物探技術(shù)在滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察中的應(yīng)用

王 帝

當(dāng)今社會，滑坡地質(zhì)災(zāi)害的不確定性更為突出，對相應(yīng)的勘察技術(shù)方法提出了更高要求，使物探技術(shù)方法的應(yīng)用面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)與考驗。當(dāng)前形勢下，有必要立足滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察的客觀實際需求，靈活運用物探技術(shù)方法，全面優(yōu)化提升地質(zhì)災(zāi)害勘察成效。

1 研究背景

滑坡是地質(zhì)災(zāi)害的重要類型，對于經(jīng)濟(jì)社會的健康穩(wěn)定發(fā)展具有嚴(yán)重影響。在經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展節(jié)奏不斷加快的背景下，滑坡地質(zhì)災(zāi)害的不可預(yù)測性更為突出，需要運用更加精準(zhǔn)有效的勘察技術(shù)方法進(jìn)行精準(zhǔn)勘察，為制定相應(yīng)的地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)對策略提供基礎(chǔ)性參考與依據(jù)，最大限度上降低滑坡地質(zhì)災(zāi)害帶來的各方面影響。作為滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察中的重要技術(shù)方法之一，物探技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢不言而喻，其可全面客觀獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息，體現(xiàn)滑坡地質(zhì)災(zāi)害的演變趨向。近年來，國家相關(guān)部門高度重視物探技術(shù)在滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察中的應(yīng)用與創(chuàng)新，在細(xì)化完善勘察技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、優(yōu)化整合物探技術(shù)流程以及勘察效果評價等方面制定并設(shè)施了系列性規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，為新時期高質(zhì)高效地應(yīng)用物探技術(shù)方法提供了基本遵循與導(dǎo)向，在滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察領(lǐng)域取得令人矚目的現(xiàn)實成就，實現(xiàn)了對滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的有效預(yù)測和控制。盡管如此，受諸多主客觀要素影響，當(dāng)前物探技術(shù)方法應(yīng)用的針對性有待于進(jìn)一步增強(qiáng)，具體技術(shù)措施與流程尚且不足，需要通過更加標(biāo)準(zhǔn)有效的方法予以優(yōu)化改進(jìn)，提升物探技術(shù)在滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察中的實施效率，全面查明滑坡地質(zhì)災(zāi)害的形態(tài)要素和演化趨勢等。

2 滑坡體的工程地質(zhì)特性分析

2.1 滑坡的分類

在諸多類型的地質(zhì)災(zāi)害類型中，滑坡的危害性相對突出，它是依附在軟弱結(jié)構(gòu)面上的地表斜坡巖土堆積體受內(nèi)外力作用而出現(xiàn)平面滑落的過程。在當(dāng)前環(huán)境下，誘發(fā)地質(zhì)滑坡的原因主要有自然氣候條件變化、人類項目建設(shè)、強(qiáng)降雨、地質(zhì)構(gòu)造活動等。根據(jù)滑坡物質(zhì)構(gòu)成、受力狀態(tài)、發(fā)生年代等條件的不同，滑坡可分為黃土滑坡、維填土滑坡、維積土滑坡等；牽引式滑坡、推動式滑坡、混合式滑坡等；淺層滑坡、中層滑坡和深層滑坡等。

2.2 滑坡的物理性質(zhì)分析

受結(jié)構(gòu)特點、誘發(fā)原因與滑坡類型等方面要素影響，滑坡的物理性質(zhì)相對明顯，主要表現(xiàn)在如下幾個方面：一是滑坡體的密度值較低，存在較強(qiáng)流動性，在波阻抗差異方面表現(xiàn)顯著；二是坡體內(nèi)部介質(zhì)和介電常數(shù)等存在電性差異，并根據(jù)其內(nèi)部含水量的多少而在電阻率等數(shù)據(jù)方面存在起伏狀況；三是地形形態(tài)的復(fù)雜性和相對失衡性明顯，且表面形態(tài)存在離散特性，地下水位線同步受到影響。正是上述這些物理性質(zhì)，才決定了滑坡勘察技術(shù)措施更應(yīng)符合實際需求。

