一种精确测算矿山滑坡体体积的勘查方法与流程

1.本发明属于矿山边坡滑坡地质灾害勘查领域，尤其是涉及一种精确测算矿山滑坡体体积的勘查方法。


背景技术：

2.矿山作为提供建筑材料的基地，多年来为国家大规模建设提供了巨量的建设基材，但随着国家对环境保护的重视，各地方政府关闭或废弃了大量的露天矿山，长期无序开采对生态环境造成了严重的破坏，同时也产生了山体崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害隐患，对当地人民的生命财产产生了严重威胁，在发展实践中，各地都在积极开展矿区土地综合整治。对于矿山边坡地质灾害勘查，如果仅依靠常规钻探技术及人员调查，不但工作量巨大，而且环境通常比较复杂，对作业人员的人身安全也易构成极大的危险。无人机低空遥感系统自研制成功以来，以其机动灵活、成本低廉、操作维护简单等特点已经在很多领域展开了广泛应用，但一般只作为一种参考影像，以此对灾情进行快速评估，制定抢险救灾方案，并未对影像中的滑坡体进行精确解译及量测。
3.对无人机数据进行常规处理后，通过点云数据恢复地质灾害体的三维模型，结合高密度电法物探技术及已有调查资料对比分析，可以对矿山边坡滑坡体体积进行精确量测，确定边坡滑坡体的规模，为后续滑坡的治理提供了充分依据。无人机航测只能对滑坡表面进行测量，深部的滑坡体厚度测量需要其他手段，在工程地质勘探中，类似方法比如物探法(高密度电法、地震映像法等)、钻探法(现场多点钻探、钻探取样等)及触探法(静力触探法、动力触探法等)都较为常见，是工程地质勘探中较为成熟的方法。厚度的测量需要一定的场地测试条件，是现场进行的测试，根据工程经验及现场测试对比，高密度电法对于矿山边坡的滑坡体厚度测试比较适宜，故优先采用高密度电法。
4.因此通过无人机航测与高密度电法结合，对滑坡体体积进行精确测量是种既方便快捷又新颖可行的方法。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明旨在提出一种精确测算矿山滑坡体体积的勘查方法，以解决在矿山边坡滑坡勘查中对滑坡体体积勘查工作效率与精细程度较低的问题。
6.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
7.一种精确测算矿山滑坡体体积的勘查方法，包括以下步骤，s1、确定勘查范围，根据待勘查滑坡体数量和大小，划分合理工作区域；s2、仪器调试与设置无人机飞行参数，对所用的无人机及高密度电法仪进行调试，确保工作前性能稳定，对滑坡体所在的位置区域进行分析，设置无人机飞行路线、高度、测量分辨率、幅宽、角度参数；s3、无人机低空航测及数据保存，按照设置路线及高度，对滑坡体进行无人机低空航测，采用无人机倾斜航拍摄影法进行影像采集，保存影像及三维数据；s4、选定滑坡体厚度测试点，根据现场滑坡体及飞行影像，结合地形图等资料，分析滑坡体相对平坦及方便布置测线的位置，方便测试其滑坡
体厚度；s5、对选定的测试点进行高密度电法测试，电极距设置为1.0m电极距，探测5-30m深度范围内地层电阻率，利用不同地质体的电阻率数值不同查出滑移面，从而确定滑坡体厚度；s6、建立滑坡体三维模型，对无人机数据进行常规处理后，通过点云数据恢复滑坡体的三维模型；s7、计算滑坡体体积，利用滑坡体三维模型结合高密度电法测得的厚度信息及已有调查资料对比分析，对滑坡体进行精确量测，确定边坡滑坡体的体积。
