廣東幾種典型斜坡類地災(zāi)體的電性結(jié)構(gòu)特征分析及物探解釋方法研究

易隆科,劉春艷,張?jiān)票?/p>

(1.廣東省地質(zhì)調(diào)查院,廣州 510000;2.廣東省地質(zhì)局 第三地質(zhì)大隊(duì),韶關(guān) 512000)

0 引言

廣東位于華南沿海,丘陵山地居多(占土地面積的60%),地質(zhì)環(huán)境條件脆弱,地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)多面廣。同時(shí)廣東是中國第一大經(jīng)濟(jì)省份,經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值連年位居全國之首,經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展迅猛,大量的修路、建房、建廠等工程建設(shè)對原有地質(zhì)環(huán)境造成了較大的改變,2019年地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生數(shù)量位列全國第五位,呈現(xiàn)出日益加劇的趨勢[1-2]。

根據(jù)廣東省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站組織實(shí)施的《廣東省縣(市、區(qū))1∶50 000地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查成果集成》項(xiàng)目,收集的近年來(2015年-2020年)省內(nèi)各市區(qū)地質(zhì)災(zāi)害詳查成果統(tǒng)計(jì):“十三五”期間,全省共發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害1 155起,造成多人傷亡;截至2020年底,全省在冊地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)5 795處,威脅總?cè)丝?5.73萬人,潛在經(jīng)濟(jì)損失78.37×108元。

按類型劃分,崩塌2 646處、滑坡1 654處、不穩(wěn)定斜坡239處、泥石流77處、其他128處,斜坡類地質(zhì)災(zāi)害占比97.3%,是最主要的地質(zhì)災(zāi)害類型[1]。

省內(nèi)86個(gè)縣市地災(zāi)專項(xiàng)調(diào)查勘查項(xiàng)目中,應(yīng)用了物探勘查的項(xiàng)目中滑坡勘查項(xiàng)目占最大比例,有50例,占比55.56%;崩塌勘查項(xiàng)目18例,占比20%;人工陡邊坡勘查項(xiàng)目13例,占比14.44%;泥石流勘查項(xiàng)目3例,占比3.33%;總體斜坡類地質(zhì)災(zāi)害勘查物探應(yīng)用占比最大,占所有應(yīng)用物探勘查的項(xiàng)目比例的90%。在物探方法手段應(yīng)用上,主要有4種(高密度電法、多道瞬態(tài)面波、地質(zhì)雷達(dá)、瞬變電磁法),其中高密度電法應(yīng)用頻率最高,共81次,占比81%,是最主要的物探方法[2]。

根據(jù)各項(xiàng)目成果中物探方法應(yīng)用效果統(tǒng)計(jì):①多道瞬態(tài)面波法能對坡體的淺層速度結(jié)構(gòu)進(jìn)行分層,但面波勘查反演得到的界面偏淺,對超淺層(5 m以內(nèi))的分辨力欠佳,對含水率的變化反映較弱,施工時(shí)需要使用主動(dòng)震源,其本身就是一個(gè)斜坡不穩(wěn)定因素[1-3];②地質(zhì)雷達(dá)的探測深度和分辨力與探頭頻率、地下電阻率、介電常數(shù)等有關(guān),對松散干燥堆積層穿透力高,對潛水面反映敏感,但低頻段的天線塊頭大往往貼地性不好,在坡體勘查時(shí)施工困難,高頻段的天線塊頭小施工方便但探測深度有限[4-5];③瞬變電磁法施工較簡便,對低阻異常體敏感,但在近年來廣東省內(nèi)地災(zāi)勘查中應(yīng)用案例較少,在應(yīng)對復(fù)雜地形及復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)勘查時(shí),存在應(yīng)用效果欠佳的情況[2]。

高密度電法綜合應(yīng)用效果最好:①施工簡便,對坡體擾動(dòng)小,應(yīng)用于斜坡類地質(zhì)災(zāi)害的勘查,能對滑坡地質(zhì)災(zāi)害的空間分布狀態(tài)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)及滑床埋藏情況、軟弱夾層的分布、覆蓋層厚度產(chǎn)生原因及滑坡體的大小和滑落方向均能進(jìn)行詳細(xì)的探查;②對崩塌(危險(xiǎn)巖土體)空間分布狀態(tài)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、斷層分布情況、軟弱層/面的分布、覆蓋層厚度等能進(jìn)行基本查清;③對泥石流的物質(zhì)來源、可能形成的規(guī)模及發(fā)生原因等能做出初步解釋;④對于人工陡邊坡,能夠查明邊坡下方是否存在斷層或破碎帶及不同巖性接觸帶等不良地質(zhì)體[6-10]。

綜上,斜坡類地質(zhì)災(zāi)害近年來在廣東省內(nèi)發(fā)生的地災(zāi)類型中發(fā)生頻率最高、危害強(qiáng),對人民的生命財(cái)產(chǎn)威脅性最大,高密度電法應(yīng)用案例最多、效果最好。

近年來廣東省內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生有明顯加劇的趨勢,物探在地災(zāi)勘查中扮演了十分重要的角色,起到快速了解、排查、定性、預(yù)警等作用[1-10],為提高勘查效率,急需對地災(zāi)物探勘查技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行歸納研究,總結(jié)其技術(shù)要點(diǎn)。

筆者的研究素材主要來源于“十三五”期間廣東省內(nèi)的地災(zāi)勘查成果資料收集,研究思路是從物探方法在廣東省內(nèi)地災(zāi)勘查中的應(yīng)用頻率和效用的角度出發(fā),選取綜合應(yīng)用效果最好的高密度電法為基礎(chǔ),從物性、地質(zhì)背景、物質(zhì)組成等方面對典型斜坡電性結(jié)構(gòu)以地質(zhì)-物性模型(以廣東省內(nèi)發(fā)生的實(shí)例)的方式,研究了它的結(jié)構(gòu)特征,建立了物性參數(shù)分布與斜坡工程力學(xué)性質(zhì)之間的聯(lián)系,為物探成果解釋提供了基礎(chǔ)素材依據(jù)。

以往的地災(zāi)物探解釋,大都只做數(shù)學(xué)物理解釋,研究程度較淺,成果資料不便于甲方直接利用,筆者通過典型斜坡體的地質(zhì)-物性模型分析研究并結(jié)合自身多年一線工作經(jīng)驗(yàn)及近年來省內(nèi)的地災(zāi)勘查成果資料歸納總結(jié),研究制訂出了一套切實(shí)可行的物探解釋方法,并通過實(shí)例分析示范了其解釋過程,可為斜坡災(zāi)害的破壞機(jī)理、演化過程、災(zāi)情監(jiān)測預(yù)警、災(zāi)后治理、物探方法選擇及成果解釋等后續(xù)研究工作提供參考依據(jù),可為從事地災(zāi)工作的相關(guān)人員提供借鑒,對減災(zāi)滅災(zāi)、助力廣東省經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民的安居樂業(yè)具有十分重要的意義。

