綜合物探技術(shù)在滑坡勘察中的應(yīng)用

（河北省地質(zhì)測繪院，河北 廊坊 065000）

諸如滑坡災(zāi)害發(fā)生的地形、地貌、地質(zhì)結(jié)構(gòu)和地下水條件等客觀因素對滑坡的發(fā)展和分布具有特別的影響，并且還受到諸如人類活動等外部因素的限制。因此，地質(zhì)滑坡災(zāi)害的出現(xiàn)是廣泛的物理變化的相對緩慢的綜合性變化過程。在“三峽工程”的地質(zhì)災(zāi)害處理中，大量的滑坡堆積。使用高密度電氣方法識別滑坡具有極大的好處。改文章通過高密度電法對滑坡進(jìn)行了勘測，并與鉆探結(jié)果進(jìn)行了對比。結(jié)果表明，高強(qiáng)度電法對滑坡的研究具有重要影響。

1 綜合物探方法簡介

（1）淺層初至折射波法。折射波用于地震研究是研究淺層地震結(jié)構(gòu)最有效的方法之一，這種方法在國內(nèi)外都得到了認(rèn)可。它可以確定基巖的深度、山坡的位置和方向、巖性接觸帶和裂縫帶，特別是基巖中縱波速度的大小和分布，從而了解研究區(qū)域的巖性變化。這些數(shù)據(jù)是不能通過其他物理勘探方法來得到的。因此，它被廣泛用于研究大型工程結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，例如橋梁、陸上和水上的結(jié)構(gòu)。折射波地震勘測的首次到達(dá)是采用雙模式觀測系統(tǒng)，其探測范圍為5m，主要用于確定地下水位，滑坡體界面，滑坡體含水層界面和第四紀(jì)自由濃度。瓷磚或巖石分隔線基于首次到達(dá)時間的增加，單層折疊地震波的對比分析主要基于波的均勻性和波形相似性。為了比較兩個相鄰的彎曲波層，在界面處使用了阻擋波。它具有運動功能和同軸隔層，相同的開關(guān)和連接功能用于比較相鄰設(shè)備。當(dāng)連接時間超過5毫秒時，曲線移動，折光曲線主要通過截面時間法和t0差曲線法進(jìn)行說明。在分層解釋中，假定它是均勻的兩層介質(zhì)，并且根據(jù)截面的交點方法計算有效速度：Ve=△x/△t。

（2）淺層地震反射法。在淺層地震的勘探中，折射法已成為主要的方法，并且已經(jīng)可以作為一種成熟方法廣泛的用于巖土工程勘察中。淺層地震反射主要采用多重覆蓋技術(shù)，旨在滿足水平疊加技術(shù)的要求。水平堆疊也稱為公共點堆疊或公共焦點堆疊，其設(shè)計目的是將在不同拍攝點和不同接收器點獲取的同一反射點的地震記錄疊加起來，從而可以防止出現(xiàn)多波和不同波長的情況。這顯著提高了地震剖面的信噪比和質(zhì)量，并且還允許提取重要參數(shù)（例如速度）。該觀測系統(tǒng)是地震反射法中使用最常用的觀測系統(tǒng)法。

（3）直流對稱四極電測深法。用直流電測四邊極的方法是應(yīng)用地球物理學(xué)中的一種較早的措施，并且在解決滑坡界面問題方面仍起著重要的作用。這種方法是使測量電極固定在表面的某個點上，并根據(jù)規(guī)則，不斷增加電源電極的功率，以研究表面上某個點以下的電特性的垂直變化。連續(xù)增加電源電極會增加地下電源的電流分布范圍，這相當(dāng)于增加檢測深度。因此，通過分析視在電阻率曲線和電感應(yīng)橫截面圖，我們可以了解測量點和橫截面下的垂直變化。

（4）瞬態(tài)瑞雷面波勘探法。瑞雷波在彈性界面附近傳播，對儲層淺水部分具有較高的分辨率，尤其是對堆集層的分層，在水位以下分層儲層并確定基巖界面時。瑞雷瞬態(tài)表面波研究使用24個通道進(jìn)行2m的接收和檢測間隔。它補(bǔ)充并驗證了前兩種彈性波研究方法的綜合分析和解釋。

