重庆垫江危岩崩塌4.8立方米提前撤离零伤亡:三维激光扫描在非在册隐患点排查与结构面产状量测中的应用

9月11日,重庆市规划和自然资源局通报了一起崩塌。垫江县桂东街道龙安村六组,小地名贺家老湾,9月10日11时30分许危岩发生崩塌,体积约4.8立方米,下方1间房屋垮塌。房子里住的1户4人,两天前已经撤走了。

时间线是这样的。9月8日上午10点,村支书张龙献和网格员周佩在日常巡查中发现一处危岩有变形迹象,立刻上报。县规划自然资源局调度驻守地质工程师赵新、廖凯到现场核查,判断存在较大崩塌隐患。当天这1户4人被紧急撤离。9月10日中午,石头下来了。

通报里有个词值得留意:非在册隐患点

在册的靠人巡,不在册的靠什么

地质灾害隐患点有一套台账,在册的点有监测设备、有巡查频次、有责任人。这套体系管用,但它有个前提,就是这个点已经被发现并登记过。

实际上山区农村大量危险的岩体并不在台账上。它们藏在植被后面,在没人走的坡面上,在村民房后那条小路的上面。等它出事才第一次进入记录,那就晚了。

垫江这次靠的是百日攻坚行动里的网格员巡查,人走到了那个位置,看出了变形迹象。这种方式有效,代价是覆盖面取决于人能不能走到、会不会看。

机载激光雷达在这里能补上缺口。它从空中打激光,一部分脉冲能穿透树冠缝隙到达地面,回波数据滤波之后可以生成去除植被的裸地表模型。山脊上凸出来的岩体、坡面上反常的陡坎、被树挡住的开裂块体,在裸地表模型上会显出形状。我们在南方山区做过这类排查,一个县几百平方公里的图斑,飞完一轮之后人工复核,能筛出一批此前没人登记过的可疑点。

筛出来不等于定性,还得地质工程师到现场看。区别在于,从漫山遍野找变成按图索骥去核。

危岩稳不稳,看的是结构面产状

现场核查怎么判断一块危岩会不会掉。核心不是看岩石本身硬不硬,是看它被哪些面切割,这些面的朝向和坡面的关系。

岩体里天然存在节理、层面、裂隙这些结构面。几组面把岩体切成块,块体是否稳定,取决于这些面的产状,也就是走向、倾向、倾角。如果一组外倾的结构面倾角小于坡角,被它切出来的块体就有下滑的可能。这是工程地质里的老方法,做赤平投影分析。

传统做法是地质人员拿罗盘贴着岩面量,一个点一个点测。高处够不着,陡的地方上不去,能采到的样本有限。

三维扫描的做法是把整个露头扫下来,在点云上做结构面的自动或半自动识别。每个面的产状可以批量算出来,还能统计出优势节理组。我们实测过一个灰岩边坡,人工罗盘测了30多个产状,点云上提取出400多个面,分组之后的统计结果和人工一致,样本量高了一个量级。

环节传统方式三维扫描方式
结构面产状采集罗盘接触测量,点位有限点云批量提取,样本量大
高危区域覆盖人员难以抵达处跳过远程非接触,全覆盖
块体体积估算皮尺估长宽高,误差偏大点云切割计算,误差可控
变形监测裂缝贴片,单点数据多期点云比对,整体位移场
作业安全需靠近危岩体安全距离外架设

4.8立方米这个数,崩之前就能估

通报里写了崩塌体约4.8立方米。这个数是崩完之后测的。其实在崩之前,同样的数可以从点云上算出来。

做法是把危岩块体的边界结构面在点云上拟合出来,几组面围成的封闭体,直接算体积。有了体积,配合岩石密度,重量也能估。这个数字对后续决策有用,它决定了下面要设多宽的缓冲区、拦石墙要按多大冲击能量设计、要不要整片清方。

有人会问,估方量用皮尺量不行吗。简单块体可以,遇到不规则形状,皮尺量出来的长宽高乘一起,误差能到三成以上。我们对比过几次,实测崩落量和人工估算量的差别,多数在20%到40%之间,个别不规则块体差得更多。

危险区划到哪,是算出来的

通报提到,县规划自然资源局已会同驻守地质队伍扩大范围详细调查,指导街道划定了危险区范围,设立警戒线和警示标志。这一步同样需要地形数据支撑。

石头崩下来之后不是停在坡脚,它会滚、会跳。能滚多远,取决于坡面的坡度变化、地表覆盖物、有没有阻挡物。做滚石路径模拟需要高精度的地形模型,模型越细,模拟出来的堆积范围越接近实际。

点云生成的地形模型精度能做到厘米级,比公开DEM数据高一个量级。用这种模型跑出来的落石影响范围,可以划得更准,不至于把整片山坡都圈起来影响村民生产,也不会因为范围划小而留下风险。

崩完之后那次扫描,别忘了做

崩塌发生后,现场会进入调查阶段,之后是治理设计。这时候很多人不再扫描,觉得石头都掉了,没什么可测的。

我们建议还是补一次。有三个用处。第一,把实际崩落量和之前的估算量对一下,校准自己那套估算方法,下次估得更准。第二,看剩余岩体的状态,崩掉一块之后,原本被它挡住的后面那块可能暴露出来,形成新的临空面。第三,作为治理工程竣工后的比对基准。

垫江这次通报里提到后续要落实专人加强巡查监测,禁止无关人员进入危险区域。这类长期监测如果能配上定期扫描,成本不高,得到的是可量化的变形数据,比目测记录可靠得多。

云绘科技在深圳做激光三维扫描服务,地质灾害调查、边坡与危岩体建档、方量核算这些项目做得比较多。山区排查一般无人机搭载 LiDAR 作业,单日覆盖十几平方公里,内业出裸地表模型和可疑图斑。技术方案见技术页,历史项目见案例页

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