第２４卷 第４期 ２ ０ １ ７拄 工安全与环境 程 Ｖｏ１．２４ ＮＯ．４ ７月 Ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａ １ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｊｕ１． ２０１ ７ 文章编号：１６７１－１５５６（２０１７）０４—００４７—０５ 基于ＧＩＳ的岩质顺层边坡坡体组合类型空间分布 王 鸣 ，黄鹏程 ，陈招军 ，张金团 贺州５４２８９９；２．中建三局第一建设 （１＿贺州学院建筑工程学院，广西 工程有限责任公司 湖北武汉４３００４０） ，摘要：ＧＩＳ技术在地质灾害领域得到了越来越广泛的应用。采用节理玫瑰花图和赤平投影法，通过对三峡库区 某区域岩质顺层边坡的大量节理裂隙的统计和主要结构面组合切割关系的分析，选取１２个坡体组合计算点及其 坡体组合类型，并利用ＡｒｃＧＩＳ软件依据岩层倾向一致性原则进行识别与处理，从而确定了每个坡体组合计算点所 能影响的区域范围，最终得到研究区域范围内岩质顺层边坡坡体组合类型的空间分布，可为岩质边坡稳定性评价 提供依据。 关键词：岩质顺层边坡；坡体组合类型；空间分布；赤平投影；ＧＩＳ；节理裂隙统计 中图分类号：Ｘ４３；Ｐ６４２．２２ 文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．１３５７８／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ．１６７１—１５５６．２０１７．０４．００８ Ｓｐａｔｉａｌ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ Ｔｙｐｅｓ ｏｆ Ｂｅｄｄｉｎｇ Ｒｏｃｋ Ｓｌｏｐｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＧＩＳ ＷＡＮＧ Ｍｉｎｇ ，ＨＵＡＮＧ Ｐｅｎｇｃｈｅｎｇ。，ＣＨＥＮ Ｚｈａｏｊｕｎ。，ＺＨＡＮＧ Ｊｉｎｔｕａｎ （１．Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｅｚｈｏｕ ５４２８９９，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｈｉｎａ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｈｉｒｄ Ｂｕｒｅａｕ Ｆｉｒｓｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｗｕｈａｎ ４３００４０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＧＩＳ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｈａｓ ｂｅｅｎ ａｐｐｌｉｅｄ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｔｏ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｈａｚａｒｄｓ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｋｅｓ ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａ ｌａｒｇｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｊｏｉｎｔｓ ａｎｄ ｆｒａｃｔｕｒｅｓ ｏｆ ｂｅｄｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｓｌｏｐｅ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｊｏｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｐｌａｎｅｓ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｊｏｉｎｔ ｒｏｓｅ ｄｉａｇｒａｍ ａｎｄ ｓｔｅｒｅｏ— ｇｒａｐｈｉｃ ｐｒｏｊ ｅｃｔｉｏｎ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｉｓ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓ １ ２ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｏｐｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｃｏｍｂｉｎａｔｅｄ ｔｙｐｅｓ．Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｕｓｅｓ ＡＥＧＩＳ ｔｏ ｓｅａｒｃｈ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｓｃｏｐｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｐｏｉｎｔｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｏｐｅ ａｎｄ ｒｏｃｋ ｓｔｒａｔｕｍ ｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｏｂ— ｔａｉｎｓ ｔｈｅ ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｅｄｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｓｌｏｐｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ａｒｅａ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｒｏｃｋ ｓｌｏｐｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂｅｄｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｓｌｏｐｅ；ｓｌｏｐｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｔｙｐｅ；ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ；ｓｔｅｒｅｏｇｒａｐｈｉｃ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ；ＧＩＳ； ｓｔａｔｉｓｔｉｃ ｏｆ ｉｏｉｎｔ ａｎｄ ｆｒａｃｔｕｒｅ 近十年来，遥感技术（ＲＳ）和地理信息系统 （ＧＩＳ）的飞速发展为区域滑坡空间定量预测研究提 供了全新的技术平台和有效的研究手段，利用ＲＳ 及ＧＩＳ技术进行区域滑坡空间预测研究已经成为 滑坡灾害研究的热点之一ｌ１］。岩质顺层滑坡具有突 稳定性评价以及准确地预测岩质滑坡可提供重要的 理论和计算依据。本文以三峡库区秭归县沙镇溪镇 为研究区域，通过实地调查，采集基础点数据对岩质 边坡主要结构面的切割关系进行分析，明确了边坡 的坡体组合切割类型，并结合ＧＩＳ平台进行识别重 组，从而得到整个区域范围内坡体组合切割类型的 空间分布，可为岩质边坡稳定性分析提供重要依据。 发性、危害巨大等特点，其变形和破坏主要受岩体中 发育的各类结构面所控制，因此确定其主要结构面 的切割关系、组合类型和影响范围，对于岩质边坡的 收稿日期：２０１６－１２—０２ 修回日期：２０１ ７－０４—１９ 基金项目：广西科技开发课题项目（桂科能１５１２２００１－３—１８）；广西高校符号计算与工程数据处理重点实验室项目 作者简介：王鸣（１９８８一），男，硕士，讲师，主要从事边坡稳定性及其预测预报方面的研究。Ｅ—ｍａｉｌ：ｗａｗａｎｇｍｉｎｇｓｘｄｘ＠１６３．ｃｏｒｎ 第４期 王 鸣等：基于（ ＩＳ的岩质顺层边坡坡体组合类型空间分布 基本稳定状态，坡体组合类型为二类，见图３（ｂ）；当 两组节理面交点落在自然边坡坡面投影弧同侧时， （４）将其他边坡划分为顺层边坡范围。 