綜合物探在地質(zhì)災(zāi)害勘查中的應(yīng)用

張 瑋

廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九二大隊(duì)，廣東河源517000）

受業(yè)主委托，我們對(duì)廣東省豐順縣八鄉(xiāng)鎮(zhèn)鎮(zhèn)政府后山滑坡體進(jìn)行物探勘查。本次勘察主要目的是對(duì)位于廣東省豐順縣八鄉(xiāng)鎮(zhèn)鎮(zhèn)政府后山滑坡體的穩(wěn)定性及發(fā)展趨勢(shì)做出評(píng)價(jià)，并提出經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行、安全可靠、施工方便的支護(hù)方案，提供治理所需的設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)。具體技術(shù)要求如下：

（1）查明滑坡體內(nèi)地層結(jié)構(gòu)、厚度、規(guī)模及空間分布情況；

（2）對(duì)滑坡體邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算，并分析和評(píng)價(jià)滑坡體的成因、穩(wěn)定性及發(fā)展趨勢(shì)；

（3）查明滑坡體范圍內(nèi)水文地質(zhì)條件；

（4）提出合理的治理措施建議，提供支擋工程巖土層物理力學(xué)參數(shù)建議值。

1 工程概況

該工程為一鎮(zhèn)政府后山滑坡體。測(cè)區(qū)地貌以剝蝕殘丘為主，附近外圍為沖洪積洼地，植被較發(fā)育，通視通行較困難。殘丘由花崗閃長(zhǎng)巖組成，頂部渾圓，表層為坡積土，至勘察時(shí)公路上方出現(xiàn)崩塌，多處出現(xiàn)裂痕。地面高程660～750m左右，大部分已成為建筑用地或水稻種植地。斜坡坡度30°～35°，坡頂高程780m，坡高100m左右。

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及測(cè)區(qū)周邊地質(zhì)調(diào)查，區(qū)內(nèi)分布巖石主要為花崗閃長(zhǎng)巖。測(cè)區(qū)及附近植被茂盛，表層土松散，淺部強(qiáng)風(fēng)化強(qiáng)烈，強(qiáng)風(fēng)化地層因受外力作用下，地層容易失穩(wěn)而產(chǎn)生滑坡現(xiàn)象。

2 地球物理?xiàng)l件

因滑坡體的產(chǎn)生，當(dāng)滑坡面含水時(shí)，與上下土層（巖層）相比，顯示為相對(duì)低阻；當(dāng)滑坡面不含水時(shí)，與上下土層（巖層）相比，顯示相對(duì)高阻，故用高密度電法勘探滑坡體的規(guī)模及深部界面具備電性條件。由于滑帶與上面的滑體及下面的巖土層存在明顯波阻抗差異，表現(xiàn)為面波速度較低，這為應(yīng)用地震瑞利面波法對(duì)滑坡體進(jìn)行勘探具備了很好的地球物理?xiàng)l件?？梢?jiàn)區(qū)內(nèi)充分具備開(kāi)展高密度電法勘探和地震瑞利面波法的地球物理?xiàng)l件。

3 方法選擇

3.1 高密度電法勘探

高密度電阻率法（圖1）是一種陣列勘探方法，也稱自動(dòng)電阻率系統(tǒng)，是直流電法的發(fā)展，其功能相當(dāng)于四極測(cè)深與電剖面法的結(jié)合。通過(guò)電極向地下供電形成人工電場(chǎng)，其電場(chǎng)的分布與地下巖土介質(zhì)的電阻率ρ的分布密切相關(guān)，通過(guò)對(duì)地表不同部位人工電場(chǎng)的測(cè)量，了解地下介質(zhì)視電阻率ρs的分布，根據(jù)巖土介質(zhì)視電阻率的分布推斷解釋地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)。該方法是尋找地下構(gòu)造破碎帶及溶洞較為有效的物探方法。

高密度電法是許多普通電法排列、測(cè)點(diǎn)的集合，是將許多電極（一般為60個(gè)以上），按一定極距（一般為1～5m）排列，通過(guò)電纜、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)同測(cè)量?jī)x器相連。測(cè)量時(shí)，測(cè)量?jī)x器通過(guò)指令控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)以一定的排列順序?qū)㈦姌O轉(zhuǎn)換成供電電極或測(cè)量電極。

圖1 高密度電法工作系統(tǒng)示意圖

根據(jù)不同的電極排列順序和測(cè)量方式，可分為不同的裝置方式。

本次高密度電法測(cè)量選用的是工程勘察中最常用的溫納裝置（圖2）。測(cè)量時(shí)，AM=MN=NB=AB/3為一個(gè)電極間距。A、B、M、N逐點(diǎn)同時(shí)向右移動(dòng)，得到第一層剖面線；接著AM、MN、NB增大一個(gè)電極間距，A、B、M、N逐點(diǎn)同時(shí)向右移動(dòng)，得到另一層剖面線；這樣不斷掃描測(cè)量下去，得到倒梯形地質(zhì)斷面。

圖2 溫納裝置斷面掃描示意圖

3.2 瑞雷波法

瞬態(tài)瑞雷面波檢測(cè)法也稱表面波頻譜分析法（SASW），自20世紀(jì)80年代應(yīng)用于工程實(shí)踐以來(lái)，由于其淺層分辨率高、檢測(cè)方便快捷的特點(diǎn)，已在確定路基壓實(shí)度、地基承載力、評(píng)價(jià)地基加固效果及工程質(zhì)量檢測(cè)方面得到廣泛應(yīng)用。

