高密度電法在新疆三河地區(qū)滑坡勘察中的應(yīng)用

趙雪鋒，劉占興，甘尕蓮

(1. 青海省有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局七隊，青海 西寧 810007； 2. 華北地質(zhì)勘查局 綜合普查大隊，河北 廊坊 065201)

巖溶塌陷是我國巖溶區(qū)主要地質(zhì)災(zāi)害，對經(jīng)濟(jì)建設(shè)、工程選址會產(chǎn)生重大影響，因此有必要對灰?guī)r城鎮(zhèn)區(qū)巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險區(qū)劃。滑坡所具有的滑動面主要為軟弱夾層或軟弱面，當(dāng)遇到大雨或暴雨來臨，大量的地表水下滲，導(dǎo)致軟弱夾層或軟弱面內(nèi)的物質(zhì)軟化，物理力學(xué)性質(zhì)降低，當(dāng)其不能提供足夠的摩擦阻力阻擋滑坡體的下滑力時，將導(dǎo)致滑坡的形成。在不同巖性地區(qū)滑坡的誘發(fā)因素、形成機(jī)理各不相同，均有其特殊性[1]。

近年來，高密度電法先后在重大場地的工程地質(zhì)調(diào)查、壩基及橋墩選址、垃圾填埋場選址以及采空區(qū)、地裂縫探測等眾多環(huán)境和工程勘察領(lǐng)域取得了明顯的地質(zhì)效果和顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益[2]。與傳統(tǒng)的電阻率法相比，高密度電阻率法成本低、效率高，信息豐富，解釋方便，因而勘探能力顯著提高。該方法可以獲得滑坡體的縱、橫向發(fā)育及展布的情況，查明滑坡體空間形態(tài)特征、滑動面埋深、可能與滑坡發(fā)育相關(guān)的斷裂情況等，這有助于我們研究滑坡的發(fā)生規(guī)律，合理地制定治理滑坡的方案，達(dá)到抗災(zāi)減災(zāi)的目的[3-4]。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況及地球物理應(yīng)用條件

該滑坡災(zāi)害點主滑坡方向90(°)，與木壘河流河道呈45(°)夾角，地面高程1 350～1 525 m左右?；赂叨燃s45 m，滑坡體寬約55 m，最大長約120 m，坡面坡度25(°)～30(°)，出露巖性由第四系殘坡積土、基巖風(fēng)化殼組成，未見完整基巖出露。植被以牧草為主，植被較為茂盛，覆蓋度大于80%?；铝考s20 000 m3，規(guī)模等級為小型，初步判斷屬于殘坡積層滑坡災(zāi)害。當(dāng)前已有變形跡象，穩(wěn)定性差。

根據(jù)地質(zhì)資料，勘查區(qū)為砂巖地區(qū)，砂巖與第四系松散層之間存在明顯的電性差異。第四系土層顯示較低電阻率特征，其中土層含水較豐富時其電阻率更低，砂巖總體表現(xiàn)為高阻特征。電阻率斷面圖反映的是砂巖與上覆第四系地層的平均電性分布特征，根據(jù)電阻率等值線的形態(tài)能推斷出砂巖面總體起伏情況。

2 方法原理

高密度電法屬陣列式布極的直流電阻率法，以地下介質(zhì)的電阻率差異為物質(zhì)基礎(chǔ)，觀測和研究人工電場的變化和分布規(guī)律，進(jìn)而探測地下介質(zhì)和構(gòu)造的分布特征，其反演結(jié)果為二維視電阻率斷面。該方法具有數(shù)據(jù)密度大(點距密集)、信息量大、工作效率高的特點，能較直觀、準(zhǔn)確地反映二維地質(zhì)體的電性斷面特征[5]。

高密度電法數(shù)據(jù)采集通過主機(jī)控制電極轉(zhuǎn)換器形成供電、測量及數(shù)據(jù)采集的全自動控制。數(shù)據(jù)采集完成后，將原始數(shù)據(jù)傳入計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、地形校正、二維反演后，輸出二維地電斷面圖[6]。其工作流程見圖1。

圖1 高密度電法工作流程

3 野外工作方法

高密度電法工作采用重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的DZD-6A多功能直流電法儀和MIS-120D232多路電極轉(zhuǎn)換器。該系統(tǒng)集電剖面和電測深于一體，采用高密度布點，具有數(shù)據(jù)采集速度快，多參數(shù)測量，能獲取關(guān)于地電斷面的結(jié)構(gòu)特征的大量信息。工作中對高密度電法各裝置類型進(jìn)行了對比試驗。根據(jù)試驗結(jié)果及場地施工條件，確定使用α排列裝置，最大電極距為4 m，電極數(shù)為90根，單條剖面最大長度為292 m。

根據(jù)現(xiàn)場的調(diào)查和實際地形地貌，在現(xiàn)有的滑坡體基礎(chǔ)上進(jìn)行布置工作測線，對整個滑坡體進(jìn)行控制測量，采用井字型交叉剖面。測線布置見圖2，其中1～6為高密度電法工作測線。物探實地實物工作量為：電法剖面6條，剖面總長1 600 m。根據(jù)高密度電法的解釋結(jié)果，可推斷出滑坡體的規(guī)模和滑坡面的大致埋深。

4 應(yīng)用效果分析

6線基巖整體起伏較大(見圖3)，測線0～32 m間的山頂位置第四系覆蓋厚度約為9 m；測線32～64 m間的山頂位置第四系覆蓋厚度很小，局部基巖出露；測線64～80 m間山頂位置第四系覆蓋厚度約為5 m；測線80～140 m間的山坡位置第四系覆蓋厚度很小，局部基巖出露；測線140～232 m間第四系覆蓋層厚度逐漸變大，最大處約為15 m左右。

1線位于山坡底部(見圖4)，全長248 m，整條測線為第四系覆蓋，根據(jù)視電阻率等值線可大致判定出基巖埋深情況，基巖整體呈現(xiàn)高低起伏的形態(tài)，小號點方向第四系覆蓋厚度較大，約為20 m，大號點方向第四系覆蓋厚度較小，約為15 m。

圖2 工程布置及其解釋推斷

5 結(jié) 語

在隱伏或深部多金屬礦尤其是硫化礦床勘查中，激發(fā)極化法起著至關(guān)重要的作用。本次實踐表明，激發(fā)極化法在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中也可以發(fā)揮其獨特的作用，取得令人滿意的效果。利用中間梯度裝置掃面可以快速的發(fā)現(xiàn)異常區(qū)，進(jìn)而分析工區(qū)地質(zhì)特征，為全區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃提供劃分依據(jù)。利用激電測深可以了解重點區(qū)域災(zāi)害體的埋藏深度及空間賦存狀態(tài)，為指導(dǎo)工程驗證提供充足依據(jù)。因此，目前在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中激發(fā)極化法仍不失為一種快速有效的物探工作方法，應(yīng)繼續(xù)加以推廣應(yīng)用。

圖3 6線電阻率斷面等值線和地電斷面

圖4 1線電阻率斷面等值線和地電斷面