DETECTION OF ROCK SLOPE FAILURE PRECURSORS USING A TERRESTRIAL LASER SCANNER

Ryan Kromer, Jean Hutchinson, Matt Lato, Dave Gauthier, Tom Edwards

In the proceedings of: GeoQuébec 2015: 68th Canadian Geotechnical Conference & 7th Canadian Permafrost Conference

Session: Landslides and Slope Stability II / Mouvements de terrain et stabilité des pentes II

ABSTRACT: Here we address the prediction of rockfall, which represents one of the highest risks to transportation corridors in mountainous terrain. In this study, we monitored a slope along the CN Rail line in the Fraser River Valley, BC using terrestrial laser scanning (TLS) to: identify rockfall source areas based on precursor deformation, track the deforming areas in 3D, project their potential volumes and provide early warning to the railway prior to rockfall. We identified three areas of deformation, between December 2013 and June 2014, the largest having a potential failure volume of 4800 m3. Three-dimensional tracking of this block allowed us to identify the failure kinematics prior to failure of the largest block, a wedge type failure plunging at 14o with a vector deformation magnitude of 0.1 m. In September of 2014, we gave warning to the railway of the potential rockfall volume and of the kinematics for the largest identified area. We continued to monitor the deforming areas of the slope until all three rockfalls occurred, in December 2014 after a large rainfall event. We collected oblique helicopter photos for photogrammetric analysis three days post failure and calculated a depletion area volume for the largest block of 4200 m3 and volumes of 210 and 220 m3 for the smaller two deforming areas. This ability to detect, locate and quantify and understand 3D kinematics prior to rockfall has resulted in an improved ability to prioritize mitigation efforts, reduce risk, and better understand slope failure mechanisms.

RÉSUMÉ: Nous abordons ici la prédiction des éboulements, ce qui constitue l™un des risques les plus importants affectant les infrastructures de transport situées en terrain montagneux. Dans cette étude, nous avons utilisé le LiDAR terrestre afin de surveiller une pente rocheuse située le long d™un tronçon d™une voie de chemin de fer du CN, dans la vallée Fraser, en Colombie-Britannique. Les objectifs de cette étude sont d™identifier les zones d™éboulement par les déformations avant-coureurs, de suivre les zones de déformation en 3D, de calculer leurs volumes potentiels, ainsi que de fournir un système d™avertissement préventif. Nous avons identifié trois zones de déformation entre Décembre 2013 et Juin 2014, la plus grande ayant un volume estimé de 4800 m3. Le suivi 3D de cette zone de déformation nous a permis d'identifier les mouvements précurseurs à la rupture. Le mécanisme de rupture de ce dernier a été identifié comme un glissement plongeant à 14o et avec un déplacement de 0.1 m le long de la ligne d™intersection des deux plans. En Septembre 2014, une alerte a été transmise au CN quant à la potentielle rupture de ce bloc. La surveillance des zones instables a été conduite jusqu'à ce que la rupture des trois secteurs instables se soit produite, à la suite d™un épisode pluvieux important en Décembre 2014. Une analyse par photogrammétrie a été effectuée à l™aide de photos prises par hélicoptère trois jours après l™évènement. Cela a permis de calculer un volume éboulé de 4200 m3 pour le plus grand des blocs et des volumes de 210 et 220 m3 pour les deux autres zones d™éboulement. Cette capacité à détecter, localiser et quantifier les mouvements en 3D avant la rupture a résulté en une meilleure gestion de la priorisation des efforts de réduction des impacts, en une réduction des risques, ainsi qu™en une amélioration de la compréhension des mécanismes précurseurs à la rupture en général.

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Cite this article:
Ryan Kromer; Jean Hutchinson; Matt Lato; Dave Gauthier; Tom Edwards (2015) DETECTION OF ROCK SLOPE FAILURE PRECURSORS USING A TERRESTRIAL LASER SCANNER in GEO2015. Ottawa, Ontario: Canadian Geotechnical Society.

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