滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘查中物探技術(shù)應(yīng)用

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摘要：滑坡是一種嚴(yán)重的自然地質(zhì)災(zāi)害，產(chǎn)生條件復(fù)雜，且發(fā)生頻率高、破壞性強(qiáng)，做好滑坡地質(zhì)勘查具有重要意義。本文首先對滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘查方法展開論述，其后詳細(xì)探討了幾種常見的物探技術(shù)方法，包括高密度電法、地質(zhì)雷達(dá)法以及瑞雷波法，最后圍繞工程案例具體分析了物探技術(shù)的應(yīng)用，以期可供參考。

關(guān)鍵詞：滑坡；地質(zhì)災(zāi)害；勘查；物探技術(shù)

1.引言

我國一些地方滑坡地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，發(fā)生過程迅速劇烈，極易造成巨大的損失。為實(shí)現(xiàn)滑坡地質(zhì)災(zāi)害的有效防治，需精準(zhǔn)確定滑坡體各項(xiàng)地質(zhì)參數(shù)，由此綜合物探方法憑借著全面、快速、信息豐富等優(yōu)勢得到了廣泛運(yùn)用，為全面認(rèn)識(shí)滑坡特征、變形破壞發(fā)展過程等提供了可靠依據(jù)，文章主要圍繞物探技術(shù)的應(yīng)用展開詳細(xì)分析。

2.滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘查方法概述

我國是一個(gè)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的國家，尤以滑坡為主的，根據(jù)2019年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，共發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害6181起，滑坡4220起，占比達(dá)到了68.27%。滑坡的發(fā)生主要受降水、地震或施工爆破的誘發(fā)，基于自身重力的牽引，打破自身土的平衡力，沿一定軟弱面/軟弱帶整體或分散順坡向下滑動(dòng)。為了更好的控制、監(jiān)測、治理滑坡地質(zhì)災(zāi)害，必須要查明滑坡面/帶埋深、分布情況。傳統(tǒng)滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘查，主要采用鉆探、地質(zhì)調(diào)查、土工試驗(yàn)等方法，效率相對較低，且獲得滑坡信息量偏少。近些年，物探方法逐漸得到了廣泛運(yùn)用，如：高密度電阻率法、地質(zhì)雷達(dá)法（GroundPenetratingRodar，GPR）、瑞雷波法以及鉆孔CT法等，具有工作效率高、精度高、數(shù)據(jù)信息量大等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘查主流方法。

3.滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘查中物探技術(shù)方法

所謂物探，即按照目標(biāo)介質(zhì)勘探中的波速度、電導(dǎo)性、磁性、重力密度及放射性差異等為原理的勘探方法。綜合物探法的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了對目標(biāo)體的準(zhǔn)確判斷和分析，應(yīng)用單一的物探方法解讀目標(biāo)體，很容易出現(xiàn)物理性不統(tǒng)一、解讀不全面等弊端。通過綜合物探方法，利用目標(biāo)體的物理性質(zhì)差異，對目標(biāo)體屬性進(jìn)行判斷分析，可有效避免多解性問題。本文以高密度電阻率法、GPR、瑞雷波法為例對其在滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘查中的應(yīng)用進(jìn)行闡述。

3.1高密度電阻率法

傳統(tǒng)電阻率法存在一定的限制，觀測方式有限，測點(diǎn)分布密度較低，不能準(zhǔn)確判斷地電斷面結(jié)構(gòu)與分布特征。為提高電阻率法的應(yīng)用價(jià)值，當(dāng)前滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘查中多應(yīng)用高密度電阻率法。該方法實(shí)際應(yīng)用時(shí)，采用的電極裝置為α排列（溫納裝置AMNB）、β排列（偶極裝置ABMN）、γ排列（微分裝置AMBN），或二極、三極裝置等。通過多芯電纜將電極與程控式多路電極轉(zhuǎn)換器相連接，一次性將1～60根電極按固定點(diǎn)距布設(shè)在測線上，通過多芯電纜與多極電路轉(zhuǎn)換器連接，在主機(jī)控制下可實(shí)現(xiàn)電極排列方式、極距及測點(diǎn)的掃描測量。測量時(shí)需按照程序進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)擊排列方式、極距、測點(diǎn)的快速轉(zhuǎn)換，可完成大面積的數(shù)據(jù)采集任務(wù)。同時(shí)，聯(lián)合系列電法二、三維正演、反演處理軟件，對采集到的地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理。因?yàn)楦呙芏入娮杪史ň哂行畔⒘看蠹翱蛇M(jìn)行非線性反演的優(yōu)勢，多被應(yīng)用于滑坡面、斷層、破碎帶、含水層等勘查工程。

3.2GPR法

GPR即地質(zhì)雷達(dá)，工作原理如下：從地面發(fā)射，將電磁波送至地面下一定深度，在接收到反射波后，依據(jù)反射波的走時(shí)、幅度及波形等屬性，經(jīng)過圖像分析與處理，確定地下目標(biāo)體所處的位置和周邊環(huán)境，同時(shí)可直接獲得地表介質(zhì)特性、結(jié)構(gòu)等高分辨率信息。GPR勘查應(yīng)用的電磁波主要在106Hz～109Hz波段，通過寬頻帶短脈沖的形式，借助地面的發(fā)射器發(fā)送至地下，當(dāng)遇到某種目標(biāo)體或者是地質(zhì)層面時(shí)會(huì)出現(xiàn)反射現(xiàn)象，電磁波反射至地面，雷達(dá)天線接收器會(huì)自動(dòng)接收并將其傳送至主機(jī)，后為明確滑坡地質(zhì)災(zāi)害具體情況，需對接收的雷達(dá)信號(hào)屬性、特征進(jìn)行分析，并組織專家與技術(shù)人員對圖像進(jìn)行解釋，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)探測目標(biāo)。與其他物理勘查方法相較，GPR方法的優(yōu)勢體現(xiàn)在高分辨率、高效率、抗干擾能力強(qiáng)，同時(shí)操作便捷，所以應(yīng)用日益普及。

