(jì)意義。

參考文獻(xiàn)

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