通过对边坡岩体结构面组合切割关系的分析， 组合交线所指的切割体倾向与坡面相同，切割体属 于外倾结构，但其倾角大于坡面倾角且也大于坡脚 倾角时，切割体处于欠稳定状态，坡体组合类型为三 类，见图３（ｃ）；当两组节理面交点落在自然边坡坡 面投影弧同侧时，组合交线所指的切割体倾向与坡 得到坡体组合类型，旨在确定研究区域内整个岩质 顺层边坡坡体组合切割类型的空间分布。为此，本 研究通过实地调查测量，依据岩性和地貌特征将研 究区域划分为一、二、三区（见图４）：一区主要出露 侏罗系中下统聂家山组基岩，岩性主要为厚及巨厚 层砂岩、薄层和厚层泥岩，坡度为１５。～３５。；二区主 要出露侏罗系中下统聂家山组基岩，岩性主要为厚 层砂岩、薄层和厚层泥岩．坡度为２０。～３５。；三区主 面相同，切割体属于外倾结构，但其倾角小于坡面倾 角且也小于坡脚倾角时，切割体处于不稳定状态．坡 体组合类型为四类，见图３（ｄ）。 要出露侏罗系下统香溪组和三叠系中统巴东组基 岩，岩性主要为厚及巨厚层砂岩、薄层和厚层泥岩． 坡度为２０。～４Ｏ。。 Ｎ ， Ａ Ｊ 一、 删． ＼ 、、、 一 ．：｜糖 嘲 ＼＼、三区ｆ１．Ｌ 、、； ’ ＼、、 ＼ 、 ＿．．…一 ‘ 嚣黎嚣：瞬 孽，■；■． ．鲤婪 ．．． Ｔｊ Ｔ２６ 厂／ Ｔ，ｂ 图３ 岩质顺层边坡坡体组合类型分类 Ｆｉｇ．３ Ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｂｅｄｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｓｌｏｐｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ Ｔ Ｔ Ｊｌ－ ＝图４ 岩质顺层边坡空问分布 Ｆｉｇ．４ Ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｂｅｄｄｉｎｇ ｒｏｃｋ ｓｌｏｐｅ （３）岩体中发育两组以上主要节理面。在实际 工程中，边坡岩体发育的主要节理面大多在两组以 ３．２ 确定坡体组合计算点及其坡体组合类型 上，甚至更加复杂，但是可以将其两两组合，简化为 多种组合的两组节理面切割关系，并依据条件（２）分 析其稳定性，最终确定最危险组合切割关系作为边 坡稳定性状况。 对研究范围内边坡节理裂隙数据的采集分析是 最基础的工作，由于研究区域范围较广，地形、地质 构造变化起伏大，为了便于对节理裂隙进行统计．并 最大化地区分不同区域的坡体组合类型，首先需要 选取坡体组合计算点。 为了使选取的坡体组合计算点具有代表性，根据 ３ 岩质顺层边坡坡体组合类型的空间 分布 ３．１ 研究范围 以下原则确定坡体组合计算点：①川页向坡区域．坡向 尽量一致；②相邻水系之间区域，尽量不跨越多于２ 条水系。依据上述原则，通过ＧＩＳ系统处理，最终确 定了研究区域范围内１２个坡体组合计算点，见图５。 按照就近原则并综合考虑地形地貌因素，统计 依据岩质边坡与岩层产状的关系可划分为反倾 边坡、斜交边坡、水平层状边坡、顺层边坡４种 ］。 （１）反倾边坡为岩层走向与边坡走向夹角小于 ２５。、岩层倾向与边坡倾向相反的边坡。 （２）斜交边坡为岩层走向与边坡走向夹角大于 ２Ｏ。的边坡。 ｌ２个坡体组合计算点的邻域范围内的节理裂隙，并 绘制走向节理玫瑰花图，确定主要节理面，同时绘制 赤平投影图，依据结构面组合切割关系确定每个坡体 组合计算点的坡体组合类型。由于篇幅所限，本文只 列出前４个坡体组合计算点的计算过程，详见表１。 （３）水平层状边坡为岩层倾角不大于５。的边 坡。 ５０ 安全与环境工程 第２４卷 ３．３研究范围内坡体组合类型的空间分布 根据选取的１２个坡体组合计算点的坡体组合 类型，下一步需要确定每个组合计算点坡体组合类 型所能影响到的区域范围。 显然，每个计算点的结果与主要节理裂隙的产 状密切相关，为了最终确定每个计算点所能影响到 的区域范围，首先对研究区域下伏基岩产状进行分 析，因为岩体倾向越一致，其整体性越好 ”］，基于 此，利用ＡｒｃＧＩＳ对现场调查得到的区域地层倾向 进行插值计算。其计算结果见图６。 确定每个计算点所能影响到的区域范围，原则 是单一计算点影响范围所处地层倾向应尽量一致， 图５坡体组合计算点分布图 因此对图６计算得到的地层倾向插值结果进行栅格 重分类，并赋予对应像元坡体组合类型唯一值，从 表１ 坡体组合类型分类计算 计算点 节理裂隙统 计数目／条 走向节理攻瑰花图 主要节理面及坡面产状 赤平投影图 组合交线类型 坡体组合类 型分类（值） ３ ｏ。 