（5）高密度電測深法。強(qiáng)密度電聲探測法的原理與具有GDS（高精度和高分辨率）功能的對稱四極電聲法相同。它使用光束AB/2均勻下降的方法。如果最后一個測量值與上一個相同或相同，則認(rèn)為地下地質(zhì)體的電特性未更改；如果發(fā)生重大變化，則認(rèn)為基礎(chǔ)地質(zhì)體已發(fā)生變化。這次使用的方法主要是細(xì)分第四系自由蓄水層、滑波含水層、對比含水層以及尾礦和基巖之間的界面。確定滑坡體飛行器的穿透深度和傳播范圍。全面的地球物理工程勘測利用了地質(zhì)體的彈性和電學(xué)性質(zhì)，避免了僅地球物理理論帶來的歧義。

（6）聯(lián)合剖面法。橫截面形輪廓法是研究地電隔室中側(cè)向電氣變化的一種方法，它對于確定含水層的寬度和檢查在直流比例四極電噪聲期間檢測到的含水層異常更為有效。復(fù)合剖面法可以提供豐富的地質(zhì)信息，具有明顯的差異特征。該AB/2分量方法選擇15m，30m和60m，這是基于以下事實：滑坡水位特征和對稱直流電聲的巖溶異常主要出現(xiàn)在三個深度處在30英里土地上。到測量點的距離對應(yīng)于對稱的直流電矩形聲音。變形點結(jié)合地形，地質(zhì)層位和臨近點進(jìn)行平滑校正，然后再進(jìn)行解釋。聯(lián)合剖面法的正交點或低阻力的同步下降帶通常被認(rèn)為是含水層[1]。

2 物探成果

（1）成果解釋。截面A1-A1'和A2-A2'的解釋結(jié)果如圖1和2顯示，從中可以看到，H1滑動體可以有條件地分為三層。第一層是礫石土壤，電阻為2Ω.m至120Ω.m，厚度為幾米至10 m；第二層是層間粘土礫石，其電阻率值為10Ω.m至25Ω.m，層的厚度為幾個單位。儀表長達(dá)約30m。第三層是基巖，電阻為30Ω.m至60Ω.m?；瑒訉优c泥巖，粘土粉砂巖，粉砂巖和砂巖是軟質(zhì)的，基巖的風(fēng)化強(qiáng)度不是很明顯。A1-A1'部分的吸積層厚度約為5m～28m，A2-A2'部分的吸積層厚度約為9m～35m，重疊沉積物的厚度變化很大?；轮懈叨蕊L(fēng)化的基巖的厚度約為10m～20m。根據(jù)解釋的結(jié)果，H1地區(qū)的滑坡形狀是“長舌”，幾乎向南北擴(kuò)散。阻力邊緣的最大高度為500m，前緣的較低高度為144m，相對高度差為356m。滑坡的整體起伏在北部高，在南部低，呈逐漸上坡的坡度，中等陡峭而平緩的坡度，滑坡的坡度為5°～38°，呈縱向階梯狀?；麦w中部較厚，兩側(cè)較薄。假定滑坡體的組成主要由瓦礫，粘土和礫石組成?；泼媸歉采w層和高度風(fēng)化的基巖之間的接觸面為砂巖結(jié)構(gòu)[2]。

圖1 A1-A2’剖面高密度電法反演成果

圖2 A2-A2’剖面高密度電法反演成果

（2）物性參數(shù)。由碎石連接的碎石和粘土構(gòu)成了滑坡物質(zhì)組成的巖性?；鶐r巖性以泥巖、粘土粉砂巖、粉質(zhì)泥巖和夾層砂巖為代表。每種巖石和土壤的物理抵抗力的值是：混合有礫石的粘土，10Ohm·m～25 Ohm·m；阻擋礫石土20Ohm·m～120Ohm·m；中度風(fēng)化的砂巖100Ω.m到180Ω.m；中度風(fēng)化的黏土粉砂巖（粉砂巖）30Ω.m～60Ω.m；中度風(fēng)化泥巖30Ohm·m～50Ohm·m；強(qiáng)風(fēng)化泥巖、粘土粉砂巖和砂巖夾層20Ohm·m～40OOhm·m；耐候風(fēng)化砂巖30Ohm·m～80Ohm·m。采集體與基巖之間的物性（電阻值）存在明顯差異，這是物探的基本。

