本發明涉及工程地質與地質災害勘查和預測技術領域，具體涉及一種基于地形地質圖的邊坡穩定性初步判別方法。

背景技術：

我國山地面積占國土陸地面積的2/3，近年來我國工程建設處于大發展階段，工程建設受工程環境的影響，在山地環境下，邊坡穩定性影響甚至決定了工程建設的形式、規模、安全、造價、工期等各個方面。特別是西南山區，地質條件復雜，工程建設受地層地質構造等地質環境影響較大，為保證工程建設的安全，在工程選址開始，就需要我們對區域邊坡穩定性進行快速、有效的評定。

當前，在工程建設前期選址階段，一般在收集地形等資料基礎上，主要依據地形情況，對邊坡穩定性、場地安全性等進行主觀判斷；如果要進一步客觀、有效、可靠地評價邊坡穩定性，則需要開展大量的現場勘察工作，但該方法作業量大、耗時長，不適用于在工程選址階段對邊坡穩定性與場地適宜性進行快速、有效的初步評定。

因此，如何提供能夠針對地區內不同局部區域的邊坡穩定性進行快速、有效評定的實施方案，成為了工程建設技術領域中一個亟待解決的問題。

技術實現要素：

針對現有技術中存在的不足，本發明的目的在于提供一種基于地形地質圖的邊坡穩定性初步判別方法，實現對指定地區內不同局部區域的邊坡穩定性加以評定，其評定結果能夠用于作為工程建設的有效參考信息。

為實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

基于地形地質圖的邊坡穩定性初步判別方法，包括如下步驟：

1)獲取待評定區域的區域地形圖和區域地質圖；

2)根據所述區域地形圖生成待評定區域的數字高程模型，且由所述區域地質圖確定待評定區域內各不同位置處的各地層產狀或褶皺構造核部位置信息；

3)對待評定區域進行柵格劃分，將待評定區域內劃分的每個柵格小區視為一個數據單元，從待評定區域的數字高程模型中分別提取每個柵格小區對應的地面坡向和地面坡度，從待評定區域內各不同位置處的各地層產狀或褶皺構造核部位置信息中分別提取每個柵格小區對應的地層傾向和地層傾角；

4)針對待評定區域內地面坡度α≥λ或地層傾角β≥λ的各個柵格小區，分別求取其中每個柵格小區的地面坡向與地層傾向之差的絕對值，作為相應柵格小區的傾坡差值；λ為預設的角度閾值；

5)根據待評定區域內每個柵格小區的地面坡度、地層傾角以及傾坡差值，按如下方式分別確定待評定區域內每個柵格小區對應的邊坡形態類型：

其中，γ1～γ8均為預設的綜合傾坡分類界限值，且0°<γ1<γ2<γ3<γ4<γ5<γ6<γ7<γ8<360°；a型、b型、c型、d型、e型、f型和g型為預設定的邊坡形態類型標識，且a型、b型、c型、d型、e型、f型和g型所代表的邊坡形態類型的邊坡穩定性依次增大；

6)根據待評定區域內各個柵格小區對應的邊坡形態類型，得到待評定區域的邊坡穩定性區劃結果。

上述基于地形地質圖的邊坡穩定性初步判別方法中，作為優選實施方式，所述步驟1)中獲取的區域地形圖和區域地質圖的比例尺不小于1:10000。

上述基于地形地質圖的邊坡穩定性初步判別方法中，作為優選實施方式，所述步驟2)中，進行柵格劃分時，每個柵格小區對應的地理面積尺寸不大于100m×100m。

上述基于地形地質圖的邊坡穩定性初步判別方法中，作為優選實施方式，所述步驟3)具體為：

對待評定區域進行柵格劃分，針對待評定區域內每個柵格小區內的一個指定位置點，從待評定區域的數字高程模型中提取相應位置點的地面坡向和地面坡度，從待評定區域內各不同位置處的各地層產狀或褶皺構造核部位置信息中提取相應位置點的地層傾向和地層傾角，作為相應柵格小區對應的地面坡向、地面坡度、地層傾向和地層傾角，從而得到待評定區域內各個柵格小區各自對應的地面坡向、地面坡度、地層傾向和地層傾角。

