高密度電阻率法在滑坡防治中的應(yīng)用研究

余 浩，雷 宛

（成都理工大學(xué)地球物理學(xué)院，四川 成都 610059）

我國的川滇山區(qū)處于南北地震帶的南段地區(qū)，由于地震活動頻繁發(fā)生，進(jìn)一步破壞了斜坡的巖體結(jié)構(gòu)，地形高低起伏不平，縱坡降較大，因此滑坡、崩塌、泥石流災(zāi)害經(jīng)常發(fā)生。為了排除滑坡發(fā)生的隱患以及對滑坡進(jìn)行有效的治理，對滑坡下的地質(zhì)構(gòu)造情況進(jìn)行了詳細(xì)地調(diào)查工作，開展了高密度電阻率法在滑坡防治中的應(yīng)用研究，分析了地質(zhì)體在高密度電阻率法中的響應(yīng)特征。獲得二維高密度反演斷面圖可以準(zhǔn)確的判斷地下的溶洞、富水帶、破碎帶、斷層、滑坡滑動面的具體位置，反映了斜坡下的工程地質(zhì)條件，為滑坡災(zāi)害的防治措施提供了良好的地質(zhì)依據(jù)。

本文中主要采用高密度電阻率法對龍門山北段某地區(qū)進(jìn)行探測，為查明龍門山北段某地區(qū)的潛在滑動面規(guī)模與埋深、破碎帶分布規(guī)模提供了地球物理依據(jù)。

1 高密度電阻率法應(yīng)用原理

高密度電阻率法實際上是以地下巖石或礦石的電性差異為物理基礎(chǔ)，通過觀測和分析人工建立的地下穩(wěn)定電流場的分布規(guī)律及特點，進(jìn)而達(dá)到找礦或解決相關(guān)地質(zhì)問題的目的。

本文高密度電阻法的裝置為溫納裝置。溫納裝置對垂向異常變化反應(yīng)靈敏、對水平異常變化也具有不錯的表現(xiàn)，只是勘探深度中等，抗噪音的干擾的能力較強。測量時，A、M、N、B之間的電極距分別相等，即AM=MN=NB=，首先，M不動，A、N、B三個電極依次按照一定的隔離系數(shù)增大電極距，得到關(guān)于第一個測點的所有不同電極距的數(shù)據(jù)；A、M、N、B一起向右移動一個電極距的距離，重復(fù)上一個測點的測量方式，得到當(dāng)前測點的數(shù)據(jù)；直到跑極結(jié)束，可獲得倒梯形斷面。（n為隔離系數(shù)）。

2 工區(qū)概述

該工區(qū)位于龍門山北段，地處四川盆地與青藏高原的過渡地帶，區(qū)內(nèi)河流階地發(fā)育，斷層分布規(guī)模大，延伸較遠(yuǎn)，造成了斷層兩側(cè)的地貌單元截然不同，一側(cè)為隆起區(qū)，高聳的山地；另一側(cè)為斷陷區(qū)，沉積了松軟的第四紀(jì)沉積物。區(qū)內(nèi)“V”形河谷發(fā)育密集，容易形成洪積扇。工區(qū)內(nèi)的斜坡屬于抗剪強度較高的巖質(zhì)斜坡，坡面附近為殘積土、碎石，分選性極差，磨圓度較差；坡腳附近為工區(qū)多年由斜坡上陡傾的巖土體拉裂破壞后堆積在坡腳的碎石。

工區(qū)內(nèi)的不穩(wěn)定斜坡在地下水的侵蝕下，裂隙愈來愈寬。在滑坡后壁上還出現(xiàn)了一條裂縫，其次，在滑坡體的中部位置也出現(xiàn)了一條裂縫。在滑坡前緣位置出現(xiàn)了巖土體局部臨空狀態(tài)，在構(gòu)造活動中容易發(fā)生崩塌這一地質(zhì)災(zāi)害。研究區(qū)內(nèi)的斜坡坡度較陡，覆蓋層多為第四紀(jì)沉積的坡積土及粉砂質(zhì)粘土，電阻率變化范圍不大，為30～140，而在局部范圍，電阻率變化范圍較大，為40～450為斜坡下的基巖為灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r和頁巖，電阻率為450～1100，基巖與地表覆蓋層之間存在著明顯的電阻率差異，能夠很好地反映地下的地質(zhì)構(gòu)造，符合高密度電阻率法勘探的要求。

3 資料處理與解釋

圖1 滑坡勘探剖面高密度電阻率法反演斷面圖

從圖1滑坡勘探剖面高密度反演斷面圖中可以看出，整個剖面的電阻率值分層明顯，可以很好的看出滑動面的分布位置，覆蓋層的電阻率值都比較小，變化不大，在31.2～197的范圍內(nèi)變化，其厚度在3m～19m之間，主要成分是黏土、碎石、礫石。另外，在剖面沿著電極方向7.5m～15m的范圍內(nèi)，有一個規(guī)模較小的高阻異常，推斷為碎石。在25m～200m的范圍內(nèi)，地表向下3m～17m之間，電阻率值在31.2～147的范圍內(nèi)變化，與下伏塊狀的高阻基巖成明顯的對比，這樣就容易形成軟弱結(jié)構(gòu)面，推測剖面上25m～200m處的低阻覆蓋層與高阻基巖的分界面為滑動面。另外在剖面上140m～150m有一個低阻異常區(qū)域，厚度為19m，電阻率值為36.7～40，電阻率值較小，且兩側(cè)基巖斷裂，判斷為破碎帶，主要成分為黏土、碎石。

分析該斜坡的巖性結(jié)構(gòu)可以得出以下結(jié)論，在剖面25m～200m處的低阻覆蓋層連續(xù)、厚度較大，主要由碎石、土壤、礫石、受風(fēng)化過后殘留在原地的巖石碎屑，與下伏高阻基巖形成連續(xù)性好、結(jié)構(gòu)疏松的滑動面，且滑動面的延伸性較強，發(fā)生滑坡的可能性較大，需要對該段地層進(jìn)行加固處理，降低滑坡產(chǎn)生的可能性。

4 結(jié)論

高密度電阻率法具有數(shù)據(jù)采集速度快，儀器簡單，操作方便，適用性強等特點。在數(shù)據(jù)采集的過程中，可以實現(xiàn)供電電極、測量電極兩種電極距的不同排列組合，根據(jù)地質(zhì)任務(wù)的需要可進(jìn)行多種排列裝置的對比分析，比如α裝置對反映地下高阻異常的探測效果中等，水平異常的分辨率較差。β裝置對高阻異常的刻畫比較細(xì)致，在反映高阻異常體在水平方向上的分布比較有優(yōu)勢。γ裝置對覆蓋層的刻畫最為細(xì)致，在高密度電阻率法反演斷面圖上可以很清楚地看到覆蓋層的各種成分的變化。四極測深裝置對直立高阻板狀體的反演結(jié)果比較準(zhǔn)確、可靠。

高密度電阻率法在滑坡防治中可以起到事半功倍的效果。高密度電阻率法可準(zhǔn)確判斷斜坡下的破碎帶、富水帶、滑動面的形狀、大小、位置、排列順序、連續(xù)性等情況。一旦確定了這些情況，就可以為滑坡防治措施提供一個良好的地質(zhì)依據(jù)。

同時，在野外實際數(shù)據(jù)采集過程中，首先要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)背景資料，提前做野外試驗，綜合分析對比，在選擇最優(yōu)的相關(guān)高密度電阻率法的排列裝置以及各種采集參數(shù)，以便得到最好的勘探效果。