基于物探技術(shù)的滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘查研究

林大江，趙永超

（湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限公司，湖南 長沙 410000）

現(xiàn)如今，社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，工程項(xiàng)目建設(shè)數(shù)量和規(guī)模均不斷增加，在人為施工操作以及復(fù)雜自然環(huán)境因素的影響下，滑坡地質(zhì)災(zāi)害越來越常見。尤其是夏季降雨量較大，容易發(fā)生山體滑坡、泥石流等自然災(zāi)害，對人們生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此，只有做好滑坡地質(zhì)勘查，才能夠?yàn)榛碌刭|(zhì)防治提供可靠依據(jù)，物探技術(shù)為現(xiàn)代化勘查技術(shù)，應(yīng)用優(yōu)勢明顯，因此，亟需對滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘查中物探技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行深入研究。

1 滑坡地質(zhì)災(zāi)害形成原因

1.1 滑坡形成的地質(zhì)條件

滑坡地質(zhì)災(zāi)害的形成條件比較復(fù)雜，具體包括以下幾點(diǎn)：第一，地形地貌因素。如果某區(qū)域范圍內(nèi)地面坡度比較大，則地勢較高，軟弱面容易受到重力因素影響而導(dǎo)致穩(wěn)定性降低，最終發(fā)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害。第二，地層巖性。土體結(jié)構(gòu)形式以及土壤性質(zhì)對于滑坡地質(zhì)災(zāi)害的形成也會產(chǎn)生較大影響，根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，很多滑坡地質(zhì)巖土類型為軟弱巖、碎屑巖等，遇水可發(fā)生軟化，導(dǎo)致抗剪性能降低，最終形成軟弱滑動面，引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。第三，地下水活動。當(dāng)土質(zhì)邊坡受到地下水因素影響后，邊坡軟化，另外，孔隙水壓不斷增加，最終導(dǎo)致土體抗剪強(qiáng)度降低，引發(fā)滑坡地質(zhì)災(zāi)害。

1.2 影響滑坡產(chǎn)生的主要因素

影響滑坡產(chǎn)生的因素主要包括以下幾點(diǎn)：第一，降雨，在降雨季節(jié)，降雨量較大，隨著雨水滲透至地下結(jié)構(gòu)中，會對地下水活動產(chǎn)生較大影響，引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。第二，地震，如果某地區(qū)范圍內(nèi)斜坡坡度在25°以上，則當(dāng)發(fā)生地震災(zāi)害后，容易引發(fā)滑坡。第三，人為因素，隨著人類社會的不斷發(fā)展進(jìn)步，工程項(xiàng)目建設(shè)數(shù)量越來越多，比如道路工程、水利工程等，在施工操作中可能會對邊坡土壤造成巨大擾動作用，進(jìn)而引發(fā)滑坡。

2 滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘查中的常用物探技術(shù)

2.1 高密度電阻率法

在滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘查中，在高密度電阻率法的實(shí)際應(yīng)用中，首先在滑坡區(qū)域設(shè)置測線，然后將電極放置在測線上，通過電極自動轉(zhuǎn)換器進(jìn)行控制，即可詳細(xì)查明滑坡地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域電阻率變化情況。高密度電阻率法的測量精度高，使用方式快速便捷，在完成測量工作后，即可繪制勘查成果圖，據(jù)此判斷滑坡風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 瑞雷波法

瑞雷波屬于地震波，瑞雷波可沿地表方向進(jìn)行傳播，在傳播過程中形成逆時(shí)針橢圓軌跡。在瑞雷波法的實(shí)際應(yīng)用中，可充分利用瑞雷波運(yùn)動學(xué)理論進(jìn)行滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘查，瑞雷波與地層橫波傳播速度類似，通過利用瑞雷波進(jìn)行測量，即可詳細(xì)掌握滑坡地質(zhì)土層力學(xué)參數(shù)。另外，在瑞雷波的傳播過程中，當(dāng)遇到均勻性比較差的介質(zhì)時(shí)可發(fā)生頻散現(xiàn)象。由此可見，在瑞雷波發(fā)的實(shí)際應(yīng)用中，通過對各類波動信號進(jìn)行詳細(xì)分析，即可準(zhǔn)確查明瑞雷波信號，為滑坡地質(zhì)災(zāi)害評估分析提供可靠依據(jù)。