上述基于地形地質圖的邊坡穩定性初步判別方法中，作為優選實施方式，所述步驟3)具體為：

對待評定區域進行柵格劃分，針對待評定區域內的每個柵格小區，從待評定區域的數字高程模型中提取相應柵格小區內各位置點的地面坡向和地面坡度并分別求得地面坡向均值和地面坡度均值，從待評定區域內各不同位置處的各地層產狀或褶皺構造核部位置信息中提取相應柵格小區內各位置點的地層傾向和地層傾角并分別求得地層傾向均值和地層傾角均值，以所述地面坡向均值、地面坡度均值、地層傾向均值和地層傾角均值作為相應柵格小區對應的地面坡向、地面坡度、地層傾向和地層傾角，從而得到待評定區域內各個柵格小區各自對應的地面坡向、地面坡度、地層傾向和地層傾角。

上述基于地形地質圖的邊坡穩定性初步判別方法中，作為優選實施方式，所述步驟4)中，預設的角度閾值λ的取值為3°～8°。

上述基于地形地質圖的邊坡穩定性初步判別方法中，作為優選實施方式，所述步驟5)中，綜合傾坡分類界限值γ1～γ8的取值分別為：γ1＝15°，γ2＝30°，γ3＝75°，γ4＝105°，γ5＝255°，γ6＝285°，γ7＝330°，γ8＝345°。

上述基于地形地質圖的邊坡穩定性初步判別方法中，作為優選實施方式，所述步驟6)的具體實施形式為：建立用于表示待評定區域內每個柵格小區所對應邊坡形態類型的邊坡形態類型分布柵格圖，所述邊坡形態類型分布柵格圖中，根據待評定區域內每個柵格小區所對應的邊坡形態類型，按照a型、b型、c型、d型、e型、f型和g型分別采用由紅轉綠的漸變色差表示的方式，對相應柵格小區進行著色，從而以得到的邊坡形態類型分布柵格圖，來確定待評定區域的邊坡穩定性區劃結果。

相比于現有技術，本發明具有如下有益效果：

1、本發明基于地形地質圖的邊坡穩定性初步判別方法，利用區域地形圖和區域地質圖作為邊坡穩定性評定的主要特征數據，從中提取能夠細化表征待評定區域內不同局部區域邊坡形態相關特性的參數，并依據這些參數數據進行分類劃分的形式，確定待評定區域內各不同局部區域的邊坡形態類型，實現對待評定區域的邊坡穩定性區劃初步判別。

2、本發明基于地形地質圖的邊坡穩定性初步判別方法所得的邊坡穩定性區劃結果具有針對性強、可靠性高、實用性好的特點，能夠用于對待評定區域的邊坡穩定性加以初步判別，可以對區域地質災害隱患進行初步快速排查，并具有較好的準確性和指導性，能夠為地質災害防治、工程建設、工程施工等應用提供有效的參考信息。

3、本發明基于地形圖地質圖邊坡穩定性初判方法，能夠對區域邊坡穩定性進行快速的評價，可以作為區域地質災害隱患進行初步排查的技術手段之一，為地質災害預防和治理提供有價值的信息。

附圖說明

圖1為本發明基于地形地質圖的邊坡穩定性初步判別方法的流程圖。

具體實施方式

面對現有的邊坡穩定性勘察評定技術的作業量大、耗時長、對工程建設參考意義有限的問題，本發明提供了一種基于地形地質圖的邊坡穩定性初步判別方法，其流程如圖1所示，包括如下步驟：

1)獲取待評定區域的區域地形圖和區域地質圖。

該步驟中，獲取的區域地形圖和區域地質圖的比例尺最好不小于1:10000，以更好的確保區域地形圖和區域地質圖中能夠細化表征出待評定區域內各不同局部位置的邊坡相關特性。

2)根據所述區域地形圖生成待評定區域的數字高程模型，且由所述區域地質圖確定待評定區域內各不同位置處的各地層產狀或褶皺構造核部位置信息。

該步驟中，利用現有技術中的gis(geographicinformationsystem，地理信息系統)軟件，就能夠根據待評定區域的區域地形圖生成相應的數字高程模型(digitalelevationmodel，簡稱dem)，并基于區域地質圖確定待評定區域內各不同位置處的各地層產狀或褶皺構造核部位置信息；當然，本領域技術人員也可以通過軟件編程，自行開發出根據區域地形圖生成待評定區域的數字高程模型、根據區域地質圖確定待評定區域內各不同位置處各地層產狀或褶皺構造核部位置信息的軟件算法程序，這些處理算法都是成熟的現有技術。

