滑坡工程地質(zhì)水文地質(zhì)勘查中物探技術(shù)的應(yīng)用研究

李存利

摘要：滑坡本身作為一種對(duì)人類危害極大的自然災(zāi)害，近幾年發(fā)生頻率逐步增高，促使各個(gè)國(guó)家的科技人員對(duì)其進(jìn)行深入的研究。進(jìn)一步強(qiáng)化滑坡地質(zhì)水文地質(zhì)勘察工作，物探技術(shù)因其自身的經(jīng)濟(jì)性以及勘探結(jié)果信息量全面豐富的特點(diǎn)，在滑坡工程水文地質(zhì)勘察工作中發(fā)揮了重要作用。本文就滑坡工程水文地質(zhì)工程勘察工作中物探技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了分析和研究。

關(guān)鍵詞：滑坡工程地質(zhì)；水文地質(zhì)勘查；物探技術(shù)；應(yīng)用

物探技術(shù)的全稱就是地球物理學(xué)勘探技術(shù)，并且在現(xiàn)今社會(huì)中該技術(shù)在滑坡工程地質(zhì)水文地質(zhì)勘察工作中得到了十分廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)逐步取代了傳統(tǒng)的水文地質(zhì)勘探方法，其中主要包括電法、地震等多種勘查方式。就當(dāng)前的情況來看，在滑坡工程地質(zhì)水文地質(zhì)勘查工作中，使用范圍最廣、應(yīng)用頻率最高的技術(shù)就是電法勘查技術(shù)。和傳統(tǒng)的水文地質(zhì)勘察技術(shù)相比較，物探技術(shù)可以將實(shí)際的勘查結(jié)果通過一種直觀的數(shù)據(jù)和圖形的方式進(jìn)行全面展示，以便有關(guān)技術(shù)人員對(duì)于滑坡工程的水文地質(zhì)情況做出全面的了解。為了確保有關(guān)人員可以進(jìn)一步深化對(duì)于物探技術(shù)的認(rèn)識(shí)以及提高在滑坡工程水文地質(zhì)勘查中物探技術(shù)的使用效率，本文針對(duì)滑坡工程地質(zhì)水文地質(zhì)勘查工作中物探技術(shù)的應(yīng)用展開了有關(guān)的研究。

1.滑坡地質(zhì)特性剖析

地質(zhì)條件和滑坡的形成之間有著十分密切的關(guān)系，在一般情況下，斜坡會(huì)在土體自身或者是巖體重力作用的影響下，沿著斜坡的方向產(chǎn)生相應(yīng)的滑動(dòng)，也就是人們常說的滑坡。

在滑坡地質(zhì)中，斷層和滑坡構(gòu)造面是滑坡形成和發(fā)展的主要因素，其中以斷層為后緣和側(cè)界所形成的滑坡現(xiàn)象較為常見，在滑塊體的整體性遭到一定程度的破壞之后，則會(huì)出現(xiàn)更為嚴(yán)重的整體滑坡或者是滑坡群現(xiàn)象。如果滑坡體之中的斷層破碎帶對(duì)于滑坡地層產(chǎn)生了一定的影響，則滑坡地層中的巖層就會(huì)出現(xiàn)破碎現(xiàn)象，從而進(jìn)一步降低底層的整體強(qiáng)度。特別是在一些受地下水分影響較為嚴(yán)重的軟弱面上更容易出現(xiàn)破碎巖石的滑坡現(xiàn)象。滑坡的形成及發(fā)生除了受斷層和構(gòu)造面的影響之外，底層的巖性和滑坡的形成之間有著較為緊密的聯(lián)系，如若斜坡內(nèi)部的地層巖性是易風(fēng)化的巖性和遇水容易軟化的巖性，也很容易出現(xiàn)相應(yīng)的滑坡現(xiàn)象。除此之外，地下水的活動(dòng)特點(diǎn)也會(huì)對(duì)滑坡的形成產(chǎn)生一定的影響，在斜坡地層下的地下水含量增加或者是地下水水位上升情況出現(xiàn)的情況下，就會(huì)對(duì)整個(gè)斜坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生相應(yīng)的影響，如果斜坡內(nèi)部的地層巖性是遇水易軟化的巖性，則受到地下水分的影響將會(huì)更加嚴(yán)重，在斜坡無法承受底巖體或土體自身重力的情況下，就會(huì)出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象。

2.物探技術(shù)應(yīng)用的任務(wù)及水文地質(zhì)勘查的具體內(nèi)容

2.1物探技術(shù)應(yīng)用的任務(wù)