2.3 滑坡地球物理模型

滑坡產(chǎn)生、發(fā)展和消失的過程，同時也是邊坡巖土堆積層實現(xiàn)空間位移并消停的過程。由于滑坡的特有性質(zhì)，其演化過程相對復(fù)雜，無論是內(nèi)部受力狀態(tài)，還是土層介質(zhì)的均勻性等方面，均會在地球物理模型之中有所表現(xiàn)。對于透水層塑性剛度相對較大的土質(zhì)狀況下，滑坡體含水層內(nèi)部往往會包含較大的孔隙水壓力。在滑坡地球物理模型中，可細(xì)化分為第一物性層、第二物性層和第三物性層等層次，不同的層次具有不同的彈性波速度和電阻率。

2.4 滑坡的地質(zhì)災(zāi)害成因分析

導(dǎo)致滑坡地質(zhì)災(zāi)害的主要原因分內(nèi)部原因和外部原因，其中內(nèi)部原因主要有巖體結(jié)構(gòu)原因。

此外，地質(zhì)構(gòu)造的斷層影響和地下水流動沖擊影響等同樣會誘發(fā)滑坡問題。外部原因方面則主要包括自然因素和人為因素等兩個方面。

3 滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察中常用的物探方法

3.1 高密度電法

3.1.1 原理與特點

高密度電法是滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察中的重要方法之一，屬于直流電阻法范疇，與傳統(tǒng)常規(guī)電法勘察的原理基本類似。在實踐應(yīng)用中，高密度電法可對多類型的巖層進(jìn)行全面細(xì)致勘察，依托于不同巖層電阻率的差異，精準(zhǔn)識別其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和構(gòu)成成分。高密度電法可利用特定設(shè)備，通過電極將直流電向地下傳輸，構(gòu)造具有特定穩(wěn)定性特征的電場環(huán)境，并識別觀察電阻率的起伏波動狀況，進(jìn)而運用解析法等了解目標(biāo)巖層區(qū)域的實際狀況。

3.1.2 相關(guān)參數(shù)的選擇

在高密度電法應(yīng)用中，應(yīng)重點強(qiáng)化對相關(guān)技術(shù)參數(shù)的選擇，通過一次性布設(shè)所有電極的方式，對各項相關(guān)參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)校核，剔除存在明顯偏差的參數(shù)數(shù)據(jù)，以確保最終形成的勘察模型，使其更具參考價值。通常情況下，高密度電法可對電極進(jìn)行自由組合，形成勘察數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，使探測深度、隔離系數(shù)、水平分辨率等參數(shù)之間實現(xiàn)密切關(guān)聯(lián)。同時，合理掌握探測時間跨度，防止因探測裝置分辨能力不足而導(dǎo)致的技術(shù)參數(shù)失真失衡等問題。

3.1.3 地質(zhì)異常特征

在勘察地層和巖性在水平方向上的電性變化方面，高密度電法的適用性更強(qiáng)，可對包括破碎帶、洞穴等在內(nèi)的層面狀況進(jìn)行全面探測。在地質(zhì)異常特征方面，應(yīng)對照相關(guān)技術(shù)規(guī)范，對不符合實際的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行去偽處理，充分體現(xiàn)高密度電法在滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察中的現(xiàn)實優(yōu)勢。同時，注重對低電阻面的勘察，繪制電阻率值等線圖等，提高探測裝置分辨能力，為準(zhǔn)確把握滑坡地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生概率提供基礎(chǔ)依據(jù)。