1 地災(zāi)地質(zhì)環(huán)境背景

廣東省地質(zhì)災(zāi)害的形成、演變和發(fā)展既受自然環(huán)境影響也受人為因素的影響[11-16]。自然環(huán)境的背景主要表現(xiàn)為:地質(zhì)災(zāi)害具有地帶性和區(qū)域性的發(fā)育規(guī)律,其形成發(fā)展及分布既受氣候地形地貌、水文條件和外營力控制,地理上按垂直高度分帶和水平上按緯度分帶,又受到以地殼構(gòu)造活動(dòng)為主要營力控制下的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和巖土特性的制約,有顯著的區(qū)域性。

廣東省自然環(huán)境的特點(diǎn),在氣候方面表現(xiàn)為溫濕多雨,年平均氣溫自北而南為19 ℃～24 ℃,年平均降雨1 774 mm,暴雨、洪水、風(fēng)暴頻繁、河流發(fā)育,其中珠江水系覆蓋全省大部。地貌上位于我國三大階梯中最低一級的南部,以較低的山區(qū)丘陵為主,海拔一般80 m～1 500 m,只有粵北和粵西少數(shù)山峰超過1 500 m,沿海分布有三角洲和濱海平原,山地丘陵面積占全省總面積75%以上。省內(nèi)地形北高南低,由山地、丘陵過渡為臺(tái)地平原的地勢梯度明顯。地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多樣,構(gòu)造體系主要有五種:NE或NNE向(華夏)構(gòu)造,組成本區(qū)主要構(gòu)造骨架,規(guī)模大分布廣;南嶺東西向構(gòu)造帶,主要表現(xiàn)為東西向花崗巖帶及斷裂;粵北呈山字型構(gòu)造;NW向構(gòu)造,在沿岸表現(xiàn)特別明顯,控制水系港灣展布,顯示晚近地質(zhì)時(shí)期的活動(dòng)特點(diǎn)省內(nèi)地層發(fā)育齊全;上古生界碳酸鹽巖和濱海地區(qū)第四系軟土層廣泛分布,花崗巖發(fā)育,風(fēng)化殼厚度一般較大[11,15]。

由人類活動(dòng)所影響的人為地質(zhì)作用是誘發(fā)和加劇地質(zhì)災(zāi)害的重要因素:①在丘陵臺(tái)地區(qū),由于人為的大面積亂砍濫伐,陡坡開荒,加劇了水土流失和河庫淤積;②省內(nèi)高速公路的建設(shè)、高速鐵路的建設(shè)、地下鐵路建設(shè)以及鄉(xiāng)村公路建設(shè),由于不注意斜坡體及其他防護(hù),在道路穿越斜坡體時(shí),沒有采取有效的防護(hù)措施,尤其是在山區(qū)修建的公路,很多公路的邊坡沒有采取斜坡防護(hù)措施,有些甚至邊坡挖得很陡,使斜坡失去了原有的平衡,這些人為的人工陡坡,在特定的災(zāi)害條件下,易產(chǎn)生崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害;③近年來由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,大量的廠房、民房拔地而起,很多廠房及民房在山邊削坡而建,由于沒能做好斜坡的防護(hù)措施,也易引發(fā)較多的崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害;④在礦山開采過程中,大量抽排地下水,致使地下水位急劇下降而誘發(fā)地面塌陷、地面沉降及地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害,同時(shí)我省大大小小的采石場,亂開亂采現(xiàn)象較多,嚴(yán)重地破壞了山體平衡,再加上礦渣無序堆放,在特定的災(zāi)害條件下,極易產(chǎn)生崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害;⑤我省多年以來大面積墾植坡地種果樹,特別是墾植坡度>35°的坡地,造成了大面積的水土流失,這些水土流失區(qū)往往是崩塌、滑坡、泥石流災(zāi)害的發(fā)生地[1]。

2 電性結(jié)構(gòu)模型特征分析

廣東省內(nèi)的斜坡類地質(zhì)災(zāi)害,與其表層坡積物、風(fēng)化殼的發(fā)育厚度有著密切的關(guān)系。根據(jù)各縣市“十三五”期間地災(zāi)勘查成果統(tǒng)計(jì):全省所發(fā)生的滑坡案例中,典型的斜坡類地災(zāi)類型按地質(zhì)背景成因主要有花崗巖型、變質(zhì)巖型、沉積巖型、構(gòu)造成因型等,絕大部分的災(zāi)害都分布于各種巖類的風(fēng)化殼發(fā)育帶,尤其在花崗巖類風(fēng)化殼區(qū)域的案例相對較多,巖質(zhì)邊坡滑坡相對較少[1-2]。因此,了解和掌握風(fēng)化殼的類型、發(fā)育特征、空間分布結(jié)構(gòu),分析風(fēng)化巖土層的結(jié)構(gòu)、顆粒組成及電性結(jié)構(gòu)特征等巖土條件,是查明斜坡類地質(zhì)災(zāi)害的物質(zhì)基礎(chǔ),建立起電物性參數(shù)分布與工程力學(xué)性質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)的重要橋梁(表1)。

表1 滑坡體物質(zhì)的物性參數(shù)統(tǒng)計(jì)[2]

2.1 花崗巖型風(fēng)化層斜坡巖土體

根據(jù)省內(nèi)已有的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資料,廣東省內(nèi)花崗巖以燕山期花崗巖為主,在全省出露面積較廣,在珠三角主要經(jīng)濟(jì)區(qū)花崗巖出露面積占比約45%?；◢弾r風(fēng)化殼在不同地區(qū)的發(fā)育厚度略有不同,粵東梅州市16 m～19.5 m,河源市5 m～8 m;粵西德慶縣23 m～26.5 m,最厚為50 m、電白17 m～20.9 m;粵北韶關(guān)15 m～20 m;南部珠海市30 m～50 m、廣州市16.7 m～23.5 m,局部大于42 m,整體平均厚度在5 m～27 m之間[3,8-9]。據(jù)鉆孔資料,典型剖面上還可劃分四個(gè)風(fēng)化層(全、強(qiáng)、中、微風(fēng)化層)。表層全風(fēng)化帶巖體普遍結(jié)構(gòu)完全破壞,結(jié)構(gòu)松散,飽水后粘性較強(qiáng),降雨時(shí)易富水,雨停后也易疏水,是滑坡、崩塌的易發(fā)區(qū)。除表層松散全風(fēng)化層外,其余3個(gè)層位含水率相對較穩(wěn)定,與表層之間易形成相對隔水層,內(nèi)部各層之間的物性差異屬漸變過渡,無明顯的物性分界面。研究清遠(yuǎn)市連山縣城北面太保鎮(zhèn)汪洞村后山邊坡(圖1)[1-2]的電性結(jié)構(gòu)特征。