在開展滑坡工程地質(zhì)水地質(zhì)勘察工作的過程中，使用物探技術(shù)的主要任務(wù)，就是借助各種物探方式的綜合使用，對(duì)滑坡的水文地質(zhì)信息做出全方位的探測(cè)，以便對(duì)于滑坡地質(zhì)做出全面的了解，主要的信息包括了滑坡的具體范圍、后緣和出口位置的確定，滑坡自身過濕帶和地下水空間分布形態(tài)等諸多方面的信息。通過探測(cè)這些信息，可以為滑坡防治工程的設(shè)計(jì)提供重要的數(shù)據(jù)和信息支撐。

2.2水文地質(zhì)勘查的內(nèi)容

在落實(shí)滑坡工程地質(zhì)水文地質(zhì)勘察工作的過程中，具體包括了如下幾個(gè)方面的內(nèi)容：第一，自然地理?xiàng)l件。在開展水文地質(zhì)勘察工作的時(shí)候，自然地理?xiàng)l件是其中的一個(gè)主要內(nèi)容之一，主要勘察的內(nèi)容包括地形地貌和地質(zhì)水文特征，其中前者主要指的是滑坡工程所在區(qū)域和周邊區(qū)域的平原和水系的具體分布情況，并借此觀察滑坡出現(xiàn)的地貌是否出現(xiàn)了侵蝕以及被侵蝕的具體程度。而水文特征則是指滑坡區(qū)域范圍和周邊區(qū)域內(nèi)的氣候、降水等諸多情況。第二，地質(zhì)條件。地質(zhì)條件作為滑坡形成的主要影響因素之一，也是整個(gè)水文地質(zhì)勘察工作中的重要內(nèi)容，主要包括巖層的實(shí)際特性，巖層的具體分布等諸多勘察信息內(nèi)容。第三，地下水位。地下水位作為滑坡形成的又一個(gè)重要影響因素，在進(jìn)行水文地質(zhì)勘查工作的過程中，需要針對(duì)地下水位在3年～5年內(nèi)出現(xiàn)的最高水位、最低水位和全年水位變化情況進(jìn)行全面的探測(cè)。第四，含水層和隔水層的探測(cè)。這里主要包括地下水的實(shí)際類型、水位變化幅度、地下水的流向、含水層的深度、厚度和分布等諸多信息，在對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的勘查之后，可以對(duì)地層滲透系數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的分析。

3.常用的物探技術(shù)方法

3.1重力勘探方式

重力勘探方式作為物探技術(shù)的主要方法之一，是一種利用構(gòu)成地殼的各類巖體和礦石之間的密度差異所引發(fā)的地表重力加速度數(shù)值的變化而進(jìn)行地質(zhì)勘測(cè)的方式，其理論基礎(chǔ)就是牛頓的萬有引力定律，只要被勘探的地質(zhì)體與其周圍附近的巖體存在一定的密度差異，就可以利用精準(zhǔn)程度較高的重力測(cè)量?jī)x器，尋找出重力異常的地區(qū)。隨后便可以結(jié)合勘探地區(qū)的地質(zhì)和其他的物探技術(shù)資料，對(duì)發(fā)現(xiàn)的重力異常開展相應(yīng)的定性和定量解釋，借此便可以推斷出覆蓋層之下密度不同的礦體和巖層的埋藏情況，并最終找出隱伏礦體的實(shí)際位置和其附近的地質(zhì)構(gòu)造情況。

3.2磁法勘探方式

自然界中的巖石和礦石本身在磁性上存在著一定的差異，這也就意味著在磁場(chǎng)方面也會(huì)出現(xiàn)一定的差異，導(dǎo)致整個(gè)地球磁場(chǎng)可以在局部地區(qū)發(fā)生相應(yīng)的變化，并進(jìn)而出現(xiàn)地磁異常的現(xiàn)象，通過精密的儀器便可以發(fā)現(xiàn)和研究這些地磁異常現(xiàn)象，并進(jìn)而尋找出相應(yīng)的磁性礦體以及對(duì)地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行相應(yīng)的研究，這就是所謂的磁法勘探方式。這也是一種較為常用的物理勘探方式。具體包括了地面、航空、海洋磁法勘探等。這一方式主要是用來勘探和尋找礦產(chǎn)，開展相應(yīng)的地質(zhì)填圖研究和油氣有關(guān)的地質(zhì)構(gòu)造等諸多方面工作。自中華人民共和國(guó)成立以來，我國(guó)絕大多數(shù)的鐵礦區(qū)和多金屬礦區(qū)都是使用磁法勘測(cè)方式發(fā)現(xiàn)的，并且取得了良好的地質(zhì)勘探效果。