3.2 瑞雷波法

3.2.1 原理與特點

瑞雷波法勘察技術(shù)方法的快速發(fā)展與實踐運用，為新時期滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察提供了更為豐富的技術(shù)手段，使傳統(tǒng)勘察技術(shù)在一定條件下難以完成的滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察目標(biāo)任務(wù)，更具實現(xiàn)可能。該勘察方法可通過質(zhì)點運動規(guī)律特點與瑞累波傳播方向形成質(zhì)點振動軌跡變化曲線，并根據(jù)勘察探測強(qiáng)度的不同，變化曲線所包含的信息也同樣存在一定差異。當(dāng)波長相同時，瑞累波的傳播特性體現(xiàn)同一深度水平方向上的地質(zhì)情況，反之，則體現(xiàn)不同深度的不同地質(zhì)狀況。

3.2.2 相關(guān)參數(shù)的選擇

與其他類型的物探方法不同，瑞雷波法可通過特定儀器設(shè)備發(fā)出一定強(qiáng)度的探測信號，通過地面激發(fā)地震波，并獲得相關(guān)勘察數(shù)據(jù)。通過對相關(guān)技術(shù)參數(shù)的選擇與處理，可獲得基于波形振幅的頻散曲線。在該曲線中，可對地震波傳播方向、檢波器間距與首檢波器偏移距等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化處理，測量出不同頻率下介質(zhì)的傳播強(qiáng)度，防止因相關(guān)參數(shù)選擇不當(dāng)而導(dǎo)致的勘察結(jié)果偏差。在瑞雷波法技術(shù)支持下，可探測高速地層下部的地質(zhì)情況，對地層的起伏狀況、形態(tài)狀況與異常狀況等進(jìn)行清晰描述，并可視需求差異，加深探測深度。

3.2.3 地質(zhì)異常特征

瑞雷波法在勘察滑坡地質(zhì)災(zāi)害時，對震源的約束性條件相對淡化，所需的能量同樣相對較小，并需在探測深度達(dá)到特定目標(biāo)值時，將錘擊或落重等作為震源。在當(dāng)前技術(shù)條件下，瑞雷波法物探技術(shù)的空間限制條件相對較小，需要按照特定規(guī)則對獲取到的勘察數(shù)據(jù)資料進(jìn)行整合梳理，得到巖土介質(zhì)的相關(guān)參數(shù)，以更加清晰地反映地質(zhì)異常特征。通過運用瑞雷波法，可對地層的起伏狀況、形態(tài)特征與異常情況等進(jìn)行清晰體現(xiàn)，反應(yīng)地下不同性質(zhì)的巖層和土層分界面，符合其衰減特性的基本要求。

3.3 地震映像法

3.3.1 原理與特點

地震映像法的應(yīng)用需要以地震波的運行狀態(tài)為主要參照，通過記錄與分析其演變規(guī)律與特征掌握巖層和土層的客觀實際狀況。部分情況下，受巖層土層等方面要素影響，地震映像法所發(fā)射出的地震波可在累積作用下實現(xiàn)強(qiáng)度采集，形成基于有效波的地震剖面圖。在剖面圖中，可通過反射波法的基本原理對反射波強(qiáng)度與頻率等進(jìn)行關(guān)聯(lián)，反映出所激發(fā)的彈性波在傳播過程中的干擾情況。根據(jù)地震波的振幅異常狀況，可對滑坡滑動面的后續(xù)運動趨向做出研判與預(yù)測。

3.3.2 相關(guān)參數(shù)的選擇

在地震映像法應(yīng)用中，技術(shù)人員可連續(xù)性、不間斷地獲取相關(guān)勘察數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)采集效率較高，且準(zhǔn)確性較高，符合當(dāng)前高要求、高標(biāo)準(zhǔn)的勘察技術(shù)任務(wù)要求。通過運用多類型的有效波，可在更大的范圍內(nèi)選擇一種或多種地震波對勘察目標(biāo)區(qū)域的客觀狀態(tài)進(jìn)行分析處理，在激發(fā)數(shù)據(jù)和采集數(shù)據(jù)兩端體現(xiàn)測區(qū)特點。在地震映像法應(yīng)用中，需要有效處理偏移距、反射介質(zhì)、地下介質(zhì)深度、地震波有效周期等技術(shù)參數(shù)，以通過檢波器等儀器獲取淺層信息，形成地震映像波觀測系統(tǒng)波路圖。

