高密度電法在某高速邊坡滑坡體勘察中的應(yīng)用研究

張海波 王國群

摘 要 滑坡是一種常見的地質(zhì)災(zāi)害。高密度電法可以快速有效取得滑坡體的重要信息，多條剖面結(jié)合能對(duì)滑坡體的三維形態(tài)進(jìn)行推斷構(gòu)建，為預(yù)防和治理滑坡提供資料。

關(guān)鍵詞 滑坡;高密度電法;勘察

前言

滑坡是一種常見的地質(zhì)災(zāi)害，滑坡運(yùn)動(dòng)會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)物、道路、生命線工程造成嚴(yán)重?fù)p害，給人民生命財(cái)產(chǎn)造成巨大損失，有的甚至是毀滅性的災(zāi)難。滑坡的產(chǎn)生與地質(zhì)作用及地質(zhì)環(huán)境變化有關(guān)。地球物理方法可以取得有關(guān)滑坡體的重要信息，對(duì)滑坡體的規(guī)模及成因做出有效的評(píng)價(jià)，為防治滑坡提供依據(jù)。

滑坡是土、巖石或者兩者混合物在滑動(dòng)面上發(fā)生的沿邊坡向下的運(yùn)動(dòng)。一般滑坡面為巖土分界面或者土層分界面，分界面兩側(cè)的電阻率差異存在明顯，為開展高密度電法提供了較好的地球物理前提。本文以延安某高速路邊滑坡為例，介紹了高密度電法在滑坡勘察中的應(yīng)用效果[1]。

1 高密度電法簡介

高密度電法又稱高密度電阻率法，是以巖石的電阻率差異為基礎(chǔ)，觀測和研究人工電場的變化和分布規(guī)律，從而解決地質(zhì)問題的一種勘探方法。它采用了多電極高密度一次布極并實(shí)現(xiàn)了跑極和數(shù)據(jù)采集的自動(dòng)化，因此相對(duì)常規(guī)電阻率法來說，它具有許多優(yōu)點(diǎn)：①由于電極的布設(shè)是一次完成的，測量過程中無須跑極，因此可防止因電極移動(dòng)而引起的故障和干擾;②在一條觀測剖面上，通過電極變換或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換可獲得多種裝置的ρs斷面等值線圖;③可進(jìn)行資料的現(xiàn)場實(shí)時(shí)處理與成圖解釋;④成本低、效率高。本次高密度電法測量使用的儀器為重慶產(chǎn)的WDA-1型多功能數(shù)字直流電法儀，工作中同剖面使用了四極α排列溫納裝置（AMNB）和三極裝置（AMN）、三極裝置（BMN）等不同裝置采集數(shù)據(jù)，對(duì)不同裝置采集的斷面進(jìn)行了分析對(duì)比。

2工區(qū)概況

本文所述滑坡，位于延安某地，屬砂頁巖地貌，由于流水剝蝕，地形起伏較大，山坡自然坡度30°左右，地面高程930～1015m。地層主要為泥巖、砂巖互層，上覆厚層黃土，地層傾角7°-10°較平緩[2]。

3應(yīng)用效果

3.1 工作布置

本次工作所勘察的滑坡體已經(jīng)發(fā)生輕微滑動(dòng)，高速路部分地段路基肉眼可觀察到形變，為防止滑坡產(chǎn)生更大破壞，本次工作需查明滑坡體具體形態(tài)范圍，滑坡面埋深，為其治理提供依據(jù)。因滑坡體位于高速路邊，工作布置受高速路走向影響較大，根據(jù)現(xiàn)場地形條件及滑坡體勘察任務(wù)，本次工作布設(shè)WT01、WT02、WT03（見圖1）三條剖面，其中WT01垂直山坡走向平行高速路布設(shè)，WT02、WT03沿山坡走向布設(shè)。

