某鉛鋅礦山體滑坡勘察綜合物探方法的應用

陳 權，賀檢橋，杜春龍

（湖南省煤田地質局物探測量隊，湖南 株洲 412003）

山體滑坡地質災害是指在自然或人為的因素條件下形成。山體滑坡地質災害是困擾工程建設的主要工程地質問題之一，直接威脅著人們的生命和財產安全。如何有的放矢的對滑坡體進行治理，需進行必要對滑坡體進行勘察，物探手段尤其重要，為山體滑坡地質災害的治理提供科學依據。

李彥華應用綜合物探方法在泰井高速公路滑坡調查的應用，主要研究了滑坡出現的表象，如部分礦體內的應力分布失衡，引發巖土層順著其中一個軟弱帶快速向下滑動，出現明顯的斷裂帶面[1]。戚筱俊在古滑坡復活實例分析為滑坡體的滑動面也稱軟弱結構面，主要是因為與滑坡體及下伏邊坡基床相比，該結構較為松散，并且通常含水量和含泥量也比較高，因此較周圍會表現出明顯的低電阻率的特征[2]。正是由于在地球物理特征方面，電阻率存在差異，代濤對滑坡滑動面的區域分布情況采用了高密度電阻率法進行分析[3]。同時將多種物探方法相結合方式，如瞬變電磁法、地震映像法配合高密度電阻率法的使用。通過研究地層視電阻率和彈性波特征，可以對災害地質體縱、橫向發展形態和規模進行有效分析解釋，得到明確的滑動面相關信息，為山體滑坡地質災害防治提供可靠的工程地質依據。本文結合某鉛鋅礦山體滑坡勘察為例，分別采用高密度電阻率法、地震映像法和瞬變電磁法綜合物探勘探手段實例進行應用研究。

1 某鉛鋅礦山滑坡區地質及地球物理特征

某鉛鋅礦山地表第四系為粉質粘土，黃褐色，硬可塑，稍有光澤，主要成分為粉粘粒，含有少量鐵錳質結核及砂巖碎石，碎石含量約為20%，粒徑約為2cm～8cm，上部含有少量植物根系。第四系的視電阻率值變化范圍較大，變化范圍為n.10～n.102Ω.m，視電阻率一般值為60Ω.m～80Ω.m。彈性波速Vp一般值為600m/s～800m/s。泥盆系錫山礦組（中至厚裝石英砂巖、夾粉砂巖）的視電阻率一般值為400Ω.m～600Ω.m，完整基巖彈性波速Vp一般值為3500m/s～4000m/s。滑動面含水性不同，與上下巖層相比，滑動面及裂隙發育帶由于含水較豐富，其視電阻率值較低，一般值為80Ω.m～200Ω.m。滑動面不含水時，與上下巖層相比一般表現為高阻，視電阻率ρs一般值為600Ω.m～800Ω·m。

綜上所述，滑坡體與下伏基巖（砂巖）之間存在明顯的電性、波速差異，具備開展地面物探工作的條件。

2 物探方法選擇

根據某鉛鋅礦工作區場地地形、地質條件、滑坡體與下伏基巖之間物性差異特征，采用了高密度電阻率法、淺層地震映像法和瞬變電磁法等綜合方法進行施測可取得滿意地質效果。

2.1 高密度電阻率法

高密度電阻率法是將電測探法與電剖面法集中起來進行應用的一種勘探方式，在電場的作用下，可以判斷出電流的傳播規律，對礦山地質結構勘探提供了理論依據。

在某鉛鋅礦露天開采實地探測時，將多根電極快速完成布設，各個電極可當成供電電極使用，同時亦可以當成測量電極進行使用。使用電測儀和多路電極轉換開關完成地質勘測數據的快速收集，在每一個固定位置的電極進行移動實現對勘測數據的采集，隨著極距加大，探測范圍和深度相應擴大，從而可進行更大范圍的探測。

高密度電阻率法采用儀器WGMD-9超級高密度電阻率法系統,根據探測目的體深度及范圍大小，布置電極數為60～120個，電極距為2m～4m，采用溫納裝置(α裝置)采集16層。數據采集中供電電壓為360V，脈沖類型為方波，長度為1s，自電補償±3V。