。 节理面：３６。 ７８ｏ ｌ ３０ ３００。 —— ６ｏ。 坡面：１４０１ ７ｏＺ０。２ ５８。 ８。 ￡ｌ ２王｝ｍ ２１ ５０。 ：。。 ／ｍ， 缦 二类（２） ２ ５６ ，厂、 节理面：２ｌ ５２０Ｏ。 ７１０２。 坡面：１１０ｏＺ２０￣ ￡】 ± ２４０。 ：：． ｌ２０。 ２１０。Ｓ １ ５０。 Ｏｍ 她 四类（４） ３ ２９ ￡ｌ Ｚ ｝ｍ 坡面：１２５０。Ｚ。２／０７。 ０。 彝 一＼组Ｏ ｍ雠． 类（１） 节理面：３１０。Ｚ７４ｏ ４ ３０ 厂 节理面：１７５。Ｚ８０。 ４ ２８６。 ４６。 ２５０。／７８。 二类（２） 。。 。。 坡面：１ ５０ｏＺ３０ｏ Ｏｍ Ｊ２ １ ２王 ｍ …而得到研究区域范围内坡体组合类型的空间分布， 见图７。 域范围内的坡体组合类型的空间分布，该结果基本 符合研究区域水系分布状况，水系形成往往伴随着 由图７可见，通过对选取的１２个组合计算点的 坡体组合类型的汁算分析，最终得到了整个研究区 高切坡形成的临空面，因此认为其计算结果是合理 的。 第 １期 王 鸣等：基于ＧＩＳ的岩质顺层边坡坡体组合类型空间分布 图例 ☆棱＃ 音计算点 下性‘糟■向 －１０￣－－－２０。 ＿２０。￣２５。 －２５。～３５。 圈３５。￣５０。 口５０。￣６０。 ６０。～７０。 ７０。～８Ｏ０ ’８０￣～９０￣ ｌ一９０。～１００。 Ｌ一１００。～１ １０。 Ｉ １ １０ｏ～１２Ｏｏ 囝１２０。～１３０ｏ —ｌ３０￣～１４０ｏ —■Ｉ４０￣ １ ５０￣ －１５０￣ １５５￣ ６研究区域下伏坫柑倾阳插值计算结果 Ｆｉｇ．６ Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇ ｂｅｄｒｏｃｋ ｉｎ ｔｈｅ ｓｌｕｄｙ ａｒｅａ Ｎ ． 图例 域傩组合类型 ●一 类 ．类 ｝… 樊 —一 类 ７ 研究区域范围内坡体组合类型的空间分布 Ｆｉｇ．７ Ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｌｙｐｅｓ ｏｆ ｓｌｏｐｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ａｒｅａ ４结沦与建议 本文依据采集的大量的现场地质基础数据，利 用节理玫瑰花图和赤平投影法，通过对研究区域内 岩质顺层边坡的大量节理裂隙的统计和主要结构面 坡体组合切割关系的分析，并结合ＧＩＳ技术，最终 得到ｒ整个研究区域范围内坡体组合类型的窄问分 布，这刈 于后续进行边坡稳定性分析至关重要。但 是，由于计算昔较大，存在选取坡体组合计算点数最 不足，Ｈ仪考虑丁单一岩层倾向对坡体组合类型的 影响等问题，今后仍有待进一步研究和改进。 参考文献： ［１］彭令，牛瑞卿，陈Ｉ｛Ｉ＇『霞．（ Ｉｓ支持下：ｊ峡库区秭Ｕ｛县滑坡灾害 问预测ｒＪ］．地理研究，２０１（）．２９（１０）：１８８９—１ ８９８． ［２］ 武． ｆ｛ ．易庆林．：：峡库区滑坡预测理沦‘ 力。法［Ｍ］．北 京：科 出版ｉ－ｌ：．２ｏ１１：５５—５６。 ［３］ ｑ．易武． 峡库 杉树槽滑坡地质特征与成Ｉ 机制分析［Ｊ］． 峡大学学撤（自然科学版）．２０１ ５，３７（５）：４４—４ ７。 ［４］Ｉ 呜，易武．邓水燎．等．甚于多总体判别分析的滞坡稳定惟削别 模｝ 及Ｊ ｅ应刚［Ｊ］．水电能源科学．２（）１ ５，３３（５）：１ ３８—１ ４（】．７９． ［５］勃武， 鸣．十Ｈ关性优先的滑坡位移组合预测［¨．武汉夫 学报 （ 毕版）．２０１ ６， （１）：６０ ６９． ［６］ｔｔｉ达． Ｔ：赤 投影法的岩质边坡稳定性分析［¨．铁道建筑． ２０１【），１Ｉ：６９ ７１． ［７ ，术义亮．罗逛婶，井培髓．等．赤平饭射投影法 雁边坡稳定性 分析 的应用［¨．安全与环境＿Ｌ程．２Ｏ１ １，１８（１）：１０３ １ｏ５． ［８］蒋爵光．铁路岩ｆ 边坡［Ｍ］．北京：铁道出版社．Ｉ ９９７． ［９］戴ｒＩ航，Ｊ ｉ才金．边坡失稳机理的力学解释［Ｊ］． Ｌ ｌ 秘学报． ２０ｏ６．２８（１ ０）：Ｉｌ９１ ｌＩ ９７． ［１ｏ］藏榴矗Ｕ．陈 义，李焯芬．从土的应力应变特性探讨滑坡发 ｆＪ【 ［．Ｉ］． ｔ Ｉ：程学报，２０００，２２（１）：１ ２７－１ ３Ｏ． 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