8.进一步的，所述在s1中，一个滑坡体对应一个工作区域，滑坡体为前期地质调查出的范围。
9.进一步的，所述在s2中，不同的区域和环境对设备的参数有所不同，为保证设备在指定区域正常工作，应进行设备的提前调试，本勘查方法采用的无人机兼指无人机低空航测系统。
10.进一步的，所述在s3中，无人机数据包含可视部分与计算部分，可视部分即通过直观经验判断可疑滑动区域、滑动块体，计算部分为通过点云数据恢复了地质灾害体的三维模型，测量计算滑坡体体积、土石方量。
11.进一步的，所述在s4中，滑坡体厚度无法通过无人机直接测量出来，需要高密度电法测试，高密度电法测试需要相对平坦的区域，还需要结合滑坡体的形态，一般在滑坡体的中间部位选择相对平坦的位置，如果场地不够理想，可以通过将场地简单平整多个台阶后进行测试。
12.进一步的，所述在s5中，对高密度电法仪的设置为电极距设置为1.0m电极距，探测深度根据场地条件，一般可探测5-30m深度，是矿山边坡物探的经验深度，采集通道根据仪器规格，通道越多表示测试更精细。
13.进一步的，所述在s6中，滑坡体通常为不规则空间斜面区域，三维模型包含长度、宽度及厚度信息，是对滑坡体的三维体积精确计算模型。
14.进一步的，所述该方法适用于矿山边坡的滑坡体精细勘查，矿山边坡滑坡体内部岩土类型单一，滑动面上下界线清晰，其他边坡类型与矿山边坡在岩土类型及滑坡类型上有所区别，具体适用性尚未进行深入研究。
15.进一步的，所述高密度电法为精细化勘查方法中滑坡体厚度的试验方法，除了高密度电法之外还可以有地震映像法、探地雷达法、现场多点钻探法、触探法。
16.相对于现有技术，本发明所述的一种精确测算矿山滑坡体体积的勘查方法具有以下有益效果：
17.(1)本发明所述的一种精确测算矿山滑坡体体积的勘查方法，利用无人机飞行与高密度电法勘探，将矿山边坡勘查以传统人工调查为主的定性分析，提升为利用无人机及电法勘探为主的精细化分析方法，测算出滑坡体体积，为滑坡治理提供设计依据。本发明提高了矿山边坡的勘查效率和精度，节约了人力和时间，可以推广到其他矿山边坡勘查。
18.(2)本发明所述的一种精确测算矿山滑坡体体积的勘查方法，高密度电法为精细化勘查方法中滑坡体厚度的试验方法，除了高密度电法之外还可以有地震映像法、探地雷达法、现场多点钻探法、触探法等其他精细化方法，但在矿山边坡滑坡灾害勘查中，高密度电法表现出了岩层分辨率高、勘查效率高、识别滑动面准确等精细化优点，为优先考虑的方法。
附图说明
19.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
20.图1为本实施例所述的人工开挖矿石所形成的滑坡区现状图；
21.图2为本实施例所述的无人机低空航测过程图；
22.图3为本实施例所述的对选定的测试点进行高密度电法测试的探测解译结果图；
23.图4为本实施例所述的对选定的测试点进行高密度电法测试的综合结果剖面图；
24.图5为本实施例所述的完成对工程区地表特征体的快速勘查识别后建立的项目三维模型；
25.图6为本实施例所述的治理区面积估算用图；
26.图7为本实施例所述的避让及重力式挡墙工程平面示意图；
27.图8为本实施例所述的避让及重力式挡墙工程立面示意图；
28.图9一种精确测算矿山滑坡体体积的勘查方法的工作流程图。
具体实施方式
29.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
30.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