3)對待評定區域進行柵格劃分，將待評定區域內劃分的每個柵格小區視為一個數據單元，從待評定區域的數字高程模型中分別提取每個柵格小區對應的地面坡向和地面坡度，從待評定區域內各不同位置處的各地層產狀或褶皺構造核部位置信息中分別提取每個柵格小區對應的地層傾向和地層傾角。

該步驟中，對待評定區域進行柵格劃分所得的每個柵格小區對應的地理面積尺寸最好不大于100m×100m，以更合理地保證對待評定區域內局部區域邊進行坡穩定性評定的準確性，而待評定區域經柵格劃分后所得的柵格小區總數量，則根據待評定區域的總面積以及每個柵格小區對應的地理面積尺寸而得以確定。在對待評定區域進行柵格劃分后，由于將待評定區域內劃分的每個柵格小區視為一個數據單元，因此對待評定區域內各個柵格小區的參數提取可以采用不同的操作方式；例如，可以針對待評定區域內每個柵格小區內的一個指定位置點，從待評定區域的數字高程模型中提取相應位置點的地面坡向和地面坡度，從待評定區域內各不同位置處的各地層產狀或褶皺構造核部位置信息中提取相應位置點的地層傾向和地層傾角，作為相應柵格小區對應的地面坡向、地面坡度、地層傾向和地層傾角，從而得到待評定區域內各個柵格小區各自對應的地面坡向、地面坡度、地層傾向和地層傾角；或者，也可以針對待評定區域內的每個柵格小區，從待評定區域的數字高程模型中提取相應柵格小區內各位置點的地面坡向和地面坡度并分別求得地面坡向均值和地面坡度均值，從待評定區域內各不同位置處的各地層產狀或褶皺構造核部位置信息中提取相應柵格小區內各位置點的地層傾向和地層傾角并分別求得地層傾向均值和地層傾角均值，以所述地面坡向均值、地面坡度均值、地層傾向均值和地層傾角均值作為相應柵格小區對應的地面坡向、地面坡度、地層傾向和地層傾角，從而得到待評定區域內各個柵格小區各自對應的地面坡向、地面坡度、地層傾向和地層傾角。當然，采用柵格小區內一個指定位置點進行參數提取的方式，操作更為簡便，且對于劃分面積足夠小(不大于100m×100m)的柵格小區而言，其區域內各位置點的邊坡特征信息差異不大，因此利用柵格小區內任意一個位置點的邊坡特征信息已足以準確的表征相應柵格小區整體的邊坡特性情況。

4)針對待評定區域內地面坡度≥λ或地層傾角≥λ的各個柵格小區，分別求取其中每個柵格小區的地面坡向與地層傾向之差的絕對值，作為相應柵格小區的傾坡差值；λ為預設的角度閾值。

該步驟是計算各個柵格小區的傾坡差值，用以作為后續進行邊坡穩定性評定的特征參數。但計算時，通過預先設定的一個角度閾值λ，對地面坡度<λ或地層傾角<λ的區域進行了篩除處理，僅選擇了地面坡度≥λ或地層傾角≥λ的各個柵格小區進行計算；在這里，預設的角度閾值λ的優選取值為3°～8°，即認為地面坡度<λ或地層傾角<λ的區域具有較好的邊坡穩定性，因此無需額外進行邊坡穩定性評定；由此，便能夠減少對傾坡差值運算處理的計算量，在一定程度上幫助提高評定處理效率。

5)根據待評定區域內每個柵格小區的地面坡度、地層傾角以及傾坡差值，按如下方式分別確定待評定區域內每個柵格小區對應的邊坡形態類型：

其中，γ1～γ8均為預設的綜合傾坡分類界限值，且0°<γ1<γ2<γ3<γ4<γ5<γ6<γ7<γ8<360°；a型、b型、c型、d型、e型、f型和g型為預設定的邊坡形態類型標識，且a型、b型、c型、d型、e型、f型和g型所代表的邊坡形態類型的邊坡穩定性依次增大。