圖1 花崗巖型風(fēng)化層邊坡電性結(jié)構(gòu)模型圖

根據(jù)《廣東連山縣1∶50 000地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查》項(xiàng)目調(diào)查發(fā)現(xiàn),在連山縣太保鎮(zhèn)汪洞村后山發(fā)現(xiàn)一處滑坡地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn),為查明滑坡體空間分布狀態(tài),在災(zāi)害發(fā)生的滑坡處布署多條高密度電法測線進(jìn)行測量?？辈閰^(qū)為花崗巖區(qū),斷裂構(gòu)造不發(fā)育,構(gòu)造主要表現(xiàn)形式為節(jié)理裂隙,未風(fēng)化的巖石堅(jiān)硬、易碎、連續(xù)性好,不透水或微透水,巖石呈粒狀結(jié)構(gòu),在地表氧化環(huán)境下極易風(fēng)化,風(fēng)化后巖石強(qiáng)度降低,裂隙發(fā)育,風(fēng)化后的表層松散層以石英顆粒物為主,黏土含量較低。地勢上北高南低,屬低山地貌單元,測線布設(shè)在斜坡中下部,坡頂?shù)赘卟罴s55 m,所在斜坡坡向260°,坡度為15°～40°,靠坡腳處由于人工削坡建房,形成陡坎,高差6 m～10 m,坡面植被發(fā)育。在山腰處,分布有深約2 m、直徑約1.5 m的地窖(村民用來儲(chǔ)存生姜)十幾個(gè),均具有容水積水的能力,是雨水匯集下滲的收納洞,人工陡坎和山腰地窖是邊坡失穩(wěn)根本原因。

據(jù)鉆孔和物性測試結(jié)果比對:表層松散層厚約5 m,物質(zhì)組成以顆粒物為主,電阻率與含水量、黏土含量呈正相關(guān),表層松散層在電法反演結(jié)果圖(圖1)上呈以高阻為主的高低阻相間帶(圖1中黃色虛線以上部分);中微風(fēng)化層厚約10 m,巖芯軟化,裂隙發(fā)育,黏土成分在15%～25%左右,越往深處原巖結(jié)構(gòu)越完整,含水率穩(wěn)定,橫向上物理性質(zhì)相對較均一,據(jù)物性測試結(jié)果該層的電阻率在800 Ω·m～1 700 Ω·m之間,在電法反演結(jié)果圖中表現(xiàn)為物性相對均一的等厚狀相對低阻帶(圖1中黃色和黑色虛線之間);完整花崗巖體,巖芯完整,偶有節(jié)理裂隙發(fā)育,未見明顯的張裂隙,物性測試結(jié)果均以高阻(2 500 Ω·m～5 000 Ω·m)特征出現(xiàn)。

花崗巖斜坡體的電性結(jié)構(gòu)特征:在垂直方向上,電阻率整體以高、低、高三層結(jié)構(gòu)的形式分布,表層松散孕災(zāi)體與下伏巖土層之間有明顯的物性界面;在順層方向上,表層松散風(fēng)化層,因受含水率的影響,呈現(xiàn)出高低阻相間的特征,其他各層均呈均勻分布。

2.2 沉積巖型風(fēng)化斜坡巖土體

沉積巖在廣東省內(nèi)主要以碎屑巖、碳酸鹽巖、硅質(zhì)巖、火山碎屑巖、黏土巖等巖性存在,以碎屑巖和碳酸鹽巖出露面積最廣,最具代表性[11]。碎屑巖風(fēng)化層厚薄差異性大,發(fā)育厚度通常30 m以內(nèi),普遍受褶皺和層理影響,巖層扭曲現(xiàn)象明顯,質(zhì)軟性脆,表層風(fēng)化土層為粘土和亞粘土,可塑～硬塑,屬低～中壓縮性土,含水量在11.9%～42.5%之間,干旱季節(jié),斜坡上風(fēng)化土層的含水量偏低,一般為13.5%～22%,風(fēng)化土的粘聚力C為15 kPa～30 kPa,內(nèi)摩擦角15°～22°,常形成泥包塊、塊夾泥等表層風(fēng)化松散結(jié)構(gòu)體,在降雨后易富水導(dǎo)致自重增加,通常是滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)層,在垂直方向上,表層松散風(fēng)化層與下伏完整基巖之間通常形成低高阻二元電性分層結(jié)構(gòu)[11-16]。碳酸鹽巖的表層風(fēng)化層通常較薄,普遍厚度在10 m以內(nèi),在碳酸鹽巖邊坡地區(qū)通?？梢砸姷铰懵痘鶐r,其原因在于碳酸鹽巖屬化學(xué)沉積,巖層成分相對較純凈,風(fēng)化殘余少,風(fēng)化層以黏土礦物為主要成分,普遍以粘性軟土的形式存在,表層松散結(jié)構(gòu)較薄,風(fēng)化層與下伏基巖之間不存在明顯的風(fēng)化層過渡帶,風(fēng)化層與下伏完整基巖之間成低高阻二層電性分層結(jié)構(gòu),分層界面截然。以樂昌市黃圃鎮(zhèn)東村村后山滑坡[1-2]為例(圖2),分析其電性結(jié)構(gòu)分層。

圖2 碳酸鹽巖型風(fēng)化層邊坡電性結(jié)構(gòu)模型圖

地災(zāi)點(diǎn)位于樂昌市黃圃鎮(zhèn)東村村海堂嶺組海堂嶺后山約200 m處,由當(dāng)?shù)鼐用裆蠄?bào),據(jù)調(diào)查該地災(zāi)點(diǎn)變形跡象最早發(fā)生于2014年4月,之后持續(xù)變形,山體若干處、已出現(xiàn)20 cm～80 cm不等的拉張、剪切裂縫,半山坡中部有鄉(xiāng)村公路通過,鄉(xiāng)村公路局部基礎(chǔ)土層下沉變形,出現(xiàn)裂縫等變形跡象。災(zāi)點(diǎn)所在區(qū)域地貌單元屬山地地貌,地勢總體上西北低東南高,表層風(fēng)化松散層由粘粒、粉粒組成,可塑狀為主,滑坡基巖巖性為泥盆紀(jì)灰?guī)r,物理力學(xué)性質(zhì)較好,質(zhì)地堅(jiān)硬,完整均一。