32.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
33.如图1-9所示，采用无人机飞行测量与高密度电法结合的方式对一种精确测算矿山滑坡体体积的勘查方法，包括以下步骤：
34.s1、确定勘查范围，根据待勘查滑坡体数量和大小，划分合理工作区域。
35.优选地，一个滑坡体对应一个工作区域，滑坡体为前期地质调查出的大致范围。
36.滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，受河流冲刷、地下水活动、雨水浸泡、地震及人工切坡等因素影响，在重力作用下，沿着一定的软弱面或者软弱带，整体地或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。运动的岩(土)体称为变位体或滑坡体，未移动的下伏岩(土)体称为滑床。
37.矿山开采破坏植被，使基岩大量裸露，容易形成许多不稳定斜坡，开挖坡脚和爆破振动极易诱发滑坡，弃土废渣使沟内碎屑量剧增，沟坡碎屑物质增加速度将比仅靠自然风化堆积的速度快得多，大量弃渣随意堆放，或堵塞沟床，或悬于坡面，极易形成滑坡。
38.另外，矿山开挖后会形成陡立的边坡，将原本稳定的滑坡体切开，从而在重力作用下沿着软弱带滑动，因此矿山开挖前、开挖时、开挖后都应对滑坡进行分析其稳定性，其中最重要的是识别滑坡体和计算滑坡体稳定性及体积，根据前期的地质调查及工程经验，技术人员比较容易找到滑坡范围，从而根据这个范围合理划分工作区域。
39.s2、仪器调试与设置无人机飞行参数，对所用的无人机及高密度电法仪进行调试，确保工作前性能稳定，对滑坡体所在的位置区域进行分析，设置无人机飞行路线、高度、测量分辨率、幅宽、角度等参数。
40.优选地，不同的区域和环境对设备的参数有所不同，为保证设备在指定区域正常工作，应进行设备的提前调试，本勘查方法采用的无人机兼指无人机低空航测系统。
41.高密度电阻率法试验设备包括直流激电仪、多路电极转换器、接地电极以及高压直流电源等。高密度电阻率法试验前，应预先设计测线(设定测线长度、电极距)，试验测线可能时应交叉布置，便于相互印证提高试验准确性。试验开始前应进行接地电阻检测和导线绝缘检查，检测合格后方能启动自动测量采集。
42.无人机低空航测系统是利用无人飞行平台、机载数码相机、数码摄录机等数字航测设备进行拍摄和记录，通过遥感数据处理技术进行影像的分析处理，以实现对地面信息的实时调查与监测。一个完整的无人机遥感系统包括空中飞行与数据获取模块和地面监控模块。其中空中飞行与数据获取模块的主要功能是控制无人机系统按照既定航线平稳飞行，并将飞行状态与数据传输地面，主要包括无人机飞行系统、遥感器系统、姿态控制系统以及数据传输系统；地面监控模块则是发送飞行状态调整和数据获取命令、接收数据并实时监控，主要包括数据的接收与状态监控、地面控制命令模块
43.无人机低空航测系统可以用于快速完成工作区航测工作，并且可实现在短时间内高频率重复高精度拍摄，实现对工作区的动态监测作用，并且操作系统简单，操作人员仅需经过短时间培训即可开展工作，与地质灾害的勘查及监测的实时性和重复性要求高度契合。同时，无人机低空航测系统可以实现三维正射与斜射影像，与野外控制点实测成果结合，经数据处理后可以生成数字高程模型和立体正射与斜射影像三维模型，为其它分析提供高精度基础数据，为灾害勘查、设计、治理工作提供了强有力的技术支撑。