3 綜合物探的工作方式

（1）應(yīng)用前提。在官田壩這個項目中，較為簡單發(fā)生滑坡的巖層主要是砂巖和泥巖。與第四極覆蓋層和幾個塌陷的礫石不同，這類巖石具有較高的抵抗力。不僅如此，還有很多優(yōu)點，斷層帶與基巖之間的電氣差異非常明顯，這為集成地球物理勘測中的高密度電氣勘探應(yīng)用提供了良好條件。

（2）工作布置。綜合地球物理技術(shù)的初步設(shè)計應(yīng)根據(jù)技術(shù)設(shè)計進(jìn)行組織，并結(jié)合設(shè)施的實際工作條件。在組織工作時要準(zhǔn)備的設(shè)備通常包括1：2000電路圖、指南針、手動定位端子和測量電纜。在物體檢測線的安裝過程中，通常由于房屋等因素的影響而略有偏差，這不會顯著影響研究結(jié)果。

（3）工作方法。從項目現(xiàn)場的建設(shè)條件和要實現(xiàn)的審核目標(biāo)，在本項目中選擇高密度電氣檢查更為有效和經(jīng)濟(jì)。本項目的高密度電位采集系統(tǒng)采用重慶奔騰數(shù)控公司生產(chǎn)的N2系統(tǒng)。該系統(tǒng)的額定電源電壓為180V，電源電流必須大于20mA，使用α器件時，點的點數(shù)為3m～6m，電極比為1～25，電極180個。系統(tǒng)在現(xiàn)場收集的數(shù)據(jù)可以自動將誤差控制在3%以內(nèi)。RES2DINV軟件和Surfer軟件用于處理收集的數(shù)據(jù)，并且RMS可以控制在10%以內(nèi)。該系統(tǒng)的具體工作步驟主要包括以下三個步驟：①每天完成測量后，將測量數(shù)據(jù)通過測量儀器傳輸?shù)接嬎銠C(jī)，然后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C(jī)，進(jìn)行編目和存儲；②分析數(shù)據(jù)曲線以過濾干擾因素。計算由反演引起的變形數(shù)據(jù)，并生成電阻輪廓圖。③分析電阻率等高線圖，以得出該區(qū)域的地質(zhì)剖面。由于這些探索性活動的結(jié)果不明顯，因此最終結(jié)果將顯示為地形調(diào)整后原始數(shù)據(jù)的結(jié)果。

4 結(jié)束語

選擇復(fù)雜的綜合地球物理方法進(jìn)行滑坡研究和應(yīng)用研究對于發(fā)展地球物理技術(shù)本身和研究滑坡災(zāi)害具有重要意義。根據(jù)滑坡帶的巖土條件和地球物理特征，利用高密度電流法，瑞雷波法和地震成像法對滑坡進(jìn)行了綜合研究。結(jié)論如下。首先，使用介質(zhì)的電差和彈性、高密度電波、地震波成像和瑞雷波的結(jié)合，不僅解決了單一地球物理方法的多分辨率問題，而且提高了滑動面的深度和縮放精度。其次，電流密度高的方法很好地反映了地下的電分布，但不能直接判斷滑動面的幾何形狀。地震成像方法可以更準(zhǔn)確地反射地下彈性界面的波，并清晰地反映不良地質(zhì)現(xiàn)象。瑞雷波導(dǎo)對淺層具有高分辨率，可以不受地層速度的影響，并且可以更準(zhǔn)確地檢測內(nèi)部滑坡情況。后一種物理搜索方法具有有限的信息，這將影響對檢測到的對象的評估。結(jié)果并不是唯一的，尤其是對于大規(guī)?；驴睖y而言，并且隨著滑坡深度和寬度的增加，一種方法的檢測分辨率會降低。因此，在進(jìn)行滑坡工程時，有必要結(jié)合研究區(qū)域的地質(zhì)特征。在條件和環(huán)境方面，嘗試選擇幾種方法的組合進(jìn)行全面審核，一方面可以提高結(jié)果的準(zhǔn)確性，另一方面也可以大大提高工作效率。