據(jù)鉆孔和物探反演結(jié)果比對:表層風(fēng)化層平均厚約5 m,物質(zhì)成分主要為黏土夾少量碎石塊,對電阻率的影響主要為含水率,電阻率與含水率之間呈正相關(guān),在圖2中,整體表現(xiàn)為高低阻相間的順層分布帶,與下伏基巖之間存在明顯截然過渡的梯度帶。基巖層的物性特征以圖2中的F1斷裂為界,左側(cè)部分因受斷裂影響,巖溶發(fā)育較強(qiáng),在物探反演成果圖上呈現(xiàn)出高低阻相間的混合分布區(qū),整體呈現(xiàn)出相對中低阻特征;右側(cè)部分基巖在鉆孔巖芯中變現(xiàn)為完整基巖,巖溶現(xiàn)象在發(fā)生在基巖表層,基巖內(nèi)部未見明顯的溶蝕現(xiàn)象,處于巖溶發(fā)育的初期,在圖2中表現(xiàn)出相對高阻的特征。

灰?guī)r斜坡體的電性結(jié)構(gòu)特征:①在垂直方向上,表層松散風(fēng)化堆積層與下伏基巖之間呈現(xiàn)出低高阻截然過渡的二層結(jié)構(gòu);②在順層方向上,表層松散風(fēng)化堆積層因受含水率的影響,呈現(xiàn)出高低阻相間的混層分布特征?；鶐r受構(gòu)造及水溶蝕發(fā)育的影響,巖溶發(fā)育越強(qiáng),溶洞裂隙越多,電阻率就越低,通常也會(huì)呈現(xiàn)出高低阻相間的特征。灰?guī)r的基巖界面因受溶蝕發(fā)育的影響,通常是凹凸不平的界面,其滑動(dòng)阻力相對較大,滑動(dòng)面往往出現(xiàn)在切過基巖界面凹陷區(qū)頂部的切層面。

2.3 變質(zhì)巖型風(fēng)化斜坡巖土體

變質(zhì)巖主要出露在粵東、粵西、珠三角,以粵西為主,有區(qū)域變質(zhì)巖、動(dòng)熱變質(zhì)巖、動(dòng)力變質(zhì)巖、接觸變質(zhì)巖、氣液蝕變巖等,巖層結(jié)構(gòu)以塊狀和層狀分布,巖石脆硬,表層風(fēng)化層主要表現(xiàn)為以黏土、粉土等夾10%～25%的巖屑碎石,透水性強(qiáng),強(qiáng)風(fēng)化與中微風(fēng)化之間分層不明顯,厚度普遍在20 m以內(nèi),總體上變質(zhì)巖在電性結(jié)構(gòu)上以全風(fēng)化、完整基巖高低阻截然過渡二層結(jié)構(gòu)分布較普遍[3]。分析研究惠州市惠陽區(qū)淡水街道東華村委大埔石古坳組后山崩塌[1-2](圖3)的電性結(jié)構(gòu)特征。

圖3 變質(zhì)巖型風(fēng)化層邊坡電性結(jié)構(gòu)模型圖

根據(jù)《廣東省惠州市惠陽區(qū)縣1∶50 000地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查》項(xiàng)目調(diào)查發(fā)現(xiàn),在惠陽區(qū)淡水街道東華村委大埔石古坳組后山有一處崩塌地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)(屬巖土質(zhì)邊坡),出露地層為寒武系牛角河組板巖、硅質(zhì)板巖、碳質(zhì)板巖、粉砂質(zhì)板巖互層,區(qū)域上屬華南準(zhǔn)地臺(tái),東南沿海斷褶帶,惠陽坳陷,經(jīng)歷了加里東、華力西期、印支、燕山、喜馬拉雅各期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng),加之大規(guī)模頻繁的巖漿侵入的噴發(fā)運(yùn)動(dòng),形成了以北北東向?yàn)橹?近東西向構(gòu)造為輔的構(gòu)造體系格局。

該邊坡失穩(wěn)屬建筑用地削坡所致,雖然已做簡易減荷載等支護(hù)治理,但治理方式不合理,削坡過陡(部分坡面>45°),未改變地表水的下滲條件,坡體未做防滲處理,再加上受斷裂構(gòu)造影響,表層松散巖土體,結(jié)構(gòu)完整性差,成分組成為粉土夾塊石,崩塌風(fēng)險(xiǎn)極大。

據(jù)鉆孔和物探反演結(jié)果比對:表層松散層厚3 m～10 m,結(jié)構(gòu)松散,粉土夾塊石,未見原巖結(jié)構(gòu)特征,含水率低,電阻率在1 200 Ω·m～5 000 Ω·m之間,與下伏基巖體之間呈高低阻截然過渡的接觸狀態(tài),在樁號100～60之間屬削坡所致高陡危巖體區(qū)段,表層松散結(jié)構(gòu)體中塊石含量高(物探反演結(jié)果圖上表現(xiàn)為高阻),與下伏粉砂質(zhì)板巖互層(中低阻)之間屬高低阻截然過渡的接觸。下伏基巖體有硅質(zhì)板巖、粉砂質(zhì)板巖互層兩者之間屬斷裂接觸關(guān)系,硅質(zhì)板巖因其巖性完整性好,均一密實(shí),質(zhì)地堅(jiān)硬而在圖3中整體呈現(xiàn)出高阻特征,粉砂質(zhì)板巖互層其本身結(jié)構(gòu)為混層結(jié)構(gòu),巖性完整性較差,裂隙發(fā)育,存在一定的容水空間,質(zhì)地較軟易風(fēng)化,在圖3中整體呈現(xiàn)出中低阻特征。

變質(zhì)巖斜坡巖土體電性結(jié)構(gòu)特征:①在垂直方向上,電阻率整體以高低或低高阻過渡的二層結(jié)構(gòu)的形式分布,表層松散孕災(zāi)體與下伏巖土層之間一般都有明顯的物性界面;②在順層方向上,電阻率整體呈現(xiàn)出中高阻特征,電阻率與其裂隙發(fā)育程度、含水率呈正相關(guān)。

2.4 構(gòu)造成因型斜坡巖土體

構(gòu)造成因型斜坡巖土體失穩(wěn),主要是以層理面、斷裂結(jié)構(gòu)面、貫通性節(jié)理裂隙發(fā)育帶、軟弱夾層等軟弱面與坡面之間的交切關(guān)系來決定的,主要有5種交切關(guān)系(平疊坡、逆向坡、橫交坡、順向坡、斜交坡),以順向坡最為不穩(wěn)定,此類邊坡類型一般為巖質(zhì)邊坡或巖土質(zhì)邊坡[3]。分析研究廣州市白云區(qū)鐘落潭鎮(zhèn)廣州棕星纖維制品有限公司后山滑坡[1-2](圖4)的電性結(jié)構(gòu)特征。

