高密度電法在三峽庫區(qū)滑坡勘查中的應(yīng)用

熊渝興,張強(qiáng)

(重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院，重慶　400010)

?

高密度電法在三峽庫區(qū)滑坡勘查中的應(yīng)用

熊渝興,張強(qiáng)

(重慶地質(zhì)礦產(chǎn)研究院，重慶400010)

摘要：三峽庫區(qū)受蓄水、降雨、山地等因素影響，滑坡地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，為保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，滑坡地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防、應(yīng)急搶險(xiǎn)和治理工作要求具有準(zhǔn)確性、時(shí)效性。本文著重介紹了高密度電法在庫區(qū)滑坡勘查中的應(yīng)用，結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行分析，證明了高密度電法在庫區(qū)滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘查中具有較好的勘探效果及應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：高密度電法；三峽庫區(qū)；滑坡；勘查

1前言

三峽庫區(qū)蓄水后，受長江及其沿線支流河水漲落沖刷、地下水活動(dòng)、降雨浸泡、地震及人工切坡等因素影響，長江流域近年來滑坡地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，嚴(yán)重危害滑坡范圍內(nèi)人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

受地形條件、災(zāi)害發(fā)生的緊迫性因素影響，滑坡地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防和治理對時(shí)效性要求較高。高密度電法是一種高度自動(dòng)化的勘探方法，具有設(shè)備輕便、效率高、總體控制性好等特點(diǎn)。利用其在測線上的總體控制優(yōu)勢，與槽探、鉆探、井探等點(diǎn)狀勘探方法相配合，更能精確、直觀、快速地揭露滑坡的滑體厚度、基巖面起伏形態(tài)、滑帶或軟弱帶的空間展布等特征，從而為計(jì)算滑體剩余下滑力、設(shè)計(jì)治理工程方案提供必要參數(shù)。

本文通過三峽庫區(qū)長江支流的彭溪河沿岸的機(jī)耕道滑坡的勘探工作，闡述了高密度電法在涉水和不涉水滑坡勘探上的應(yīng)用效果，從而印證了該方法在滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘查中的有效作用。

2高密度電法的原理

高密度電法基本原理源于常規(guī)電法，是以地層巖性的電阻率差異為基礎(chǔ)，通過電極向地下供電，形成人工電場，采用測量電極測量該電場的電位差及電流。利用電場的分布與地下巖土介質(zhì)的相關(guān)關(guān)系，根據(jù)公式(1)求得地下不同位置介質(zhì)的視電阻率，獲得地下介質(zhì)視電阻率ρS的分布規(guī)律，并根據(jù)視電阻率差異及地質(zhì)規(guī)律，推斷解釋地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)。

視電阻率計(jì)算公式(1)：

(1)

高密度電法通過人工完成布極后，根據(jù)設(shè)定的相應(yīng)裝置參數(shù)，儀器自動(dòng)完成各電極排列的連續(xù)滾動(dòng)供電及測量。其中，溫納裝置在滑坡勘查中效果相對較好，其壓制干擾的能力及測量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性相對較高。

溫納裝置：這種排列MN對稱的位于AB，中心原點(diǎn)O是它們的共同中心點(diǎn)，這種排列是研究電阻率隨深度的變化。當(dāng)保持中心O是固定的時(shí)候，測深是通過增加AB供電長度來實(shí)現(xiàn)的(圖1)。

圖1　a排列裝置跑極方式示意圖

3滑坡的變形條件

機(jī)耕道滑坡位于重慶市云陽縣西北部養(yǎng)鹿鎮(zhèn)小寨村?；轮黧w分為兩段，一段為后部非涉水滑坡，平面形態(tài)呈箕形，平均寬約200 m、縱向長約250 m，雨水沖刷垮塌，形成推落式滑坡，編號為1#滑坡；一段為前部涉水滑坡，平面形態(tài)呈箕形，平均寬約400 m、縱向長約250 m，由彭溪河河水沖刷掏蝕，形成牽引式滑坡，編號2#滑坡。滑坡情況見圖2。

圖2　滑坡全貌無人機(jī)航拍圖

4高密度電法裝置、數(shù)據(jù)處理方法

根據(jù)滑坡調(diào)查結(jié)果，物探測線沿滑坡中部主體斜坡中線布置。其中，測線1-1′沿1#滑坡體中線布置，自后緣垮塌形成的邊界外側(cè)20 m起，至前緣剪出口外側(cè)10 m止。測線2-2′沿2#滑坡區(qū)中線布置，自滑坡體滑移形成的拉裂縫邊界外側(cè)30 m起，至前緣彭溪河河岸10 m止。本次施工的2條高密度電法剖面均使用重慶奔騰數(shù)控研究所研制的WDJD-3多功能直流電法儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采用溫納裝置，測線長度為295 m，電極距為5 m，60道滾動(dòng)采集。

資料處理采用瑞典RES2DINV高密度電法反演軟件對地質(zhì)模型進(jìn)行反演擬合計(jì)算，得到二維反演成果。

(1) 數(shù)據(jù)編輯：高密度電法數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)傳輸軟件轉(zhuǎn)換格式，生成RES2DINV高密度電法反演軟件識別的數(shù)據(jù)文本，讀入數(shù)據(jù)后，根據(jù)數(shù)據(jù)編輯功能，刪除畸變的數(shù)據(jù)點(diǎn)。