瑞雷面波是指在彈性分界面處由于波的干涉而產(chǎn)生，并且沿界面?zhèn)鞑?，波?dòng)現(xiàn)象集中在界面附近的一種彈性波。

瑞雷面波的野外采集，是在地面上沿波的傳播方向，以一定的道間距Δx設(shè)置N+1個(gè)檢波器，就可以檢測(cè)到面波在NΔx長(zhǎng)度范圍內(nèi)的傳播過(guò)程（見(jiàn)圖3）。

4 測(cè)線布設(shè)

根據(jù)目的任務(wù)和現(xiàn)場(chǎng)地形、地物條件，因地制宜布設(shè)了5條高密度電法剖面，采用溫納裝置，60道電極測(cè)量，供電時(shí)間0.5s，測(cè)線點(diǎn)距4m。面波勘查點(diǎn)共布設(shè)12個(gè)點(diǎn)，用重錘激發(fā)，使用固有頻率4Hz的垂直檢波器，采用12道接收，道間距2m，偏移距3m。采樣間隔0.25ms，采樣長(zhǎng)度0.512s。用全站儀及手持GPS確定物探測(cè)線控制樁點(diǎn)，用測(cè)繩（或皮尺）測(cè)定距離，測(cè)線(點(diǎn))根據(jù)場(chǎng)地實(shí)際情況部分做了調(diào)整。

圖3 瞬態(tài)面波勘探原理圖

5 成果解釋

5.1 高密度電法成果解釋

WT1號(hào)測(cè)線：視電阻率整體呈水層平狀分布，隨深度增加，視電阻率值增加；上部為沖坡積粉質(zhì)粘土，厚度為22～28.4m不等，呈稍密狀，視電阻率ρs＜200Ω·m。下部基巖為花崗閃長(zhǎng)巖,強(qiáng)風(fēng)化層厚度為16.8～27.2m，視電阻率ρs=200～400Ω·m,本段地形坡度較陡，一般為28°～30°，最大達(dá)35°。推測(cè)33～175m為滑坡段，厚度為0～18.6m。

WT2號(hào)測(cè)線：視電阻率整體呈水層平狀分布，隨深度增加，視電阻率值增加；上部為沖坡積粉質(zhì)粘土，厚度為23～29.3m不等，呈稍密狀，視電阻率ρs＜200Ω·m。下部基巖為花崗閃長(zhǎng)巖,強(qiáng)風(fēng)化層厚度為17.5～28.5m，視電阻率ρs=200～400Ω·m,本段地形坡度較陡，一般為28°～30°，最大達(dá)35°。推測(cè)45～180m為滑坡段，厚度為0～18.2m。

WT3號(hào)測(cè)線：視電阻率整體呈水層平狀分布，隨深度增加，視電阻率值增加；上部為沖坡積粉質(zhì)粘土，厚度為25～29.5m不等，呈稍密狀，視電阻率ρs＜200Ω·m。下部基巖為花崗閃長(zhǎng)巖,強(qiáng)風(fēng)化層厚度為17.2～26.2m，視電阻率ρs=200～400Ω·m,推測(cè)25～160m為滑坡段，厚度為0～16.5m。

WT4號(hào)測(cè)線：視電阻率整體呈水層平狀分布，隨深度增加，視電阻率值增加；上部為沖坡積粉質(zhì)粘土，厚度為20～25.5m不等，呈稍密狀，視電阻率ρs＜200Ω·m。下部基巖為花崗閃長(zhǎng)巖,強(qiáng)風(fēng)化層厚度為18.8～25.6m，視電阻率ρs=200～400Ω·m。推測(cè)58～160m為滑坡段，厚度為0～16.7m。

WT5號(hào)測(cè)線：視電阻率整體呈水層平狀分布，隨深度增加，視電阻率值增加；上部為沖坡積粉質(zhì)粘土，厚度為20～25.4m不等，呈稍密狀，視電阻率ρs＜200Ω·m。下部基巖為花崗閃長(zhǎng)巖,強(qiáng)風(fēng)化層厚度為16.8～27.2m，視電阻率ρs=200～400Ω·m,。推測(cè)70～170m為滑坡段，厚度為0～11.8m。

5.2 瑞雷波法成果解釋

瑞雷波法選取在高密度電法測(cè)線部分位置進(jìn)行勘探。通過(guò)研究面波頻散曲線圖，并與已知的地質(zhì)資料進(jìn)行對(duì)比分析，各面波頻散曲線均在約8～15m左右出現(xiàn)明顯的拐點(diǎn)，推測(cè)為滑動(dòng)面。

5.3 物探異常綜合解釋推斷

綜合高密度電法和地震面波勘探法的資料后，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)資料，對(duì)各剖面和各測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了物探解釋推斷。據(jù)各剖面物探解釋結(jié)果，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查，該滑坡體的范圍控制面積約為14250m2。

6 結(jié)論

綜合高密度電法和地震面波勘探法的資料后，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)資料，對(duì)各剖面和各測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了物探解釋推斷。綜合解釋推斷認(rèn)為，該滑坡體的范圍其控制面積約為14250m2。通過(guò)本次勘察，基本查明了古滑坡堆積體和不穩(wěn)定邊坡位置、規(guī)模?；聻橥临|(zhì)滑坡，其他位置也為不穩(wěn)定邊坡。滑坡體和不穩(wěn)定邊坡現(xiàn)階段屬于穩(wěn)定階段，近期未發(fā)生活動(dòng)跡象。

該滑坡體目前未見(jiàn)活動(dòng)跡象，仍處于穩(wěn)定狀態(tài)。公路上方出現(xiàn)崩塌，多處出現(xiàn)裂痕。其主因?yàn)楣烽_(kāi)挖邊坡度較陡，發(fā)生滑塌現(xiàn)象。