圖4 構(gòu)造成因型風(fēng)化層邊坡電性結(jié)構(gòu)模型圖

《廣東省廣州市白云區(qū)1∶50 000地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查》項(xiàng)目的開展,調(diào)查發(fā)現(xiàn)了該處滑坡災(zāi)點(diǎn),該點(diǎn)所處地貌單元屬剝蝕殘丘,地勢總體上南東高北西低,坡度為15°～60°,靠坡腳處由于人工削坡建房,形成陡坎,高度為3 m～20 m,邊坡滑坡體滑移面為層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)帶,孕災(zāi)體、滑動(dòng)面均受斷裂控制。該災(zāi)點(diǎn)位于廣從斷裂帶上,斷裂屬正斷層,自從化市,穿過神崗,經(jīng)白云山西側(cè)延至三元里、越秀山西側(cè),走向58°,傾向328°,傾角為40°～60°,構(gòu)造巖類型較復(fù)雜,有硅化巖、構(gòu)造角礫巖和糜棱巖等,該斷裂新構(gòu)造期活動(dòng)顯著。巖性主要為白堊紀(jì)花崗巖,受斷裂影響,侵蝕切割極強(qiáng)烈,地形較陡峭,巖石破碎,在地表氧化環(huán)境下極易風(fēng)化。風(fēng)化后巖石強(qiáng)度降低,微裂隙發(fā)育,含風(fēng)化裂隙水,該組巖層全風(fēng)化和強(qiáng)風(fēng)化總厚度較厚,局部大于50 m,極易發(fā)生崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。

據(jù)鉆孔和物探反演結(jié)果比對:表層松散風(fēng)化層為砂質(zhì)粉土夾塊石,部分區(qū)域還保留有大塊原巖,表層松散風(fēng)化層包含有中微風(fēng)化狀的塊狀巖,均一性差,微裂隙發(fā)育,在降雨時(shí)易富水,在圖4中整體呈現(xiàn)出相對中高阻(600 Ω·m～2 000 Ω·m,塊狀巖表現(xiàn)為高阻)相間的特征;基巖因受斷裂影響,巖性差異性大,物性差異也大,圖4中F1斷裂左側(cè)為花崗碎裂巖,據(jù)鉆孔揭露該巖體整體以大型塊狀碎裂,張裂隙發(fā)育強(qiáng),整體呈現(xiàn)為相對高阻,在F1與F2斷裂之間的基巖相對較完整,在圖4中呈現(xiàn)出相對高阻特征,F2斷裂右側(cè)基巖碎裂程度較高,整體破碎,泥砂質(zhì)含量高,強(qiáng)風(fēng)化,結(jié)構(gòu)松散,在圖4中表現(xiàn)為相對低阻。

構(gòu)造成因型斜坡巖土體電性結(jié)構(gòu)特征:①在垂直方向上,整體呈現(xiàn)出高低阻二層結(jié)構(gòu),在表層松散與下伏基巖之間存在明顯的物性分界面;②在順層方向上,表層松散層電阻率相對較均一,基巖由于受斷裂影響,物性差異性較大,電阻率與基巖的完整性呈正相關(guān);③F1斷裂因其順層分布,其上伏巖層為塊狀碎裂,斷裂上支角度陡,順層下滑力大,容易在外因作用下,在坡體的腰部產(chǎn)生剪出口(優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面出口)而發(fā)生滑坡,與滑坡體間屬順向交切關(guān)系(不穩(wěn)定交切關(guān)系),F2角度接近垂直,其右側(cè)削坡角度陡,巖體破碎,故在該處邊坡容易形成崩塌,與坡體間屬逆向交切關(guān)系(相對穩(wěn)定交切關(guān)系)。

3 典型滑坡的物探解釋方法研究

在地災(zāi)勘查中,物探成果解釋是串聯(lián)起物性數(shù)據(jù)與地質(zhì)災(zāi)害性狀、成因、規(guī)模、變化趨勢、空間形態(tài)等工程力學(xué)性質(zhì)之間關(guān)聯(lián)的橋梁,物探解釋方法在地災(zāi)勘查中的可以起到的作用,主要表現(xiàn)在:通過分析、類比、解釋等手段,掌握災(zāi)害體的范圍、分布、性質(zhì)及現(xiàn)狀,并對災(zāi)害是否繼續(xù)擴(kuò)大的可能性做出迅速預(yù)判,為后期預(yù)防和治理提供科學(xué)的基礎(chǔ)資料,對潛在的隱患災(zāi)害體、風(fēng)險(xiǎn)做出預(yù)測和評估,并為制訂下一步治理方案提供科學(xué)依據(jù)。

筆者通過典型斜坡體電性結(jié)構(gòu)模型特征分析和多年的工作經(jīng)驗(yàn)積累,及收集近年來地災(zāi)勘查成果資料歸納總結(jié):一般情況下,斜坡構(gòu)造中的物性分界面(高低阻截然過渡帶、梯度帶等)往往與地質(zhì)分界面(風(fēng)化帶、滑動(dòng)面、斷裂面、巖性分界面、層理面等)相吻合,這是物探成果地質(zhì)解釋的基礎(chǔ)。

結(jié)合廣東省內(nèi)現(xiàn)階段地災(zāi)勘查治理的現(xiàn)實(shí)需求,以方法有效、應(yīng)用效果直接為前提,制訂了地災(zāi)物探解釋完整步驟:建立物理-地質(zhì)模型(地質(zhì)-電性結(jié)構(gòu)模型)→異常判定(異常提取、劃分)→異常分類及逐類/逐個(gè)解釋→定性解釋→定量解釋→地質(zhì)解釋→提出驗(yàn)證工程位置及技術(shù)要求→物性測量(測井、巖芯測試、巖土標(biāo)本測試等),補(bǔ)充收集資料,做進(jìn)一步解釋。此套解釋方法,筆者在實(shí)際工作中多次使用,均取得良好的效果,其中物性數(shù)據(jù)分布(反演結(jié)果)的地質(zhì)意義(滑動(dòng)層厚度、實(shí)際或潛在滑動(dòng)面位置、成因、災(zāi)情發(fā)展趨勢/穩(wěn)定性評價(jià)等)解釋最為關(guān)鍵,是物探成果報(bào)告中最為精華的內(nèi)容,是關(guān)系到物探工作的成效的關(guān)鍵步驟,也是我們主要探討的內(nèi)容。