44.与常规卫星遥感影像所达到的米级和亚米级相比，无人机低空遥感系统获得的影响进度可达到厘米级，并且可以根据需要实时调整航测的精度。针对不同类型的地质灾害，勘查和监测所需精度有所差异。对崩塌地质灾害，因崩塌体尺寸一般为厘米～米级，为保证在航测成果中反映出崩塌地质灾害的发育情况，应保证航测成果分辨率不低于cm级别，一般要求分辨率达到≤0.05m。对滑坡地质灾害，滑坡体尺度一般为米～十米级，航测成果分辨率应不低于米级，一般要求分辨率达到≤0.5m。
45.s3、无人机低空航测及数据保存，按照设置路线及高度，对滑坡体进行无人机低空航测，采用无人机倾斜航拍摄影法进行影像采集，保存影像及三维数据。
46.优选地，无人机数据包含可视部分与计算部分，可视部分即通过直观经验判断可疑滑动区域、滑动块体等，计算部分为通过点云数据恢复了地质灾害体的三维模型，测量计
算滑坡体体积、土石方量等。
47.获得无人机低空航测数据过程包括：首先，按照地形图航空摄影测量规范的要求(包括航摄比例尺、重叠度、航高等方面)，并利用航线规划系统进行航线的规划和设计；其次，设置地面控制点，应尽量让控制点均匀分布于整个调查区，并选取具有明显特征的地物进行刺点，通过rtk(gps实时差分定位系统)同步采集地面布设的控制点坐标数据；最后，选择合适的天气运用无人机搭载高分辨率数码相机，获取低空无人机遥感影像数据。
48.s4、选定滑坡体厚度测试点，根据现场滑坡体及飞行影像，结合地形图等资料，分析滑坡体相对平坦及方便布置测线的位置，方便测试其滑坡体厚度。
49.优选地，滑坡体厚度无法通过无人机直接测量出来，需要高密度电法测试，高密度电法测试需要相对平坦的区域，还需要结合滑坡体的形态，一般在滑坡体的中间部位选择相对平坦的位置，如果场地不够理想，可以通过将场地简单平整多个台阶后进行测试。
50.滑坡体厚度的测量是滑坡体三维模型的重要步骤，厚度的测量方法有多种，主要分为物探法(高密度电法、地震映像法等)、钻探法(现场多点钻探、钻探取样等)及触探法(静力触探法、动力触探法等)，厚度的测量需要一定的场地测试条件，是现场进行的测试，根据工程经验及现场测试对比，高密度电法对于矿山边坡的滑坡体厚度测试比较适宜，故优先采用高密度电法。
51.s5、对选定的测试点进行高密度电法测试，电极距设置为1.0m电极距，探测5-30m深度范围内地层电阻率，利用不同地质体的电阻率数值不同查出滑移面，从而确定滑坡体厚度。
52.优选地，对高密度电法仪的设置为电极距设置为1.0m电极距，探测深度根据场地条件，一般可探测5-30m深度，是矿山边坡物探的经验深度，采集通道根据仪器规格，通道越多一般表示测试更精细。
53.高密度电阻率法主要以岩(矿)石的导电性差异为基础，研究在施加电场的作用下地中传导电流的分布规律，推断地下具有不同电阻率的地质体的赋存情况。高密度电阻率法是直流电法勘探一种类型，属于阵列勘探方法，是集电剖面法和电测深法为一体的一种电学层析成像方法。与其他电阻率法的区别是采用自由无限制任意四极的组合方式来采集数据，打破了常规电法勘探中数据采集方式的限制，采集数据量是常规高密度电法的几十倍，具有采集信息量丰富、分辨率高、多解性弱以及全自动、快速采集的特点，为高精度、小目标的浅层勘探提供了可靠的保证，是常用的技术最高，信息量最大，探测精度最高的工程地球物理探测方法。