(2) 地形改正：根據(jù)地形圖拾取測線上相應(yīng)高程數(shù)據(jù)，編輯形成高程數(shù)據(jù)文件，添加到數(shù)據(jù)文本當(dāng)中，通過反演軟件進(jìn)行地形改正。實(shí)際的野外勘探工作中(特別是長斷面測量)，地形起伏是不可避免的。由于地形異常的引入，會(huì)使探測目標(biāo)的視電阻率異常的形態(tài)與位置發(fā)生畸變和位移，甚至可能掩蓋有用異常，因而有必要對高密度電阻率法的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行地形改正。高密度電阻率法中的地形校正主要利用有限單元法和有限差分的方法來實(shí)現(xiàn)。

(3) 二維反演：數(shù)據(jù)反演采取最小二乘反演，形成帶地形的二維反演模型，生成反演剖面圖(圖3)。高密度電阻率法的測量數(shù)據(jù)在處理方法上采用佐迪方法進(jìn)行二維反演。它的原理實(shí)際上是通過不斷調(diào)整初始模型參數(shù)使正演曲線與實(shí)際曲線之差達(dá)到最小，由此所得的最終模型參數(shù)作為反演結(jié)果,同時(shí)結(jié)合地形文件形成帶地形的二維反演模型，生成反演剖面圖(圖4)。

5高密度電法剖面成果

根據(jù)高密度電法反演結(jié)果，按地電斷面情況分析第四系覆蓋層厚度、基巖面起伏形態(tài)。

(1) 測線1-1′：淺部低阻條帶區(qū)推斷為第四系土層，深部高阻區(qū)推斷為基巖?；碌目傮w特征為：第四系土層厚度變化大，基巖面起伏較大，巖土分界面為滑面，后緣以土體滑移形成的拉裂縫為邊界，前緣土體剪出位置為界?；w厚度10～15 m，后部厚，前部薄；滑體為碎塊石土，視電阻率變化相對較大，土層含水性較強(qiáng)，塊石粒徑大，含量占30%以上。本滑坡基巖為沙溪廟組砂巖、泥巖，基巖內(nèi)裂隙切向發(fā)育，滑坡體受重力及雨水沖刷，形成推移式滑坡體。根據(jù)滑坡軸線上布置的驗(yàn)證性鉆孔來看，鉆孔揭露的土體厚度與地電斷面吻合。

(2) 測線2-2′：淺部低阻條帶區(qū)推斷為第四系土層，深部高阻區(qū)推斷為基巖?；驴傮w特征為：第四系土層厚度變化小，基巖面略有起伏，巖土分界面為滑面，后緣以土體滑移形成的拉裂縫為邊界，前緣剪出口涉入水位下方?；w厚度10～12 m，整體厚度穩(wěn)定，滑體為碎石土，視電阻率變化不大，土層含水性強(qiáng)。

圖3　剖面1-1′電法推斷解釋圖

圖4　剖面2-2′電法推斷解釋圖

6認(rèn)識

(1) 高密度電法溫納裝置形式在地表?xiàng)l件適宜的情況下，對滑坡勘查有良好效果。

(2) 滑坡應(yīng)急勘查及治理工作中，高效的物探工作成果，配合少量鉆孔可以大大提高勘查效率及準(zhǔn)確性，對掌握滑坡堆積體及基巖埋深情況，計(jì)算滑坡推力有良好效果，在當(dāng)前滑坡地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的區(qū)域，有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭毅，施魯莎.工程地質(zhì)[M].武漢理工大學(xué)出版社，2009.7：141.

[2]趙光輝.湖南省地球物理地球化學(xué)勘查院.高密度電法勘探技術(shù)及其應(yīng)用[J].礦產(chǎn)與地質(zhì),2006,20(2):166-168.

[3]譚延玲.湖南省地球物理地球化學(xué)勘查院.高密度電法在工程勘察中的應(yīng)用[J].黑龍江水利科技,2006,34(4):179-180.

APPLICATION OF HIGH DENSITY RESISTIVITY METHOD TO LANDSLIDE INVESTIGATION IN THE THREE GORGES RESERVOIR AREA

XIONG Yu-xing,ZHANG Qiang

(Chongqing Institute of Geology and Mineral Resources,Chongqing400010,China)

Abstract:the three gorges reservoir area affected by factors such as water, rainfall, mountain landslide geological disasters, in order to ensure the security of people’s life and property, The prevention of landslide geological hazards, emergency rescue and management requirements are accurate and timely. This paper mainly introduces the application of high density resistivity method in the landslide investigation of reservoir area. Combined with engineering example, It is proved that the high density resistivity method has better exploration effect and application prospect in the geological hazard investigation of landslide in the reservoir area.

Key words：high density resistivity method; The three gorges reservoir area; Landslide; The exploration

文章編號：1006-4362(2016)02-0089-03

收稿日期：2016-02-12改回日期：2016-03-21

中圖分類號：P624;P642.22

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

作者簡介：熊渝興(1987-)，男，漢族，物探助理工程師，主要從事頁巖氣地質(zhì)調(diào)(勘)查、地質(zhì)災(zāi)害勘查、工程地質(zhì)勘查等領(lǐng)域的物探技術(shù)工作。E-mail:240826214@qq.com