3.1 風(fēng)化層型斜坡類地災(zāi)物探解釋方法研究

風(fēng)化層型斜坡類(崩、滑、流)地災(zāi)是指孕災(zāi)層為風(fēng)化層的地災(zāi)類型,物探解釋的主要內(nèi)容有:斜坡體物質(zhì)層空間分布狀態(tài)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)判別、軟弱夾層的分布、風(fēng)化層(滑動(dòng)層)厚度、滑動(dòng)面劃分、災(zāi)害形成機(jī)制、穩(wěn)定性評價(jià)等方面[1-2]。

解釋方法:①在反演結(jié)果的物性參數(shù)分布基礎(chǔ)上,漸變過渡層(中微風(fēng)化層等)之間的劃分,主要參照鉆孔巖芯樣品及表層樣品物性測試數(shù)據(jù)來劃分對應(yīng)的斜坡物質(zhì)體空間分布層;②數(shù)值截然過渡帶(梯度異常帶),普遍對應(yīng)潛水面、表層松散風(fēng)化層與下伏中微風(fēng)化層之間的界面、風(fēng)化層與下伏完整基巖之間的界面等,在無鉆孔數(shù)據(jù)參照前依據(jù)其自然覆蓋層序劃分,在收集了地質(zhì)、鉆孔數(shù)據(jù)資料之后,參照其數(shù)據(jù)資料再修正。

地質(zhì)構(gòu)造的判別主要依據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料、現(xiàn)場地質(zhì)勘察、鉆孔揭露結(jié)果、反演結(jié)果數(shù)據(jù)的空間分布形態(tài)、地質(zhì)人員的認(rèn)識(shí)等綜合判別。

軟弱夾層的物性表征:普遍以低阻貫穿帶(富水情況下)、高低阻截然過渡帶(梯度異常帶)的形式出現(xiàn),其準(zhǔn)確判別一般還需要地表勘察、鉆孔揭露結(jié)果佐證;風(fēng)化層(滑動(dòng)層)厚度是計(jì)算災(zāi)害體體量的依據(jù)與滑動(dòng)面的劃分一同完成,滑動(dòng)面的存在是劃定不穩(wěn)定斜坡的關(guān)鍵,滑動(dòng)面的物性表征大部分情況下,以低阻貫穿帶(富水情況下)、高低阻截然過渡帶(梯度異常帶)的形式出現(xiàn),部分情況下與軟弱夾層重合,其劃定需參考地表出現(xiàn)的滑坡跡象,在解釋推斷證據(jù)鏈上與其吻合。

另外,大部分早期發(fā)展階段的不穩(wěn)定斜坡雖然有頂部拉張裂縫、底部鼓脹體、“馬刀樹”、“醉漢林”等滑動(dòng)跡象,但不一定存在滑動(dòng)面,這時(shí)對滑動(dòng)面的劃定就以可能造成斜坡滑動(dòng)失穩(wěn)的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面為準(zhǔn),推定潛在滑動(dòng)面。

此外,還需考慮產(chǎn)生滑坡的另外一個(gè)基本因素,即地表水下滲條件、滑動(dòng)面相對隔水條件。

災(zāi)害形成機(jī)制的解釋:從斜坡類地質(zhì)災(zāi)害的災(zāi)害體物質(zhì)來源、成因、可能的滑動(dòng)軌跡、觸發(fā)因素(自然、人為等)等方面解釋它發(fā)展演化過程,解釋時(shí)需考慮客觀條件,做到有理有據(jù)。斜坡穩(wěn)定性評價(jià)分定性評價(jià)和定量評價(jià),物探解釋一般以定性評價(jià)為主,定量評價(jià)為輔,主要依據(jù)物探資料對坡體物質(zhì)組成、巖土體結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)面的發(fā)育情況、坡體的富水情況、雨水的下滲條件等以上4個(gè)要素進(jìn)行解釋,并參考《崩塌滑坡泥石流詳細(xì)調(diào)查規(guī)范》中崩塌、滑坡穩(wěn)定性野外判別依據(jù)進(jìn)行定性判定,具體解釋方法見實(shí)例分析。以韶贛高速東行573段滑坡(圖5)為例[1-2],分析其物探解釋過程。

圖5 韶贛高速東行573段滑坡電性結(jié)構(gòu)剖面圖

近期,廣東省內(nèi)出現(xiàn)了多年一遇的大范圍持續(xù)多日的大雨、暴雨天氣,韶贛高速公路兩側(cè)多處邊坡發(fā)生了滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害情況。據(jù)現(xiàn)場勘察,滑坡主要發(fā)生在坡體前緣(在坡體前沿有完整的滑坡周界),屬切層滑坡(圖6),坡體后緣未見明顯的拉張裂縫、剪切裂縫、“馬刀樹”、“大肚子”等滑動(dòng)跡象,坡體后緣未滑動(dòng)。

圖6 韶贛高速東行573段滑坡綜合解釋成果圖

邊坡上第四系覆蓋物以泥粉砂巖風(fēng)化殘坡積物為主,為泥砂礫石混合物,泥砂與礫石含量分別約為70%、30%,結(jié)構(gòu)松散。據(jù)鉆孔揭露底層完整基巖為石炭紀(jì)灰?guī)r,在灰?guī)r與第四系松散堆積物之間存在一層厚度不一的泥粉巖全風(fēng)化層(硬塑狀、孔隙率小、含水率穩(wěn)定、部分巖芯保存有原巖結(jié)構(gòu)),表層泥砂混合物與底層基巖之間具有明顯的電阻率差異,表層泥砂混合物電阻率根據(jù)其混合比例及結(jié)構(gòu)密實(shí)度不同,在幾十到幾千Ω·m之間;底層基巖根據(jù)其孔隙率和含水率的不同,其電阻率在幾百至幾萬Ω·m之間,具備高密度電法測量的物理前提。

根據(jù)鉆孔與物探反演結(jié)果比對:在圖5中,表層松散層厚約3.5 m,厚度較均一,呈中高阻(300 Ω·m～1 000 Ω·m);粉質(zhì)粘土層(泥粉巖風(fēng)化層)順坡方向,上厚下薄,平均厚度約10 m,呈中低阻(100 Ω·m～600 Ω·m);灰?guī)r層整體呈中高阻(800 Ω·m～3 000 Ω·m),基巖頂界面呈圓弧狀順坡向展布;據(jù)鉆孔和現(xiàn)場勘查,滑坡體中無明顯的斷裂構(gòu)造出現(xiàn),沉積層理順坡向展布,無順層分布的軟弱夾層。