3.2 數(shù)據(jù)處理

測量過程中，通過手簿顯示的電阻率斷面圖隨時(shí)監(jiān)視觀測結(jié)果。測量結(jié)果用軟件（Res2dinv）進(jìn)行反演處理，為消除地形影響，使用野外實(shí)測地形高程數(shù)據(jù)進(jìn)行了垂向地形改正，反演過程均帶地形反演計(jì)算，最后輸出二維自動(dòng)反演電阻率彩色斷面圖。

3.3 成果解釋

據(jù)本區(qū)地質(zhì)資料及前期調(diào)查，滑坡體滑動(dòng)面為第四系與中風(fēng)化砂巖界面。黃土覆蓋層電阻率范圍：30Ω·m-100Ω·m;砂巖風(fēng)化層電阻率范圍：ρ=50Ω·m-400Ω·m。結(jié)合電阻率特征及反演斷面圖，進(jìn)行推斷解釋[3]。

（1）WT01剖面

圖2為WT01剖面電阻率反演斷面及推斷解釋結(jié)果。該剖面整體電阻率呈低阻，電阻率小于500Ω·m。淺層有一層電阻率小于45Ω·m的連續(xù)低阻體，深度起伏變化較大，根據(jù)前期施工鉆孔，該低阻異常界面與鉆孔揭露滑坡體前沿基本吻合，推測該界面為滑動(dòng)面。根據(jù)電阻率差異推斷了強(qiáng)風(fēng)化砂巖與中風(fēng)化砂巖界面。WT01剖面有已知鉆孔控制，推斷結(jié)果較可靠，為WT02、WT03剖面的推斷解釋提供了參考依據(jù)。

（2）WT02剖面

圖3為WT02剖面電阻率反演斷面及推斷解釋結(jié)果。該剖面0～130m淺層有一層電阻率小于50Ω·m的連續(xù)低阻體，整體位于標(biāo)高915～950m，厚度約25m，結(jié)合WT02剖面成果，推斷該低阻體為滑坡體，根據(jù)電阻率差異推斷了滑坡面形態(tài)。根據(jù)電阻率差異，推斷130～200m段標(biāo)高920～960m為節(jié)理發(fā)育含水破碎帶;滑坡體下伏為泥巖、泥質(zhì)砂巖互層;破碎帶上方為中風(fēng)化砂巖。

（3） WT03剖面

圖4為WT03剖面電阻率反演斷面及推斷解釋結(jié)果。該剖面0-150m淺層有一層電阻率小于50Ω·m的連續(xù)低阻體，整體位于標(biāo)高915-970m，厚度為10-25m，結(jié)合WT02剖面成果，推斷該低阻體為滑坡體，根據(jù)電阻率差異推斷了滑坡面形態(tài)。根據(jù)電阻率差異，推斷70～110m段標(biāo)高900～930m為節(jié)理發(fā)育含水破碎帶;滑坡體下伏為中風(fēng)化砂巖[4]。

4結(jié)束語

本次勘察WT01剖面有已施工鉆孔，根據(jù)已施工鉆孔及反演斷面推斷解釋了該剖面滑坡面形態(tài)，為后續(xù)兩條剖面推斷解釋提供了參考依據(jù)。WT02、WT03剖面推斷了滑坡體及滑坡面形態(tài)，同時(shí)推斷了兩處節(jié)理發(fā)育含水破碎帶。后經(jīng)稀疏鉆孔驗(yàn)證，WT02、WT03剖面推斷的滑坡面埋深較為準(zhǔn)確，根據(jù)三條剖面推斷結(jié)果，構(gòu)建了滑坡體的三維形態(tài)，為滑坡的治理提供了可靠的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 謝尚平，熊章強(qiáng)，易清平，等.淺層地震和高密度電法在滑坡體勘察中的應(yīng)用[J].東華理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2004（4）：361-364.

[2] 李世峰，金瞰昆，周俊杰.資源與工程地球物理勘探[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008：87.

[3] 馬董偉.綜合物探方法在滑坡勘察中的應(yīng)用[J].工程地球物理學(xué)報(bào)，2019，16（2）：238-242.

[4] 李金銘.地電場與電法勘探[M].北京：地質(zhì)出版社，2009：198.