54.高密度电阻率法具有测点密度大、采集速度快、抗干扰性强等特点,被广泛应用于工程勘查中，利用滑坡体富水、低阻的特点，通过探测二维空间上电阻率的变化情况，获得滑坡体纵、横向发育及展布情况，查明滑坡体空间形态特征、滑动面埋深以及与滑坡发育相关的断裂情况等。
55.现场采集完成后，把所测得的视电阻率，经数据格式转换、数据预处理、地形校正、正演和反演计算，最后得到视电阻成像色谱图。把格式转换好的视电阻率，经数据预处理消除坏点，保留数据较一致的数据点。并采用最佳拟合法，给定一个初始地电断面，在初始断面上计算视电阻率的理论曲线，将理论曲线与实测曲线作对比(拟合)，通过修改参数获得最佳拟合效果，即高密度电法反演成像色谱图。根据现场实验和与其它资料对比分析，选择
正演、反演计算参数。高密度电法的反演一般采用仪器自带的软件进行了二维反演计算，利用地面实测视电阻率数据和地形数据，采取三角网格剖分方式，生成地下二维地电模型，实现迭代循环式反演，以确保了资料的解释精度。反演获得的二维地下电阻率模型可直接反映二维空间的电阻率变化，可作为按照不同介质的电阻率特性进行对照解释。
56.s6、建立滑坡体三维模型，对无人机数据进行常规处理后，通过点云数据恢复滑坡体的三维模型。
57.优选地，滑坡体通常为不规则空间斜面区域，三维模型包含长度、宽度及厚度信息，是对滑坡体的三维体积精确计算模型，传统针对滑坡体体积都是根据经验估计的值。
58.获得高精度的低空遥感影像是无人机低空遥感系统的优势之一。按照《测绘成果质量检查与验收》(gb/t24356-2009),对航测成果质量的检查从飞行质量、影像质量、数据质量及附件质量几方面进行检查评价。飞行质量检查项包括：航摄设计；像片重叠度(航向和旁向)；最大和最小航高之差；旋偏角；像片倾斜角；航迹；航线弯曲度；边界覆盖保证；像点最大位移值。影像质量检查项包括：最大密度；最小密度；灰雾密度；反差；冲洗质量；影像色调；影像清晰度；框标影像。数据质量检查项包括：数据完整性，正确性。附件质量检查包括：摄区完成情况图、摄区分区图、分区航线结合图、摄区分区航线及像片结合图、航摄鉴定表的完整、正确性、航摄仪技术参数检定报告的正确性、航摄仪压平检测报告的正确性、各类注记、图表填写的完整、正确性、航摄胶片感光特性测定及航摄底片冲洗记录的正确性和完整性；成果包装。
59.无人机影像数据处理主要包括匀色与裁边、空中三角测量、正射影像生成、精度检查等内容。通过预处理后的无人机遥感影像数据可以生成数字高程模型(digitalelevationmodel，dem)和数字正射影像图(digital orthophotomap，dom)，应用于地质灾害调查以进行灾害解译和孕灾背景分析。以往影像数据的处理都需要很多的人工操作，现在更智能化的无人机影像处理工具的出现可以为科研工作者提高工作效率，如国内的pixelgrid，dpgrid，dpmatrix，及geowayforuav；国外的pix4dmapper，inpho，photo mod，lps，ips及ssk等。此外，还有photoscan，bundler，photosynth及visualsfm等基于计算机视觉的近景摄影测量软件。
60.利用上述这些无人机遥感影像处理软件，首先，对原始影像进行畸变校正和匀光匀色等预处理；然后利用飞行控制系统记录的pos数据，对影像进行定位排序与自动影像匹配；匹配结束后再进行自由网平差，而后再将地面控制点的坐标信息导入完成遥感影像的绝对定向；其次，对影像进行空中三角测量加密，生成整个测量区域的密集点云数据；最后，通过密集点云数据就可以生成研究区的数字高程模型(dem)、正射影像(dom)以及三维模型。