在該步驟中，綜合傾坡分類界限值γ1～γ8是用于作為根據柵格小區的傾坡差值進行分類劃分的參考基準，確定了a型、b型、c型、d型、e型、f型和g型各個邊坡形態類型對應的傾坡差值覆蓋區間，γ1～γ8各自的值可以根據統計數據或工程經驗數據進行取值。根據研究經驗統計，綜合傾坡分類界限值γ1～γ8的參考取值可以分別確定為：γ1＝15°，γ2＝30°，γ3＝75°，γ4＝105°，γ5＝255°，γ6＝285°，γ7＝330°，γ8＝345°。由此，根據待評定區域內每個柵格小區的地面坡度、地層傾角以及傾坡差值的情況，將其劃分為不同的邊坡形態類型：

對于傾坡差值γ在[0°,γ1)或[γ8,360°)區間范圍內，且地面坡度α大于地層傾角β的柵格小區，劃分為a型的邊坡形態類型，這類區域屬于第i型的順向坡/外傾坡，是邊坡穩定性最差的一類區域；

對于傾坡差值γ在[0°,γ1)或[γ8,360°)區間范圍內，但地面坡度α小于地層傾角β的柵格小區，劃分為b型的邊坡形態類型，這類區域屬于第ii型的順向坡/外傾坡，是邊坡穩定性次最差的一類區域；

對于傾坡差值γ在[γ1,γ2)或[γ7,γ8)區間范圍內的柵格小區，劃分為c型的邊坡形態類型，這類區域屬于斜交外傾坡；

對于傾坡差值γ在[γ2,γ3)或[γ6,γ7)區間范圍內的柵格小區，劃分為d型的邊坡形態類型，這類區域屬于斜交坡；

對于傾坡差值γ在[γ3,γ4)或[γ5,γ6)區間范圍內的柵格小區，劃分為e型的邊坡形態類型，這類區域屬于橫交坡/切向坡；

對于傾坡差值γ在[γ4,γ5)區間范圍內柵格小區，劃分為f型的邊坡形態類型，這類區域屬于逆向坡/反向坡/內傾坡，是邊坡穩定性次最好的一類區域；

對于地面坡度α<λ或地層傾角β<λ的柵格小區，劃分為g型的邊坡形態類型，這類區域屬于平疊坡，是邊坡穩定性最好的一類區域。

a型、b型、c型、d型、e型、f型和g型所代表的邊坡形態類型的邊坡穩定性依次增大，用以分別表征不同邊坡穩定性情況的區域。

6)根據待評定區域內各個柵格小區對應的邊坡形態類型，得到待評定區域的邊坡穩定性區劃結果。

在確定待評定區域內每個柵格小區對應的邊坡形態類型后，就能夠根據待評定區域內各不同柵格小區所屬的邊坡形態類型所表征的邊坡穩定性大小，采用現有的區劃評定方法，來確定待評定區域的邊坡穩定性區劃結果，用以對待評定區域的邊坡穩定性加以初步判別。在具體實施時，可以根據所確定的待評定區域內每個柵格小區對應的邊坡形態類型，采用便于直觀觀測的方式進行待評定區域的邊坡穩定性區劃評定。例如，可以建立用于表示待評定區域內每個柵格小區所對應邊坡形態類型的邊坡形態類型分布柵格圖，所述邊坡形態類型分布柵格圖中，根據待評定區域內每個柵格小區所對應的邊坡形態類型，按照a型、b型、c型、d型、e型、f型和g型分別采用由紅轉綠的漸變色差表示的方式，對相應柵格小區進行著色，從而以得到的邊坡形態類型分布柵格圖，來確定待評定區域的邊坡穩定性區劃結果。這樣以來，則可以通過所得邊坡形態類型分布柵格圖中不同柵格小區呈現的顏色直觀的體現待評定區域中不同柵格小區所對應局部區域的邊坡穩定性分布情況，更便于對待評定區域的邊坡穩定性進行區劃評定。

通過上述流程可以看到，本發明基于地形地質圖的邊坡穩定性初步判別方法，利用區域地形圖和區域地質圖作為邊坡穩定性評定的主要特征數據，從中提取能夠細化表征待評定區域內不同局部區域邊坡形態相關特性的參數，并依據這些參數數據進行分類劃分的形式，確定待評定區域內各不同局部區域的邊坡形態類型，實現對待評定區域的邊坡穩定性區劃初步判別，其所得的邊坡穩定性區劃結果具有針對性強、可靠性高、實用性好的特點，能夠用于對待評定區域的邊坡穩定性加以初步判別，可以對區域地質災害隱患進行初步快速排查，并具有較好的準確性和指導性，能夠為地質災害防治、工程建設、工程施工等應用提供有效的參考信息。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。