3.3.3 地質(zhì)異常特征

在實踐中，地震映像法在滑坡地質(zhì)災(zāi)害中的應(yīng)用應(yīng)注重其多項影響因素的干擾，比如巖溶環(huán)境因素、采空區(qū)分布因素、巖層深度因素、滑坡滑動面因素以及巖層發(fā)育狀況因素等。在該物探技術(shù)方法的支持下，技術(shù)人員可通過所獲得的勘察數(shù)據(jù)信息，圈定滑坡地質(zhì)災(zāi)害可能發(fā)生的邊界范圍，以更有針對性地進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防。同時，滑動的巖土體與下伏不動體在反射波振幅和頻率等方面具有顯著不同，因此應(yīng)通過控制道間距參數(shù)提高測量精度。

4 物探技術(shù)在滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察中的應(yīng)用問題

4.1 物探技術(shù)的規(guī)則方法導(dǎo)向性不足

在滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察中，物探技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化方法始終處于基礎(chǔ)性地位，對于物探技術(shù)方案的制定與實施具有導(dǎo)向作用?？v觀當(dāng)前物探技術(shù)應(yīng)用實際，普遍存在著相應(yīng)的規(guī)則方法導(dǎo)向性不足的共性問題，不利于實現(xiàn)滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察各個環(huán)節(jié)與步驟的銜接與交互，難以在宏觀層面把握各個勘察環(huán)節(jié)的關(guān)聯(lián)性。由于物探技術(shù)規(guī)則方法導(dǎo)向性有待強(qiáng)化，部分情況下的滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察數(shù)據(jù)分析不甚準(zhǔn)確，相關(guān)技術(shù)參數(shù)校核不全面，影響著物探技術(shù)的整體應(yīng)用效果。

4.2 智能化技術(shù)的運用相對薄弱

智能化技術(shù)的實踐運用使滑坡地質(zhì)災(zāi)害中物探技術(shù)的應(yīng)用更具靈活性，使數(shù)據(jù)獲取與處理等環(huán)節(jié)更具科學(xué)規(guī)則。實踐表明，部分技術(shù)單位過度側(cè)重對滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察過程的控制，未能夠從更加寬廣的視野將智能化物探技術(shù)方法與地質(zhì)勘察過程緊密結(jié)合起來，難以對失真的部分勘察數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除去偽，所構(gòu)造形成的勘察數(shù)據(jù)模型曲線停留在淺層次意義上。此外，由于智能化技術(shù)運用不充分，滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察的相關(guān)數(shù)據(jù)共享程度較低。

4.3 勘察效果評價缺失

如何選擇科學(xué)有效的勘察效果評價體系，對物探技術(shù)方法的實踐應(yīng)用效果進(jìn)行精準(zhǔn)評價分析，查找整個勘察過程中的短板與不足，向來都是物探技術(shù)應(yīng)用實踐中的難題所在。從當(dāng)前現(xiàn)狀來看，部分物探技術(shù)應(yīng)用過程，未能建立系統(tǒng)性的滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察效果評價體系，所形成的勘察結(jié)果系統(tǒng)性與層次性不足，不能夠全面掌握與查找滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察方法的薄弱之處，各類潛在影響因素的彼此作用更為突出，理應(yīng)通過更為科學(xué)有效的方式予以強(qiáng)化評價。