61.s7、计算滑坡体体积，利用滑坡体三维模型结合高密度电法测得的厚度信息及已有调查资料对比分析，对滑坡体进行精确量测，确定边坡滑坡体的体积。
62.优选地，确定滑坡体体积是地质灾害分析的关键一步，涉及后续的处理方法及处理面积，现有技术是安装技术人员的经验结合现场测量确定，通过应用该方法，滑坡体体积能够精确地测量出来，方便后续进行处理施工计算土石方量。
63.优选地，该方法适用于矿山边坡的滑坡体精细勘查，矿山边坡滑坡体内部岩土类型单一，滑动面上下界线清晰，其他边坡类型与矿山边坡在岩土类型及滑坡类型上有所区
别，具体适用性尚未进行深入研究。
64.优选地，该方法中，高密度电法为精细化勘查方法中滑坡体厚度的试验方法，除了高密度电法之外还可以有地震映像法、探地雷达法、现场多点钻探法、触探法等其他精细化方法，但在矿山边坡滑坡灾害勘查中，高密度电法表现出了岩层分辨率高、勘查效率高、识别滑动面准确等精细化优点，为优先考虑的方法。
65.通过如下地质灾害精细勘查项目实例，对项目中应用该精确测算矿山滑坡体体积的勘查方法进行举例，证明该方法的可行性。
66.项目名称：天津市蓟州区白涧镇土地综合整治-西五百户矿山地质灾害精细勘查
67.项目概况：白涧镇矿区滑坡隐患点位于白涧镇西五百户以北矿区内，为人工开挖矿石所形成，滑坡区现状见图1。
68.地质资料：该矿山边坡体处于宝坻凹陷与蓟县穹褶交界地带，构造上为庄果峪向斜西翼，为构造剥蚀的低山丘陵区向山前平原区过渡地带，场地内发育规模较大的断裂为蓟县山前断裂西段的庄果峪水库南断裂和刘吉素北断层，两断层东西向穿过场地，受其影响场地岩层破碎严重，形成较多的节理裂隙，在高边坡区域形成大量的破碎岩体。
69.区域内出露的基岩为中上元古界(pt2-3)蓟县系雾迷山组第十、十一段(jxw10-11)白云岩，结合场地内的岩石露头及勘探资料，第十段白云岩表现为浅灰、浅褐灰色，中-厚层含粉砂砾砂屑粉晶白云岩与灰—灰褐色中—厚层含云灰岩、含云灰岩砾屑白云岩组成的韵律式沉积，底部柱状叠层石发育；第十一段白云岩表现为浅灰—深灰色中薄—中厚层砂砾屑白云岩，浅灰、灰紫色中厚层硅镁质条带、结核白云岩，褐灰色厚层亮晶葡萄藻白云岩以及灰色薄—厚层燧石条带组成的韵律式沉积，叠层石以锥状、块茎状为主。
70.边坡所在区域原为矿区，生产石灰石和建筑用石，经过多年露天开采形成，地形地貌情况已大幅改变，东西两侧的低山仅保留了顶峰附近原始山体，四周因逐级采石(矿)形成了数个采石平台，平台标高从80～105m不等；因开山采石开挖了原有山体的坡脚，产生了大量人工边坡。
71.主要勘查流程：
72.1.确定勘查范围，根据待勘查滑坡体数量和大小，划分合理工作区域。由于本项目范围较小，整体划分为一个飞行区域。
73.2.仪器调试与设置无人机飞行参数，对所用的无人机及高密度电法仪进行调试，确保工作前性能稳定，对滑坡体所在的位置区域进行分析，设置无人机飞行路线、高度、测量分辨率、幅宽、角度等参数。
74.本次采用无人机倾斜航拍摄影法在整个工作区及其周边相关的第一斜坡带区域开展工作。本次采用的无人机为大疆悟2型无人机、旋翼翼型，垂直起降，搭载目前无人机主流传感器—canon5dmark3相机。工作过程包含航线设计、飞行控制、数据采集、数据质量检查及后期的室内数据处理等几个过程。结合三维激光雷达测量成果，可建立整个工作区三维地表特征模型。