3.3瑞雷波法

瑞雷波法，是借助瑞雷波的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)特性，對滑坡類不良地質(zhì)進(jìn)行勘查。瑞雷波法中有部分屬性與滑坡地質(zhì)勘查相關(guān)，主要如下：（1）層狀介質(zhì)中，瑞雷波法體現(xiàn)出頻散屬性；（2）瑞雷波波長與穿透深度相關(guān)，波長不同，則穿透深度也會(huì)有所差異；（3）瑞雷波的傳播速度取決于介質(zhì)，與介質(zhì)的物力力學(xué)性質(zhì)直接相關(guān)。應(yīng)用瑞雷波法勘查時(shí)，需要就野外勘查環(huán)境和工作參數(shù)等合理設(shè)置。為保證勘查結(jié)果的準(zhǔn)確性，需采用縱排列接受模式對現(xiàn)場勘查數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與整理。

4.工程案例

4.1調(diào)查區(qū)概況

本文以某滑坡地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查區(qū)為例展開分析，區(qū)域地勢整體呈西高東低的情況，地形坡度26.2‰，坡度起伏大、地表地層松散。查閱已有鉆探資料顯示，區(qū)域出露上部地層是第四系全新世松散雜粘土層，厚度數(shù)米、數(shù)十米不等，不同位置分布有厚度不等的混有塊石的松散風(fēng)化層。區(qū)域存在復(fù)雜的“穹狀復(fù)合褶皺群”，多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的斷層互相穿插、疊加。構(gòu)造十分復(fù)雜。為查明滑面特征、第四系覆蓋層、巖層厚度與滑坡體穩(wěn)定性，最終決定選擇瞬態(tài)瑞雷面波法、高密度電法開展滑坡勘查工作。

4.2物探技術(shù)方法

基于上述調(diào)查，此區(qū)域地層主要分為兩大部分，上部松散層、下部基巖，兩者波阻抗、地電特性差異顯著，為物探方法的運(yùn)用提供了先決條件。本調(diào)查區(qū)瑞雷波法、高密度電法的運(yùn)用方案如下：（1）瑞雷波法：本次勘探中瑞雷波法的工作參數(shù)選取如下表1所示。瑞雷波勘探效果也與激發(fā)能量、頻率相關(guān)，單次激振應(yīng)具備較寬頻譜范圍、一定能量。本次經(jīng)野外試驗(yàn)確定震源為63.5kg標(biāo)貫重錘，使用三角架、倒鏈吊起，在與地面相距2m~3m位置下落；接收采用4Hz檢波器，采集道數(shù)12道，全通濾波。（2）高密度電法：本次高密度電法勘探中，電法裝置α排列，采集為60根銅電極，電極距4.0m，掃描剖面層數(shù)、長度分別為16層、236m，可確定滑坡體滑移面，與瑞雷波法相互驗(yàn)證。

4.3成果解釋分析

（1）瑞雷波法成果解釋本次調(diào)查區(qū)瑞雷波速成果如下圖1所示，根據(jù)實(shí)測頻散曲線變化規(guī)律進(jìn)行地層劃分，以瑞雷波點(diǎn)面波速度相近為同一層。根據(jù)瑞雷波勘探線上各單點(diǎn)瑞雷波頻散曲線圖資料，按面波速度變化規(guī)律確定測線物性速度界面，并與區(qū)域地質(zhì)資料進(jìn)行比較，并采用專業(yè)軟件繪制面波勘探彩色成果圖。由此可得，滑坡體是第四系碎石土，面波波速200ms～500ms，呈依次遞增情況，表明碎石土密實(shí)度依次遞增，推斷滑床面波波速800ms～1200ms，面波速度依次遞增，表面巖石完整程度依次遞增。上述推斷經(jīng)鉆孔驗(yàn)證，與實(shí)際基本吻合。（2）高密度電法成果解釋本次調(diào)查區(qū)經(jīng)地形校正的高密度電法成果如下圖2所示，根據(jù)圖中可判斷，滑床為強(qiáng)風(fēng)化片麻巖，電阻率300Ω·m～850Ω·m；滑坡體為碎石土，電阻率30Ω·m～100Ω·m，基于巖土體含水量、粘土以及塊石含量的影響，滑坡體各部位電阻率存在一定的差異的，是巖土形成時(shí)代、充填物質(zhì)不同所致。經(jīng)由綜合物探結(jié)果與區(qū)域地質(zhì)、鉆探資料分析顯示，最大滑坡體的厚度達(dá)30m，是中厚層堆積碎石土沿強(qiáng)風(fēng)化基巖面形成的滑坡，主滑帶形成并向現(xiàn)滑坡后壁延伸。目前滑坡相對穩(wěn)定，然而根據(jù)滑坡前沿開挖取石情況，存在誘發(fā)大規(guī)?；碌那闆r。

5.結(jié)語

綜上所述，滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘查中，物探方法的運(yùn)用越加廣泛，在勘查效率、精度方面均具有顯著優(yōu)勢?；驴辈橹?，需合理選擇物探方法，諸如高密度電法、地質(zhì)雷達(dá)法、瑞雷波法等，各種物探方法互為印證，盡量減少物探異常多解性，切實(shí)提高勘探精度，為相關(guān)防治措施的制訂提供可靠依據(jù)。

作者:羅楊銘 單位:貴州省地礦局一0六地質(zhì)大隊(duì)