3.3電法勘探方式

電法勘探作為物探技術(shù)中較為常用的傳統(tǒng)方法之一，本身是利用巖石和礦石之間存在的電學(xué)特性之間的差異來研究地質(zhì)構(gòu)造的一種物探方式。也是借助儀器對(duì)人工或者是天然的電場(chǎng)，又或者交變電磁場(chǎng)進(jìn)行相應(yīng)的研究，并在全面分析這些電場(chǎng)和電磁場(chǎng)的特點(diǎn)和規(guī)律的前提下達(dá)成勘探的目的。這一物探方式具體可以分為研究直流電場(chǎng)的直流電勘探法以及研究交變電磁場(chǎng)的交流電勘探法。其中又以后者在滑坡工程地質(zhì)水文地質(zhì)勘查工作中的應(yīng)用較為廣泛。

4.物探技術(shù)在滑坡工程地質(zhì)水文地質(zhì)勘查中的應(yīng)用分析

4.1電法勘探技術(shù)方式的應(yīng)用

在開展滑坡工程地質(zhì)水文地質(zhì)勘察工作的過程中，通過使用電探技術(shù)可以在有效繪制地質(zhì)地形圖的前提下，對(duì)滑坡地質(zhì)中存在的含水過濕帶實(shí)際范圍進(jìn)行有效的界定和劃分，并可以在全面分析經(jīng)過電探得到的平面圖之后，對(duì)過濕帶含水率的數(shù)據(jù)變化做出有效的研究，以此為基礎(chǔ)，可以對(duì)滑坡地質(zhì)中的水文地質(zhì)情況做出詳細(xì)的了解。圖1展示了為A滑坡工程地質(zhì)水文地質(zhì)電探技術(shù)得到的平面勘查結(jié)構(gòu)圖。

通過觀察圖1不難得出，在本次的滑坡工程地質(zhì)中，其水文地質(zhì)內(nèi)的地下水發(fā)育程度較好，尤其是以前淺層地下水發(fā)育最為顯著。除此之外，在滑坡地質(zhì)中含水過濕帶的面積相對(duì)較大，但是其中存在的幾個(gè)高阻區(qū)很好的阻斷了地下水之間的聯(lián)通。除此之外，和該滑坡地層的淺層水相比較，深層水的面積相對(duì)較小，并且在其中間部分存在著一條和斷層相對(duì)應(yīng)的含水過濕帶。同時(shí)在整個(gè)滑坡工程地質(zhì)東側(cè)的淺水和深水層附近都有一條條帶狀的過濕帶。根據(jù)這些水文地質(zhì)過濕帶的分布結(jié)果進(jìn)行分析，可以對(duì)整個(gè)滑坡地質(zhì)中水文地質(zhì)的地下水的實(shí)際分布和流動(dòng)情況做出全面準(zhǔn)確的分析。將滑坡地質(zhì)淺層過濕帶的分布情況作為基礎(chǔ)來看，全部的泉水都處在過濕帶的范圍之內(nèi)，而這也就意味著淺層過濕帶是這些泉水的主要來源之一，由此不難看出滑坡工程中的水文地質(zhì)全部的地下水流向，均為滑坡體的中下部，并且流向相對(duì)較為固定。在得到上述分析結(jié)果之后，有關(guān)的水文地質(zhì)勘察工作人員則可以對(duì)整個(gè)滑坡工程地質(zhì)的實(shí)際水文地質(zhì)情況做出全面詳細(xì)的了解，并繼而為滑坡防治工程的設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)和信息支撐，以便在保障滑坡防治工程順利施工的前提下，降低法勘查滑坡發(fā)生的可能性以及危害。

