瞬態面波法在滑坡勘察中的應用分析

佘 浩

湖南省地質礦產勘查開發局四〇二隊，湖南長沙 410000

作為常見的地質災害之一，產生滑坡的主要原因是邊坡的結構在重力和水的影響下，產生了失穩破壞。為了有效避免滑坡等地質災害的產生，需要對滑坡體的構造和成分進行詳細的勘查，了解各巖石層的狀態和特征。隨著科學技術的發展，瞬態面波法得到了不斷的完善，在滑坡勘察中的應用日漸廣泛。因此，分析研究瞬態面波法在滑坡勘察中的應用具有重要的現實意義。

1 瞬態面波勘探的原理

1.1 瞬態面波方法理論基礎

面波的頻散特性、介質中傳播速度，會受到不同巖土介質不同物理力學性質的影響。如圖1即為多道瞬態面波法現場工作方法示意圖。在同一個彈性介質當中，從表面到內部，面波的水平振幅、垂直振幅都會發生指數式的衰減，而其主要能量都集中一個波長范圍內。因此，可以通過相同波長的瞬態面波特性，對地層水平方向的變化進行勘察；通過不同波長的瞬態面波特性，對地層垂直方向的變化進行勘察。尤其是在層狀介質狀態下，面波的速度，隨著頻率的變化而呈現函數性的變化規律。

圖1 多道瞬態面波法現場工作方法示意圖

1.2 瞬態面波剖面法特點

在應用瞬態面波時，通過對坡面上的面波點頻散曲線信息進行收集、匯總和整理，最終合成而為二維空間物性，使其能夠反應勘察區域的底層彈性結構特征，該類圖形就是面波剖面地層彩色影像圖。它集中體現了各個孤立的面波點的相關性，形象的反映了當前勘察區域的滑坡地質結構特點，為后期進行滑坡地層結構的劃分，提供了理論依據。此外，借助剖面影像圖，可以對收集到的相關資料，進行定量地質解釋，并科學合理的評價當前各巖土層工程的地質情況，最后根據CAD制圖軟件，繪制出該地區地質的剖面圖，為滑坡工程的治理提供形象的理論支持。

2 瞬態面波在滑坡勘察中的具體應用

某城市電纜廠房的東北部，存在中型深層滑坡。該處滑坡區域長度約為230m，寬度約為210m，高度約為80m，其還發育順層淺層滑坡。根據之前的地質勘察資料表明，工程滑坡區域的底層主要為泥巖和粉砂巖結構。上面覆蓋了第四系坡殘積土。一般情況下，滑坡的滑動面在巖面或者基巖的軟弱夾層中發育，且可能存在多層滑動面。為了更好地掌握該地區的滑坡面發育區域，本工程采用瞬態面波法進行滑坡的勘察。

2.1 現場瞬態面波法進行滑坡勘察

（1）測線布設：為了更好地探測該區域的滑坡面分布情況，共設置了6條沿著滑動方向的探測線。除了與鉆探相重疊的4條物探測線之外，還在滑坡體的兩側分別布置了一條物探測線。管波測井的位置設置在了L00測線鉆孔（共計4個，分別為YJZK1、YJZK2、YJZK3、YJZK4）和LO1測線鉆孔上（ZK10）。在測量過程中，地形圖的比率采用1：1000的比率，并對控制點和鉆探點進行精準的放線。物探測點則是利用測繩、皮尺進行布置。

（2）儀器設備：本工程采用的淺層地震儀為重慶地質儀器廠生產的DZQ48型號，具有瞬時浮點信號增強功能。完全滿足本工程滑坡區域的勘察需要。對于橫波檢波器則選用COJ—P28型，面波檢波器選用CDJ—Z2.5型。

（3）工作方法：在進行勘察過程中，設置相鄰道間的距離為2m，偏移距離約為15～25m。對于數據采用間隔的時間時0.031ms。采用標貫錘進行滑坡勘察的激發工作，對每一個排列，采用一個面波點進行計算。為了確保采集到的面波和能量強度符合要求，避免受到外界因素的干擾，應在施工現場實施監控，并對可能存在的問題，及時采取重測的方式進行數據的重新采集。經過野外的工作采集，共計獲得原始記錄196張，全部符合勘察要求。

2.2 資料的處理、分析與解釋

2.2.1 資料的處理

將處于同一條測線上的數據文件導入到面波等速度剖面處理軟件中，并對各測點的數據進行初步的處理，并將各測點的地面剖面位置坐標輸入到軟件系統中。此時，軟件系統會根據相關數據，生成面波速度影像剖面，并根據對該區域的鉆探資料以及其他相關資料，進行地質解釋剖面圖的繪制工作。

2.2.2 分析與解釋

根據不同測線所獲得面波速度影像剖面圖，經過面波等速度剖面處理軟件的分析和解釋，如表1所示。

表1 瞬態面波法測點數據分析與解釋

（1）通過對以上測點所得到的數據進行分析，在面波波速范圍為300～600m/s的區域，存在向下彎曲的凹槽，通過對各個測點的剖面的基巖面的風化凹槽結合分析，發現其呈現帶狀分布，初步判斷可能為該工程區域的地質軟弱區域。

（2）利用瞬態面波法所勘察的區域主要存在兩個弧形帶，分別是區域的主滑動面、次滑動面。

2.3 工作成果分析

（1）巖土分層：根據上述的物探結果，可以初步將該區域的巖土層分為4個層面。第一層為土層，主要位于滑坡的表面，且面波的波度最低，大約為40～300m/s；第二層為為強風化層，處于土層的下方，面波的波度約為300～600m/s，該層的主要管波表現為速度較低，呈現不均勻分布；第三層為中風化層，位于強風化層的下方，表現為節理裂隙發育；第四層位微風化層，面渡波速較高，基本上在1200m/s以上。

（2）軟弱帶：根據物探結果發現，該區域存在基巖風化凹槽，可以清楚的在圖3中看到3條軟弱帶，其中有2條貫穿6條剖面。

（3）滑動面：根據瞬態面波法所勘察的結果，對本場地區域進行了滑坡的勘察，初步推斷出可能存在兩個滑動面。其中主滑動面呈現弧狀分布，位于強風化層和中微風化層之間，部分區域穿過了軟弱帶。其在面波速度影像剖面上，表現為波速大約在700～800m/s的弧形洼槽基巖面；次滑動面則分布在強風化層的軟弱帶中，距離地表較近，呈現弧狀分布。

3 結語

綜上所述，隨著瞬態面波法的日漸成熟，在滑坡勘察中的應用也越來越廣泛，相比較傳統勘察方法更加快捷，結果更加準確有效。因此，相關工作者應當積極提升自身的專業素質能力，充分掌握瞬態面波法的應用要點，準確在工程項目中對滑坡等地質災害勘察，推動我國社會主義經濟的可持續發展。