75.3.无人机低空航测及数据保存，按照设置路线及高度，对滑坡体进行无人机低空航测，采用无人机倾斜航拍摄影法进行影像采集，保存影像及三维数据。无人机低空航测过程见图2。
76.4.选定滑坡体厚度测试点，根据现场滑坡体及飞行影像，结合地形图等资料，分析
滑坡体相对平坦及方便布置测线的位置，方便测试其滑坡体厚度。
77.5.对选定的测试点进行高密度电法测试，电极距设置为1.0m电极距，探测5-30m深度范围内地层电阻率，利用不同地质体的电阻率数值不同查出滑移面，从而确定滑坡体厚度。
78.该区域发生了小型滑坡，滑坡区域表层为第四系坡积层，下部为基岩，滑坡体为松散坡积物。使用flashres-universal系统进行高密度电法试验，64通道，电极距设置为1.0m电极距，探测15m深度范围内地层电阻率。结合现场调查情况，探测解译结果见图3、图4。
79.综合现场调查槽探资料分析，受下部基岩起伏顶板影响滑坡体呈多级分布，其最上部为二级滑坡体，其厚度为1-2m，纵向滑床长约17m，为顺坡的浅表型滑动，潜在滑动面为岩土交界面；中部为一级滑坡体，其厚度2-3m，纵向滑床长度约27m，为顺坡的浅表型滑动，潜在滑动面为岩土交界面；下部土路外侧为人工填土边坡。
80.6.建立滑坡体三维模型，对无人机数据进行常规处理后，通过点云数据恢复滑坡体的三维模型。立体展示工程区地表特征，完成对工程区地表特征体的快速勘查识别。本次建立的项目三维模型见图5。
81.7.计算滑坡体体积，利用滑坡体三维模型结合高密度电法测得的厚度信息及已有调查资料对比分析，对滑坡体进行精确量测，确定边坡滑坡体的体积。
82.经计算，该滑坡体体积为2650立方米，从滑坡体体积看，该滑坡属于小型滑坡。滑坡处于丘陵斜坡区，根据现场调查资料滑坡体主要为坡面上分布的红黏土夹碎石土为主。受下伏基岩控制，滑坡规模整体规模较小，但因其剪出口距离本项目场地较近，若不进行治理或设置滑坡避让区，将可能危害下部区域安全。
83.测算灾害治理区面积和体积。灾害治理区域通常为不规则空间斜面区域，通过三维模型可以提高治理范围和治理的土石方量的估算精度，为造价估算提供可靠数据。治理区面积估算见图6。
84.8.在精确测量滑坡体体积的基础上，结合现场统计坡面形态，对该项目提出滑坡治理方案建议。
85.现场坡面形态：坡高11～35m，坡长221m，坡向150～270
°
，坡度31
°
，坡面岩层节理裂隙发育，局部岩层被切割形成不稳定楔体，岩体平整度差，坡面碎石广泛分布；坡顶发育边坡地质灾害。中部局部分布石灰窑。
86.建议：白涧镇矿区滑坡类型属于小型的浅层滑坡，深层整体稳定性较好，且坡脚距离用地红线平均距离约28.0m。该处滑坡治理方式采用沿滑坡体坡体外缘周边采用浆砌截水沟的方式进行截水，在滑坡体下部的拟整理复垦地块红线内划定避让区，采用避让及重力式挡墙方式进行治理。治理工程设计见图7、图8。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种精确测算矿山滑坡体体积的勘查方法，其特征在于：包括以下步骤，s1、确定勘查范围，根据待勘查滑坡体数量和大小，划分合理工作区域；s2、仪器调试与设置无人机飞行参数，对所用的无人机及高密度电法仪进行调试，确保工作前性能稳定，对滑坡体所在的位置区域进行分析，设置无人机飞行路线、高度、测量分辨率、幅宽、角度参数；s3、无人机低空航测及数据保存，按照设置路线及高度，对滑坡体进行无人机低空航测，采用无人机倾斜航拍摄影法进行影像采集，保存影像及三维数据；s4、选定滑坡体厚度测试点，根据现场滑坡体及