4.2鉆孔充電法勘查技術(shù)的應(yīng)用

鉆孔充電技術(shù)作為滑坡工程地質(zhì)水文地質(zhì)勘查工作中常用的物探技術(shù)方法之一，主要是針對(duì)其中的地下水流向和流速開展相應(yīng)的計(jì)算和探測(cè)，并且經(jīng)過多次的實(shí)際使用發(fā)現(xiàn)，這一技術(shù)在水文地質(zhì)的勘探工作中可以取得良好的效果。也正因如此，在滑坡工程地質(zhì)水文地質(zhì)勘查工作落實(shí)的環(huán)節(jié)中，不但需要利用電探技術(shù)對(duì)于地下水系的實(shí)際分布狀況進(jìn)行相應(yīng)的勘探，還需要以此作為基礎(chǔ)，對(duì)地下水的實(shí)際流向和流動(dòng)速度進(jìn)行相應(yīng)的勘察。而且使用這種技術(shù)開展使用地質(zhì)勘查工作的時(shí)候，往往會(huì)使用等電位法來取代之前的等位線法，并以此確保這種技術(shù)可以在各類地形的滑坡工程地質(zhì)水文地質(zhì)勘查工作中得到廣泛應(yīng)用，并保證其使用效果。為了確保該項(xiàng)技術(shù)可以在水文地質(zhì)勘查工作中取得應(yīng)有的使用效果，需要注意如下的兩個(gè)方面：第一，在針對(duì)地下水流的流向和流速進(jìn)行勘查的過程中，在部分時(shí)間會(huì)出現(xiàn)鉆孔中不出現(xiàn)地下水的情況，在這種情況下為了做到繼續(xù)勘探地下水的實(shí)際流向和流速，則需要在孔洞中灌注一定的水量，并通過觀察注入水分的排泄方向，則可以對(duì)地下水的實(shí)際流向做出初步的判斷。同時(shí)在部分的滑坡工程中，可能會(huì)存在著先前工程修建的地下水泄水洞，為此在進(jìn)行水文地質(zhì)勘查工作的時(shí)候，需要針對(duì)原有水利工程的泄水洞修建情況進(jìn)行相應(yīng)的勘查，并判斷泄水洞能否繼續(xù)發(fā)揮原有的作用。如果經(jīng)過檢測(cè)判斷發(fā)現(xiàn)工廠修建的原有泄水洞仍舊維持著原有的作用，則需要以工程的實(shí)際需要作為基礎(chǔ)開展相應(yīng)的維護(hù)工作，如若原有的泄水洞經(jīng)過判斷之后，失去了原有的效用，則需要進(jìn)行重新修筑或者相應(yīng)的填埋工作。在這兩點(diǎn)工作內(nèi)容得到全面重視和有效落實(shí)的前提下，鉆孔充電法勘查技術(shù)便可以得到較為精準(zhǔn)的水文地質(zhì)勘探結(jié)果。

4.3針對(duì)滑坡地層條件進(jìn)行調(diào)查

劃分滑坡地層的重要依據(jù)就是可靠性較高的物性參數(shù)。由電測(cè)深曲線類型分析和電測(cè)深斷面定性劃分地層界線與地層埋深、厚度的定量解釋兩者是互相關(guān)聯(lián)的。圖2展示了一個(gè)高懸式滑坡，從圖中不難看出，以物探的斷面結(jié)構(gòu)結(jié)果作為基礎(chǔ)可以該滑坡地層為劃分為三個(gè)物性層：第一，圖中ST1線以上都是低阻區(qū)，并且彼此的視電阻率等值線變化幅度較小，可以將該層初步確定為位于滑坡上部的黃土層，且土層分布較為均勻。第二，ST2線之下的則是高阻區(qū)，并且和地表露出的基巖標(biāo)高基本相當(dāng)，但是視電阻率等值線變化幅度有了顯著的提高，其巖體特征就可以總結(jié)為斷層控制下的破碎堆積巖。這一斷面的實(shí)際曲線類型以A和KH型為主，和定性的分層結(jié)果及勘探所得地質(zhì)資料結(jié)果完全一致，并且以該圖作為基礎(chǔ)，便可得到各個(gè)巖層較為精準(zhǔn)的厚度數(shù)值，同時(shí)得到的基巖頂板部位的起伏變化結(jié)果和實(shí)際的鉆探結(jié)果的相對(duì)誤差平均值也僅僅只有5.8%。需要提出的一點(diǎn)是，根據(jù)物探資料經(jīng)過定量解釋得到的是物性分層界線，換言之，是對(duì)地下物質(zhì)的綜合性反映。對(duì)于那些電阻率差異較大的地層劃分，確實(shí)能夠得到與鉆研工作一樣的結(jié)果，但是那些電阻率差異較小、帶有漸變性質(zhì)的地層這一類地質(zhì)條件較為復(fù)雜的滑坡地層的劃分來說，物探技術(shù)也只能得到物性的分層結(jié)論。在這種情況出現(xiàn)的時(shí)候，不需要過分地強(qiáng)調(diào)物性地層位置和實(shí)際地質(zhì)層位的一一對(duì)應(yīng)，而是需要將影響滑坡地層穩(wěn)定性的因素探索作為主要任務(wù)，并在尋找出滑坡體內(nèi)不穩(wěn)定地層的前提下，確定實(shí)際的滑動(dòng)面位置，并落實(shí)滑坡防治工程。

5.總結(jié)

滑坡工程地質(zhì)水文地質(zhì)勘查工作中，通過使用電探及鉆孔充電的物探技術(shù)，可以全面了解滑坡工程地質(zhì)各項(xiàng)水文地質(zhì)條件參數(shù)的前提下，精準(zhǔn)確定滑動(dòng)面的具體位置，以便落實(shí)滑坡防治工程，降低滑坡發(fā)生概率及其危害。

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