2.2 地震映像法

地震映像是基于反射波法中的最佳偏移距技術發展起來的，這種方法可以利用多種地震波作為有效波來進行探測，也可根據探測目的要求僅采用一種特定的地震波作為有效波。

地震映像法的主要特點有：數據采集速度較快，但抗干擾能力弱，勘探深度有限；地震映像法在資料處理過程中不需要進行校正處理，節省了資料處理時間，避開了動校正對淺層反射波的拉伸、畸變影響，可以使反射波的動力學特征全部被保留，地震記錄的分辨率不會受影響；地震映像法在資料解釋中可以利用多種地震波的信息；在探測目的較單一、只需研究橫向地質變化的情況下，地震映像法效果較好，而探測目的層較多時，不易確定最佳偏移距；由于每個記錄道都采用了相同的偏移距，地震記錄上的時間變化主要為地下地質體的反映，這給資料解釋帶來極大的方便，可直接對資料進行數字解釋，如頻譜分析、相關分析等[4]。

地震映像法采集系統及參數為：單道60Hz縱波檢波器接收、2m～3m道距、6m偏移距、0.2ms～0.5ms采樣率，采樣長度2048或4096個采樣點，人工重錘激發，SE2404EI工程地震儀采集。

2.3 瞬變電磁法

瞬變電磁法的工作方法多種多樣，本次電法勘探選用地面瞬變電磁重疊回線裝置，重疊回線在一定的范圍內線框越小，其體積效應也越小，其橫向直、縱向分辨率也愈高[5]。

3 數據處理與成果分析解釋

3.1 高密度電法數據處理與解釋

高密度電阻率法數據處理及解釋，遵循從已知到未知，根據視電阻率等值線的疏密程度、連續性、電阻率值高低等，并結合區內地質調查、鉆探等已知資料，統計分析區內物性特征，綜合判定滑坡體等不良地質體。

通過對高密度電阻率法異常特征進行整體定性，在定性分析解釋的基礎上利用專業數據處理軟件再進行定量解釋，從而較好地劃定了工作區內不良地質體的分布情況。

3.2 地震映像法數據處理與解釋

對地震映像法數據資料處理及解釋流程：炮時校正-道數據編輯-置道頭-二維濾波-振幅平衡-切除-濾波-剖面繪制，主要是根據波組對比理論完成的，根據較為突出的反射相同軸區域標定反射層，可提高室內資料處理解釋工作效率，在某些固定深度位置區域進行速度標定，并進行時-深轉換，根據已有地質鉆探資料對測區內的數據進行標記或修改，完成地電剖面圖的繪制。針對反射波的相位、振幅、頻率等變化情況進行分析，以獲得探測范圍內的物探解譯成果。

3.3 某鉛鋅礦滑動面的綜合推斷解釋

從圖3中可見：DF1測線高密度電阻率法和S1測線瞬變電磁法剖面圖上可知，低阻異常帶或等值線稀密不均勻較為明顯，推測為滑動面位置及埋深，其覆蓋層厚度為2m～8m，視電阻率為60Ω.m～80Ω.m。下伏完整的基巖視電阻率為400Ω.m～600Ω.m ，DZ1測線地震映像法時間剖面圖上可知，地震反射波同相軸不連續變化大，呈“v”字形反應，60m～100m，135m～160m處、時間80ms～220ms地震波能量有較強的反射,推測為滑動面位置及埋深，其它位置視電阻率等值線較平滑，地震波反射同相軸無拱形反射弧出現,表明無滑動面的存在。

通過高密度電阻率法、地震映像法和瞬變電磁法的綜合分析，得出了物探綜合解釋地質斷面圖，后進行鉆孔驗證，效果較好。

圖1 DF1測線高密度電阻率法剖面圖

圖2 DZ1測線地震映像法時間剖面圖

圖3 S1測線瞬變電磁法剖面圖

圖4 物探綜合解釋地質斷面圖

4 結語

本文以某鉛鋅礦因開采形成的山體滑坡勘察為例，采用綜合物探方法：高密度電阻率法、地震映像法和瞬變電磁法，查明并圈定了工作區滑坡體的規模、滑動面的發育形態。通過鉆孔驗證，表明綜合地球物理勘探具有快捷、經濟、全面的特點，在滑坡等地質災害勘探和治理過程中具有較強指導意義。