高密度電法在滑坡群地質(zhì)災(zāi)害勘查中的應(yīng)用

劉飛

(核工業(yè)二九○研究所，廣東韶關(guān) 512026)

0 引言

我國(guó)是一個(gè)多山的國(guó)家，地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，其中滑坡和崩塌類地質(zhì)災(zāi)害等最為常見(jiàn)。每年梅雨季節(jié)是災(zāi)害高發(fā)期，一旦發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，其影響范圍廣、防治難度大，會(huì)嚴(yán)重?fù)p害社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生命財(cái)產(chǎn)及安全[1-8]。因此，對(duì)崩塌、滑坡等地災(zāi)防治的研究與防治意義重大，既保證崩滑發(fā)生前發(fā)出災(zāi)害預(yù)警，又保證崩滑發(fā)生后及時(shí)進(jìn)行治理。

高密度電法是一種較快捷、高效和精確的物探方法，它可以重疊布設(shè)電極于測(cè)點(diǎn)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和拼接，是一種較為理想的淺層物探方法[9-15]。本次研究選擇某廠區(qū)西側(cè)的滑坡群，共3處滑坡和1處崩塌，布設(shè)了4條高密度電法測(cè)線，采用溫納裝置。通過(guò)數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理和反演解釋，對(duì)地下幾十米內(nèi)地層進(jìn)行了推斷。再通過(guò)與鉆孔資料對(duì)比驗(yàn)證，得出本次高密度電法效果較好。

1 高密度電阻率法探測(cè)原理

高密度電阻率法利用地下不同電性異常體在供電電場(chǎng)作用下，產(chǎn)生不同的電位場(chǎng)分布。在電位場(chǎng)范圍內(nèi)測(cè)量地面一定距離的兩點(diǎn)間電位差ΔUMN或某一點(diǎn)電位UM，根據(jù)公式ρs=K·ΔUMN/I或ρs=K·UM/I，(K為探測(cè)裝置系數(shù)，I為供電電流)即可得到視電阻率值，從視電阻率的剖面分布及變化規(guī)律可推斷地下電異常體的分布情況。

高密度電阻率法的工作方法如圖1所示，首先在測(cè)線上等間距布設(shè)好一定數(shù)量的電極，通過(guò)電纜線將電極與儀器連接上。儀器可自動(dòng)等量移動(dòng)測(cè)點(diǎn)和變換供電極距、測(cè)量極距，進(jìn)而完成整條測(cè)線的探測(cè)工作。與常規(guī)電阻率法相比，高密度電阻率法具有成本低、效率高、信息豐富、解釋便捷等優(yōu)點(diǎn)。

圖1 溫納剖面法探測(cè)原理示意圖

2 測(cè)區(qū)概況

本次勘查滑坡群位于韶關(guān)市某廠區(qū)西側(cè)，共3處滑坡(分別記作HP1、HP2和HP3)和1處崩塌(記作BT1)，測(cè)區(qū)范圍示意圖見(jiàn)圖2、圖3。滑坡群一旦出現(xiàn)失穩(wěn)，將危及滑坡群前緣坡腳廠區(qū)的安全。勘查區(qū)屬丘陵地貌區(qū)，邊坡主要為人工邊坡，坡度約為20°～40°，植被主要以松樹(shù)、灌木和雜草為主。

圖2 HP1、BT1測(cè)區(qū)范圍示意圖

圖3 HP1、BT1、HP2和HP3測(cè)區(qū)范圍示意圖

2.1 HP1特征

滑坡主滑動(dòng)方向130°，長(zhǎng)約91 m，寬約238 m，前后緣高差約30 m，滑坡后緣陡坎約1.1 m。滑坡體因變形破壞較大、土體較多，且滑坡體北側(cè)前緣為廠區(qū)，為減小滑動(dòng)土體對(duì)廠區(qū)的威脅，對(duì)滑坡體北側(cè)坡表松散土體進(jìn)行了人工清理，形成了不規(guī)則的三級(jí)邊坡；滑坡體南側(cè)坡表松散土體未進(jìn)行清理，前緣土體已覆蓋坡腳水溝。根據(jù)鉆探取心資料、滑坡變形破壞特征及滑坡微地貌形態(tài)綜合分析，滑動(dòng)面應(yīng)位于全風(fēng)化泥巖層中，滑動(dòng)面平均深度4～6 m，滑坡體物質(zhì)組成為殘坡積土和全風(fēng)化泥巖，平均厚度約為5 m，體積約6.8×104m3，屬淺層大型土質(zhì)滑坡。