飞行影像，结合地形图等资料，分析滑坡体相对平坦及方便布置测线的位置，方便测试其滑坡体厚度；s5、对选定的测试点进行高密度电法测试，电极距设置为1.0m电极距，探测5-30m深度范围内地层电阻率，利用不同地质体的电阻率数值不同查出滑移面，从而确定滑坡体厚度；s6、建立滑坡体三维模型，对无人机数据进行常规处理后，通过点云数据恢复滑坡体的三维模型；s7、计算滑坡体体积，利用滑坡体三维模型结合高密度电法测得的厚度信息及已有调查资料对比分析，对滑坡体进行精确量测，确定边坡滑坡体的体积。2.根据权利要求1所述的一种精确测算矿山滑坡体体积的勘查方法，其特征在于：在s1中，一个滑坡体对应一个工作区域，滑坡体为前期地质调查出的范围。3.根据权利要求1所述的一种精确测算矿山滑坡体体积的勘查方法，其特征在于：在s2中，不同的区域和环境对设备的参数有所不同，为保证设备在指定区域正常工作，应进行设备的提前调试，本勘查方法采用的无人机兼指无人机低空航测系统。4.根据权利要求1所述的一种精确测算矿山滑坡体体积的勘查方法，其特征在于：在s3中，无人机数据包含可视部分与计算部分，可视部分即通过直观经验判断可疑滑动区域、滑动块体，计算部分为通过点云数据恢复了地质灾害体的三维模型，测量计算滑坡体体积、土石方量。5.根据权利要求1所述的一种精确测算矿山滑坡体体积的勘查方法，其特征在于：在s4中，滑坡体厚度无法通过无人机直接测量出来，需要高密度电法测试，高密度电法测试需要相对平坦的区域，还需要结合滑坡体的形态，一般在滑坡体的中间部位选择相对平坦的位置，如果场地不够理想，可以通过将场地简单平整多个台阶后进行测试。6.根据权利要求1所述的一种精确测算矿山滑坡体体积的勘查方法，其特征在于：在s5中，对高密度电法仪的设置为电极距设置为1.0m电极距，探测深度根据场地条件，一般可探测5-30m深度，是矿山边坡物探的经验深度，采集通道根据仪器规格，通道越多表示测试更精细。7.根据权利要求1所述的一种精确测算矿山滑坡体体积的勘查方法，其特征在于：在s6中，滑坡体通常为不规则空间斜面区域，三维模型包含长度、宽度及厚度信息，是对滑坡体的三维体积精确计算模型。8.根据权利要求1所述的一种精确测算矿山滑坡体体积的勘查方法，其特征在于：该方法适用于矿山边坡的滑坡体精细勘查。9.根据权利要求5所述的一种精确测算矿山滑坡体体积的勘查方法，其特征在于：高密度电法为精细化勘查方法中滑坡体厚度的试验方法，除了高密度电法之外还可以有地震映
像法、探地雷达法、现场多点钻探法、触探法。

技术总结
本发明提供了一种精确测算矿山滑坡体体积的勘查方法，包括以下步骤，S1、确定矿山滑坡体勘查范围；S2、仪器调试与设置无人机飞行参数；S3、无人机低空航测及数据保存；S4、选定滑坡体厚度测试点；S5、对测试点进行高密度电法测试；S6、建立滑坡体三维模型；S7、计算滑坡体体积。本发明所述的一种精确测算矿山滑坡体体积的勘查方法，利用无人机飞行与高密度电法勘探，将矿山边坡勘查以传统人工调查为主的定性分析，提升为利用无人机及电法勘探为主的精细化分析方法，测算出滑坡体体积，为滑坡治理提供设计依据。本发明提高了矿山边坡的勘查效率和精度，节约了人力和时间，可以推广到其他矿山边坡勘查。山边坡勘查。山边坡勘查。


技术研发人员：孙怀军 周长瑞 聂细江 刘承磊 任建兴 段志强 穆磊 符亚兵 王安 陈润桥
受保护的技术使用者：天津市勘察设计院集团有限公司
技术研发日：2023.07.14
技术公布日：2023/10/19