滑坡成因分析:高速公路建設(shè)施工形成的高陡坡面(>40°),在“龍舟水”(連續(xù)多日的大雨、大暴雨)的作用下,坡體前沿吸水飽和,自重增加,在水的作用下抗剪能力下降,超過了坡體的抗滑極限,進(jìn)而造成了滑坡(圖6)。

坡體穩(wěn)定性分析:據(jù)鉆孔揭露,T1下伏的粉質(zhì)粘土層,質(zhì)地均勻,孔隙率小,含水率相對較低,呈硬塑狀。該段部分巖芯用手掰開,發(fā)現(xiàn)還保留有原巖(泥巖)結(jié)構(gòu),其內(nèi)聚力、液限、塑限相對較高。表層松散土層的松散結(jié)構(gòu),在持續(xù)性的大雨、大暴雨作用下,易滲透蓄水,承接了主要的降水,易形成飽和土體,飽水情況下呈現(xiàn)出低電阻率特征;在雨停之后又易排水,呈現(xiàn)出相對高電阻率情況。而下伏粘土層因孔隙率低,其含水率相對較穩(wěn)定,下伏粘土層與松散土層之間形成了相對隔水層,故兩者之間就形成了截然的高低電阻率分界面。不同的電阻率特性說明兩者在雨水浸潤下具有不同的穩(wěn)定性。在雨水浸潤下,表層松散層的穩(wěn)定性差,其下伏的粉質(zhì)粘土層的穩(wěn)定性相對較高。

潛在滑動(dòng)面分析:在極端暴雨天氣(持續(xù)多日大雨、暴雨)的情境下,T1界面上的松散土層含水量增加,自重增加,狀態(tài)改變(由硬塑狀、可塑狀態(tài)變成流動(dòng)狀態(tài))。又因T1界面下的粉質(zhì)粘土層的隔水作用,水在T1界面上形成鼓脹壓力,使其抗滑力迅速下降。當(dāng)下滑作用力大于抗滑力時(shí),就會(huì)發(fā)生滑坡。

在坡體前緣,T1界面已形成剪出口,T1界面具備了滑坡形成的兩個(gè)基本條件(貫通的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面和較好的地表水入滲條件),坡體前緣已經(jīng)發(fā)生了切層滑坡(圖6),導(dǎo)致坡體后緣失去了部分坡腳支撐力,在極端條件下極易發(fā)生牽引式滑坡。

綜上所述,T1界面為后緣坡體的潛在滑動(dòng)面,T2界面為粘土層與灰?guī)r之間的界面,在高密度電法測量反演結(jié)果界面上未呈現(xiàn)出截然的高低阻過渡界面。

據(jù)多處鉆孔揭露,灰?guī)r頂部界面呈現(xiàn)出較厚的風(fēng)化層(填充型溶洞),故據(jù)此推斷粘土層與灰?guī)r之間耦合性相對較好。在灰?guī)r頂界面往往會(huì)因溶蝕作用形成巖面凹蝕現(xiàn)象,會(huì)對其上覆土層形成“齒合”穩(wěn)定作用,故T2界面相對T1界面較穩(wěn)定。T2界面的前緣,雖然有滑坡體阻擋(圖6),但滑坡體較薄且屬松散結(jié)構(gòu),重力作用下的“壓腳”能力有限。仍然屬貫通的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面的剪出口,在表層松散層滑動(dòng)的情況下,因牽引作用,形成疊瓦狀滑坡的可能,故將T2界面劃分為二級潛在滑動(dòng)面。

3.2 構(gòu)造成因型斜坡類地災(zāi)物探解釋方法研究

構(gòu)造成因型斜坡地質(zhì)災(zāi)害是指構(gòu)造是其主要致災(zāi)因子的斜坡類地災(zāi),在廣東主要以巖質(zhì)或巖土質(zhì)邊坡的形式出現(xiàn),其本質(zhì)是巖層中的軟弱結(jié)構(gòu)面(張性斷裂面/帶、弱結(jié)合層理面、泥質(zhì)層、碳質(zhì)層、脆弱性密集節(jié)理帶等)與巖土體之間的交切關(guān)系趨向于不穩(wěn)定狀態(tài)所致。在多種交切關(guān)系(平疊破、逆向坡、橫交坡、順向坡、斜交坡等)中,以順向坡穩(wěn)定性最差[1-3]。廣東省內(nèi)多年未發(fā)生地震等大型自然災(zāi)害,巖質(zhì)/巖土質(zhì)邊坡失穩(wěn)的自然發(fā)生情況較少,常因?yàn)榈缆方ㄔO(shè)、工礦廠房及民房建設(shè)等人為活動(dòng)對巖土體空間結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性認(rèn)識(shí)不足,開挖邊坡的高度和坡度不合理,未做支護(hù)治理,人為造成邊坡臨空面,并形成軟弱結(jié)構(gòu)面的剪出口,致使斜坡失穩(wěn)。此類邊坡的物探解釋內(nèi)容,除風(fēng)化層型斜坡地災(zāi)解釋內(nèi)容外,還因注重軟弱結(jié)構(gòu)面的交切關(guān)系和貫通性解釋。另外逆向坡、橫交坡等雖然較穩(wěn)定,發(fā)生滑坡的可能性小,但也常因坡陡、地勢高、坡頂張裂隙(常表現(xiàn)為高阻特征)發(fā)育等原因而發(fā)生崩塌或切層滑坡[1]。以廣東省惠東縣平山街道馬朝路十七巷后山泥石流[1-2]為例(圖7),分析其物探解釋過程。

圖7 平山街道馬朝路十七巷后山電性結(jié)構(gòu)剖面圖

根據(jù)《廣東省惠州市惠東縣1∶50 000地質(zhì)災(zāi)害詳查》項(xiàng)目調(diào)查發(fā)現(xiàn),2018年9月1日,由于強(qiáng)臺(tái)風(fēng)帶來的連日暴雨作用下,平山街道馬朝路十七巷后山發(fā)生泥石流災(zāi)害,直接威脅著山坡坡腳一帶居民生命財(cái)產(chǎn)安全。據(jù)現(xiàn)場調(diào)查,山坡再次發(fā)生災(zāi)害的可能性極大,而且具有發(fā)育更大規(guī)模滑坡災(zāi)害的自身地質(zhì)條件和外部誘發(fā)因素,一旦發(fā)生大規(guī)?；?將直接危及甚至摧毀坡腳一帶居民樓房。