2.3 GPS物探法

在滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘查中，GPS物探技術(shù)的應(yīng)用最為常見GPS物探技術(shù)的操作方式便捷，并且定位精度較高，在實(shí)際勘查中，不容易受到復(fù)雜環(huán)境因素的影響。但是，GPS物探法的應(yīng)用成本比較高，如果應(yīng)用GPS物探法進(jìn)行滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘查，則需根據(jù)勘查對象實(shí)際情況合理確定滑坡勘查以及復(fù)測周期。

2.4 淺層地震影像法

在應(yīng)用淺層地震影像法進(jìn)行滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘查時(shí)，采用重錘敲擊的方式產(chǎn)生地震波，在地震波的傳播過程中，要求對各個(gè)測點(diǎn)地震波的波形變化情況進(jìn)行詳細(xì)記錄，且可對地下異?；麦w進(jìn)行準(zhǔn)確勘查。淺層地震影像法的應(yīng)用原理為不同巖石的密度有一定區(qū)別，當(dāng)?shù)卣鸩ㄍㄟ^時(shí)，可發(fā)生不同程度的反射以及折射，通過利用勘查儀器收集地震波，對地震波傳播情況以及波形變化規(guī)律進(jìn)行分析，即可確定勘查區(qū)域巖石結(jié)構(gòu)特征、位置等。

3 調(diào)查區(qū)地質(zhì)概況

某滑坡地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查區(qū)域地勢呈西高東低型，為陡斜丘陵地貌，勘查區(qū)域地形坡度起伏比較大，并且地表地層結(jié)構(gòu)松散。通過對該區(qū)域以往的鉆探資料進(jìn)行分析，出露上部地層為第四系全新世松散雜粘土層，另外，在不同區(qū)域還分散有松散風(fēng)化層。在勘查區(qū)域內(nèi)，已發(fā)生多次地質(zhì)構(gòu)造活動，并形成褶皺、斷裂等構(gòu)造，由于該勘查區(qū)域經(jīng)過多次構(gòu)造運(yùn)動，因此斷層之間相互穿插，并且疊加。在對該區(qū)域進(jìn)行滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘查時(shí)，綜合考慮勘查區(qū)域地質(zhì)地形條件以及技術(shù)條件，選用瑞雷波法以及高密度電法進(jìn)行物探勘查。

4 滑坡地質(zhì)物探技術(shù)勘查方案及成果解釋分析

4.1 瑞雷波法

在瑞雷波法的實(shí)際應(yīng)用中，充分利用瑞雷波的運(yùn)動學(xué)特征以及動力學(xué)特征。在滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘查中，瑞雷波法具有三個(gè)相同的重要特征，具體包括以下幾點(diǎn)：第一，在層狀介質(zhì)傳播過程中，瑞雷波具有頻散特性；第二，如果瑞雷波長度不同，則其穿透深度也有一定區(qū)別；第三，不同介質(zhì)的物理力學(xué)性質(zhì)不同，因此瑞雷波在不同介質(zhì)中的傳播速度也有一定區(qū)別，在利用瑞雷波進(jìn)行滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘查時(shí)，要求合理選擇勘查參數(shù)。在本在該調(diào)查區(qū)域勘查中，對于現(xiàn)場數(shù)據(jù)，可應(yīng)用縱排列接收方式進(jìn)行采集。首先進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，通過對勘查區(qū)域進(jìn)行多次現(xiàn)場試驗(yàn)，在勘查過程中，需采用63.5kg標(biāo)貫重錘，接收器為4Hz檢波器，共采集12道。該調(diào)查區(qū)域瑞雷波速勘查成果如圖1所示，圖1指的是根據(jù)實(shí)測平散曲線的變化規(guī)律對地層進(jìn)行劃分所獲得的剖面圖。依據(jù)地層速度參數(shù)，可將各個(gè)瑞雷波點(diǎn)面波速度相近的部分劃為同一層，由此可見，在瑞雷波勘探技術(shù)的應(yīng)用中，可根據(jù)波速變化情況對地層進(jìn)行劃分。