5 優(yōu)化提升物探技術(shù)的應(yīng)用成效的方法對策探討

5.1 細(xì)化完善物探技術(shù)規(guī)則方法體系

結(jié)合目標(biāo)勘察區(qū)域的實際特點及相關(guān)技術(shù)規(guī)范，持續(xù)細(xì)化完善物探技術(shù)規(guī)則方法體系，為滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察具體方案的形成提供基礎(chǔ)性依據(jù)，防止物探技術(shù)應(yīng)用過程的盲目性與隨意性。對以往物探技術(shù)規(guī)則方法進(jìn)行梳理完善，對于其中不符合滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察實際需求的規(guī)則方法進(jìn)行修訂，避免物探技術(shù)在實際執(zhí)行過程中的部分偏差問題，充分提高物探技術(shù)所獲取數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性與客觀性。依托于完善的物探技術(shù)規(guī)則方法體系，理順滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察各個環(huán)節(jié)的順序關(guān)系，配置性能穩(wěn)定與功能良好的勘察技術(shù)設(shè)備儀器，并對其狀態(tài)進(jìn)行校正，提高其勘察數(shù)據(jù)信息的獲取效率，充分提高物探技術(shù)的現(xiàn)實應(yīng)用價值。

5.2 積極引入智能化技術(shù)方法

為物探技術(shù)的應(yīng)用配置更為先進(jìn)智能的勘察軟件平臺，搭建形成基于計算機(jī)技術(shù)與軟件技術(shù)的物探技術(shù)應(yīng)用平臺，將滑坡地質(zhì)災(zāi)害數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件平臺，對相關(guān)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行仿真建模，使各類分散的勘察數(shù)據(jù)信息清晰直觀地展現(xiàn)出來。通過智能化技術(shù)的運用，可在極大程度上杜絕各類潛在干擾因素的影響，提高滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與客觀性，防止出現(xiàn)不必要的物探技術(shù)性謬誤。對各類勘察數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)處理，以圖形化的形式將物探技術(shù)的應(yīng)用流程等進(jìn)行展現(xiàn)，使滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察更具效率性，破解傳統(tǒng)技術(shù)環(huán)境下滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察的疑難問題，促進(jìn)物探技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)代化發(fā)展趨向。

5.3 科學(xué)評價物探技術(shù)的應(yīng)用效果

選擇最具代表性的評價指標(biāo)，構(gòu)建具有明確指向的評價體系，對物探技術(shù)在滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察中的應(yīng)用成效進(jìn)行評價分析，形成相應(yīng)的評價分析報告，準(zhǔn)確體現(xiàn)與反映物探技術(shù)在實踐應(yīng)用中的不足之處，進(jìn)而在后期滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察實施中予以規(guī)避。在物探技術(shù)應(yīng)用效果評價中，應(yīng)最大限度的做人為主觀傾向的干預(yù)，充分確保物探技術(shù)評價結(jié)果的參考價值。定期組織物探技術(shù)人員參加專項培訓(xùn)與學(xué)習(xí)，由業(yè)內(nèi)專業(yè)人士為其講解新形勢下物探技術(shù)的基礎(chǔ)理論方法，熟練掌握滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察的各項專業(yè)技能，并強(qiáng)化其專業(yè)意識與質(zhì)量意識。有效吸收運用物探技術(shù)的新方法，將其轉(zhuǎn)換為提升滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察工作的有效動力，真正將物探技術(shù)的運用提升到更高水平。

6 結(jié)語

綜上所述，物探技術(shù)的核心優(yōu)勢作用決定了其在滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察中的關(guān)鍵地位。因此，技術(shù)人員應(yīng)立足物探技術(shù)的客觀特點，密切分析與把握滑坡體的工程地質(zhì)特性，創(chuàng)新物探技術(shù)的運用規(guī)則流程，不斷總結(jié)物探技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗，破除傳統(tǒng)地質(zhì)災(zāi)害勘察技術(shù)條件的束縛與限制，有效提升物探技術(shù)的整體應(yīng)用價值奠定基礎(chǔ)，為全面提升滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘察質(zhì)量貢獻(xiàn)力量。