坡體上,表層土壤呈褐黃色、松散狀,主要成份為粉質(zhì)粘土、砂土、礫石等;基巖為中侏羅世龍?zhí)犊咏M,凝灰質(zhì)砂礫巖,凝灰質(zhì)砂巖,在地表易風(fēng)化,風(fēng)化后裂隙發(fā)育,含風(fēng)化裂隙水,風(fēng)化層厚度一般在2 m～20 m之間,極易造成崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生;區(qū)域上位于蓮花山北東向深大斷裂的北東側(cè),次級構(gòu)造較多。

根據(jù)鉆孔與物探反演結(jié)果比對:表層松散層是基巖風(fēng)化后的殘坡積層(圖7中黑色虛線以上部分),結(jié)構(gòu)松散,主要成分為粉質(zhì)粘土夾礫石巖塊,電阻率高低相間,與下伏基巖之間為高低阻截然過渡的界面,厚度為2 m～10 m,在凝灰質(zhì)粉砂巖上部堆積較厚;基巖巖層據(jù)其巖性結(jié)構(gòu)不同,而具有不同的電阻率特征,硅化凝灰質(zhì)砂巖質(zhì)地堅(jiān)硬,巖質(zhì)密實(shí),電阻率高,凝灰質(zhì)粉砂巖巖性較軟,受斷裂影響,裂隙發(fā)育,風(fēng)化程度較高,整體呈現(xiàn)出低阻特征;據(jù)現(xiàn)場觀察,邊坡上有兩組斷裂構(gòu)造(圖7中F1、F2斷裂),均出露于地表,硅化凝灰質(zhì)砂巖與凝灰質(zhì)粉砂巖之間屬斷裂接觸接觸關(guān)系,斷裂與坡面之間屬逆交的交切關(guān)系。

泥石流成因分析:邊坡屬自然形成的高陡坡面(>40°),在強(qiáng)臺(tái)風(fēng)帶來的連日暴雨作用下,坡體表層松散層吸水飽和,自重增加,性狀改變(硬塑→流塑),超過了表層松散層的附著極限,進(jìn)而發(fā)生泥石流災(zāi)害(圖8)。

圖8 構(gòu)造成因型邊坡綜合解釋圖

坡體穩(wěn)定性及滑動(dòng)面分析:斜坡體中有兩處斷裂分布,但其與坡面之間屬逆交關(guān)系,此類斜坡體的巖體結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定性,巖層內(nèi)發(fā)生滑坡的可能性較少,但松散風(fēng)化層發(fā)生滑坡的可能性仍然存在。圖7中的虛線為表層松散層與下伏基巖之間的界面,是一處物性分界面。表層松散層內(nèi)部電阻率高低相間(據(jù)鉆孔揭露是因其孔隙度、黏土含量、含水率不同所致),底層基巖體雖然不同巖性之間電阻率有區(qū)別,但整體都呈現(xiàn)出較均勻分布的高阻或低阻的穩(wěn)定特征,說明其孔隙度、含水率相對較穩(wěn)定,與上層松散土層之間呈相對隔水狀態(tài),下滲雨水容易淤積在表層松散層中,而使其自重增加,土層軟化,進(jìn)而可能發(fā)生滑坡或泥石流。表層松散風(fēng)化層底界面(圖8中虛線)為其潛在滑動(dòng)面,凝灰質(zhì)粉砂巖因其表層松散風(fēng)化層較厚,其本身的巖性較軟。據(jù)現(xiàn)場觀察,其上層松散層凹蝕較深,故推斷其上層松散層為泥石流的主要物源區(qū)。另外,因凝灰質(zhì)粉砂巖上覆松散層易被雨水沖刷,其本身的松散結(jié)構(gòu)也加快了分化的速度,與其接觸的上層硅化凝灰質(zhì)砂巖質(zhì)地較硬,故其容易在F2斷面上形成臨空面,進(jìn)而孕育出崩塌的風(fēng)險(xiǎn),崩塌物質(zhì)來源于F2斷裂上層巖體。

4 結(jié)論

筆者通過對“十三五”期間廣東省內(nèi)的地災(zāi)勘查成果資料的綜合研究及筆者多年的經(jīng)驗(yàn)體會(huì)總結(jié),就省內(nèi)的幾種典型斜坡體的電性結(jié)構(gòu)特征及相應(yīng)的物探解釋方法流程,有如下結(jié)論:

1)花崗巖型斜坡體風(fēng)化層的電性結(jié)構(gòu)分層可分出2個(gè)～3個(gè)物性界面層,其中表層松散全風(fēng)化層的電阻率因其含水率和孔隙率不同,普遍與下伏中微風(fēng)化層之間屬高低阻截然變化接觸的物性分界面,中微風(fēng)化層之間的電阻率分布屬漸變過渡,普遍沒有明顯的物性界面,基巖與上覆風(fēng)化層之間普遍存在梯度變化的物性分界面。沉積巖、變質(zhì)巖型斜坡風(fēng)化層普遍較薄,內(nèi)部之間無明顯物性界面,與下伏基巖之間普遍存在一處高低阻截然變化接觸的物性分界面,兩者之間以二層結(jié)構(gòu)展布。構(gòu)造成因型不穩(wěn)定斜坡體,穩(wěn)定性由貫穿型軟弱結(jié)構(gòu)面與坡面之間的交切關(guān)系來決定的,軟弱結(jié)構(gòu)面在電性結(jié)構(gòu)面上,一般以低阻帶、梯度帶、高低阻過渡帶等形式出現(xiàn),其中順向坡最為不穩(wěn)定。

2)一般情況下,廣東省內(nèi)的斜坡構(gòu)造中的物性分界面(高低阻截然過渡帶、梯度帶等)往往與地質(zhì)分界面(風(fēng)化帶、滑動(dòng)面、斷裂面、巖性分界面、層理面等)相吻合,這是地災(zāi)物探成果的地質(zhì)解釋基礎(chǔ)。

3)建立物理-地質(zhì)模型(地質(zhì)-電性結(jié)構(gòu)模型)→異常判定(異常提取、劃分)→異常分類及逐類/逐個(gè)解釋→定性解釋→定量解釋→地質(zhì)解釋→提出驗(yàn)證工程位置及技術(shù)要求→物性測量(測井、巖芯測試、巖土標(biāo)本測試等),補(bǔ)充收集資料,做進(jìn)一步解釋的物探解釋方法流程,在多次實(shí)際工作使用中,均能取得良好的效果。在斜坡體物質(zhì)層空間分布狀態(tài)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)判別、軟弱夾層中貫通型優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面的分布、風(fēng)化層(滑動(dòng)層)厚度、滑動(dòng)面劃分、災(zāi)害形成機(jī)制、穩(wěn)定性評價(jià)等方面均能進(jìn)行合理的地質(zhì)解釋,方便于甲方人員直接利用。