基于微動技術(shù)的地質(zhì)工程邊坡勘探分析

楊正剛，孫 濤

（1.成都理工大學(xué)，四川 成都 610059；2.中國電建集團貴陽勘測設(shè)計研究院有限公司，貴州 貴陽 550016；3.沈陽中冶檢測工程有限公司，遼寧 沈陽 110000）

地質(zhì)邊坡有著自身的特點，受開挖、回填、底下結(jié)構(gòu)、噪聲干擾、離散電源等諸多因素影響，對其勘探方法選擇、地質(zhì)工作布置有著較大的影響[1]。用面波勘探方法對地質(zhì)工程邊坡勘探時，若其震源采用天工源，難以獲得能夠提供大能量震源的炸藥，大功率的可控源在為勘探提供大能量的同時，也會對地質(zhì)周邊環(huán)境造成一定的影響[2]。因此，微動探測成了面波方法對邊坡進行勘探的首選。

1 測線布置

1.1 觀測臺陣布置

微動探測常用觀測臺陣主要有直線形、夾角形、三角形、圓形4種，其中直線形為傳統(tǒng)的人工源排列方式引用過來的，其各個檢波點在一條直線上，屬于一維排列；夾角形由兩條直線形組合而來，當(dāng)兩直線形的一個端點重合其夾角為直角時便是“L”形；三角是夾角形的組合升級，三角形里面包括有直線形和夾角形；圓形是前三種的升級和變化，后三種排列方式為二維排列方式。

1.2 勘探深度

微動探測的深度受直線長度或臺陣半徑大小、檢波器數(shù)量、震源頻率豐富程度、地質(zhì)條件等因素存在相關(guān)性[3]。通過模擬不同方法間臺陣半徑和有效波長范圍的關(guān)系，理論模擬實驗得出了F-K法有效波長范圍為臺陣半徑的2.3倍～6.8倍，SPAC法有效波長范圍為臺陣半徑的3.2倍～17.2倍，有效波長范圍上限隨地下構(gòu)造的不同和臺陣的大小而變化[3]。

2 應(yīng)用實例

2.1 項目背景

某地質(zhì)工程建設(shè)單位位于貴陽市，擬建場地已進行拆遷及局部平場，場地周邊較為空曠。場地出露及現(xiàn)場鉆探情況揭示，下伏基巖包括有泥盆系蟒山群（Dm）灰黃色-肉紅色薄至中厚層砂巖、紫紅色泥巖、志留系高寨田群（Sgz）泥灰?guī)r夾頁巖及粘土巖。受構(gòu)造活動的影響，場區(qū)內(nèi)存在多個產(chǎn)狀，場區(qū)巖石節(jié)理較發(fā)育，場地內(nèi)開挖剖面觀察，主要有兩組，節(jié)理裂隙發(fā)育，節(jié)理面為巖屑夾泥質(zhì)充填，張開度1mm～3mm，線密度1條/米～3條/米，連通性0.4m～1.2m，節(jié)理面結(jié)合差。節(jié)理面為巖屑夾泥質(zhì)充填，張開度1mm～3mm，節(jié)理面結(jié)合差，線密度1條/米～2條/米，連通性0.3m～1.1m，節(jié)理面結(jié)合差，對礦體完整性及其工程性能影響較大。

2.2 物性參數(shù)確定

物性差異是進行地球物理勘探的前提，為了確保微動探測的效果，在正式開展工作前在不同的目標體上進行了背景噪聲測試，提取出了頻散曲線，利用已知的目標位置、深度等信息，統(tǒng)計出了不同目標體的面波速度。詳見圖1。

表1 現(xiàn)場物性參數(shù)測試統(tǒng)計表

從表中可以看出，不同的目標體之間存在波速差別，具備了利用地球物理勘探的前提條件。

2.3 測線布置

本次勘探綜合考慮探測深度、精度和地形條件，靈活選用嵌套式等邊三角形、L形和直線形三種臺陣。采用10個主頻為2.5Hz的垂向檢波器接收信號，測點間距選用10m～20m不等。

2.4 成果解釋

本次勘探共完成3條測線，以其中一條DW1～DW1'測線為例進行解釋，該測線位于測區(qū)東緣，測線長220m，測線方向S18°E，測試成果見圖1。

（1）測線地表以下厚度3.5m～33m范圍內(nèi)，視橫波速約250m/s～500 m/s，將該層解釋為中密、稍密碎石土。該層厚度變化相對較大，沿測線方向整體可分為4個區(qū)間：平距0m～40m為滑坡體前緣緩坡，該層厚度變化相對較小，約14m～16m，平均厚度15m；平距40m～160m為滑坡體中部較平緩階地，該層厚度變化相對較大，約10m～33m，平均厚度19m；平距160m～220m為滑坡體后緣陡坡，該層厚度變化相對較小，約3.5m～12m，平均厚度7m。

（2）中密、稍密碎石土以下厚度2.8m～8m，平均厚度5m范圍內(nèi)，視橫波速約500m/s～780 m/s，將該層解釋為密實碎石土或較破碎巖體。該層厚度變化相對較小，整體呈薄層狀。

（3）密實碎石土或較破碎巖體以下，視橫波速大于800m/s，解釋為較完整基巖。

（4）地表以下9m～46m（中密、稍密碎石土下部）零星分布有薄層低速異常體（頻散曲線上反映為相速度“之”字型轉(zhuǎn)折、視橫波速拐點或縱向梯度帶特征），推測為軟弱夾層。

（5）根據(jù)視橫波速分布特征，結(jié)合軟弱夾層分布范圍，推測平距0m～180m范圍內(nèi)中密、稍密碎石土與密實碎石土或較破碎巖體接觸面（視橫波速約500m/s）為滑坡體底界面，滑坡體厚度約7m～33m，平均厚度22m。

圖1 DW1-DW1'測線測試成果圖

3 結(jié)論

通過工程實例證明了利用微動探測技術(shù)能夠很好反映地下面波速度的變化，結(jié)合速度大小、變化趨勢和地質(zhì)條件可判斷出地質(zhì)邊坡覆蓋層深度、結(jié)構(gòu)的變化及滑動面的起伏情況。

微動探測技術(shù)利用天然源的各種振動，將傳統(tǒng)的干擾源作為勘探的有用信號，通過加大采集時間可讓數(shù)據(jù)信號的信噪比滿足工程勘探需求。