圖1 瑞雷波速成果

通過對圖1進(jìn)行分析可見，該調(diào)查區(qū)域滑坡地質(zhì)處于第四系碎石土，面波波速在200ms～500ms之間，并依次遞增?？辈閰^(qū)域碎石土密度不斷增加，據(jù)此推斷滑床面波波速在800ms～1200ms之間，并且面波速度依然逐漸遞增。在對上述瑞雷波勘查所得結(jié)果進(jìn)行分析后，采用鉆孔勘查技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，與實(shí)際情況相符。

4.2 高密度電法

在滑坡地質(zhì)災(zāi)害的勘查中，在高密度電法的應(yīng)用中，要求以傳統(tǒng)電阻率法作為基礎(chǔ)，首先向地下發(fā)送電流，使得地下環(huán)境能夠形成穩(wěn)定電場，在地表可對不同點(diǎn)間電位差進(jìn)行測試，根據(jù)測試結(jié)果計(jì)算電阻率值。與傳統(tǒng)的電阻率法相比，在高密度電法的應(yīng)用中，可采用通過自動轉(zhuǎn)移裝置對各點(diǎn)進(jìn)行測量，即可獲得完善的地質(zhì)勘查資料。在該勘查區(qū)域應(yīng)用高密度電法時(shí)，電法裝置采用α排列方式，并采用60根銅電極，電極間距為4m，共掃描剖面16層，各個(gè)剖面長度為236m。通過利用高密度電法對該滑坡地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行勘查，可將勘查結(jié)果與瑞雷波法所得結(jié)果進(jìn)行比較分析。

通過利用高密度電法對地形進(jìn)行校正，所得電法成果圖如圖2所示。該勘查區(qū)域滑床為強(qiáng)風(fēng)化片麻巖，電阻率在300Ω·m～850Ω·m之間，滑坡體主要組成為碎石土。由于不同土體中含水量、塊石含量以及黏土含量有一定區(qū)別，因此滑坡體不同部位的電阻率大小也有一定差異。

圖2 高密度電法成果

在該滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘查中，通過聯(lián)合應(yīng)用兩種物探技術(shù)，并綜合考慮勘查區(qū)域鉆探所得資料，認(rèn)為滑坡坡體的最大厚度為30m左右，另外，主滑帶已形成滑坡后壁延伸并連貫?，F(xiàn)如今，滑坡體地質(zhì)條件相對穩(wěn)定，但是如果在滑坡區(qū)域進(jìn)行工程項(xiàng)目建設(shè)，或者開挖取石，則會造成嚴(yán)重的滑坡地質(zhì)災(zāi)害問題。因此，可根據(jù)勘查結(jié)果制定滑坡地質(zhì)災(zāi)害治理技術(shù)方案。

5 結(jié)語

綜上所述，本文主要結(jié)合實(shí)例對物探技術(shù)在滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘查中的應(yīng)用方式和效果進(jìn)行了詳細(xì)探究，根據(jù)本文分析可見，在滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘查中，物探技術(shù)類型比較多，要求根據(jù)實(shí)際需要選擇適宜的物探技術(shù)，確定勘查技術(shù)參數(shù)，保證物探技術(shù)應(yīng)用的有效性。另外，滑坡地質(zhì)災(zāi)害的形成條件比較復(fù)雜，在物探勘查前，還需詳細(xì)了解勘查區(qū)域以往的地質(zhì)資料，將地質(zhì)資料與物探技術(shù)進(jìn)行有效結(jié)合，保證勘查結(jié)果的準(zhǔn)確性。