2.2 BT1特征

該崩塌主要因?yàn)槿斯ら_(kāi)挖坡腳產(chǎn)生，巖質(zhì)邊坡整體穩(wěn)定性較好。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)有一小型褶皺構(gòu)造，受該構(gòu)造影響局部巖體十分破碎。表層裸露主要為強(qiáng)風(fēng)化砂巖層，局部夾有泥質(zhì)頁(yè)巖、炭質(zhì)頁(yè)巖和泥巖，巖層產(chǎn)狀為70°，∠65°，發(fā)育有多組結(jié)構(gòu)面。結(jié)構(gòu)面1產(chǎn)狀為190°，∠40°，間距5～20 cm，延伸長(zhǎng)度為10～50 cm；結(jié)構(gòu)面2產(chǎn)狀為280°，∠40°，間距15～25 cm，延伸長(zhǎng)度為20～40 cm。根據(jù)鉆探取心資料和崩塌的變形破壞特征分析，潛在的崩塌體為強(qiáng)風(fēng)化砂巖層，其平均厚度約為1～2 m，體積約300 m3，屬小型巖質(zhì)崩塌。

2.3 HP2特征

該坡體中部較裸露，可見(jiàn)有全風(fēng)化泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，局部夾有煤線露頭，巖層產(chǎn)狀60°，∠45°。HP2滑坡體受滑動(dòng)變形影響，坡表土體支離破碎，有多處發(fā)生淺表層次級(jí)滑動(dòng)小型滑坡，部分淺表層的土體已完全滑落脫離母體。前緣局部排水溝已被滑坡體掩埋，坡腳抗滑樁有輕微變形。根據(jù)鉆探取心資料、滑坡變形破壞特征和滑坡微地貌形態(tài)綜合分析，滑動(dòng)面應(yīng)位于全風(fēng)化泥巖層中，滑動(dòng)面平均深度4～6 m，滑坡體物質(zhì)組成為殘坡積土、全風(fēng)化泥巖，其平均厚度約為5 m，體積約8.6×104m3，屬淺層大型土質(zhì)滑坡。滑坡體在地表水集中入滲、人類活動(dòng)及降雨等作用下，將會(huì)發(fā)生進(jìn)一步變形破壞。

2.4 HP3特征

由于人類活動(dòng)開(kāi)挖坡腳而形成，受滑坡變形影響，坡腳水溝出現(xiàn)局部變形和破壞。滑坡主滑方向約為90°，后緣有明顯錯(cuò)落的陡坎，坡向和巖層傾向斜交。滑坡經(jīng)過(guò)多次滑動(dòng)變形，滑坡體整體較松散，坡體中后部可見(jiàn)四級(jí)錯(cuò)臺(tái)，錯(cuò)臺(tái)呈圈椅狀，近平行于滑坡后緣圓弧發(fā)育，錯(cuò)臺(tái)高50～80 cm，延伸長(zhǎng)度4～6 m，表明滑坡體表面發(fā)育有多個(gè)次級(jí)滑動(dòng)，坡體表面和前緣的植被受滑坡滑動(dòng)變形影響發(fā)生傾斜。根據(jù)鉆探取心資料、滑坡變形破壞特征和滑坡微地貌形態(tài)綜合分析，滑動(dòng)面應(yīng)位于全風(fēng)化泥巖層中，滑動(dòng)面平均深度約5～7 m，滑坡體物質(zhì)組成為殘坡積土、全風(fēng)化泥巖，屬淺層中型土質(zhì)滑坡。

3 成果資料解釋及鉆孔驗(yàn)證

從圖4和圖5可以看出視電阻率曲線從上到下遞減變化，呈現(xiàn)出淺部中高阻，深部低阻的分布特征，根據(jù)區(qū)內(nèi)鉆探資料，HP1和HP3區(qū)域淺部為粉質(zhì)黏土，深部為強(qiáng)風(fēng)化泥巖，屬極軟巖；BT1區(qū)域淺部為強(qiáng)風(fēng)化砂巖，深部為粉質(zhì)黏土；HP2區(qū)域局部夾有煤線露頭，其電阻率值相對(duì)其他地方更低。

圖4 高密度電法等值線視電阻率圖

圖5 高密度電法反演成果圖

由于地表水下滲后，集中在滑坡體下部，故呈現(xiàn)淺部高阻，深部低阻的特征。由此推測(cè)，在人類活動(dòng)及降雨等因素影響下，坡體底部將會(huì)優(yōu)先發(fā)生變形破壞，進(jìn)而引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。

4 結(jié)語(yǔ)

本次工作采用高密度電阻率法對(duì)滑坡群進(jìn)行探測(cè)，取得了較好的效果。反演剖面圖揭示了滑坡群“淺部高阻，深部低阻”分布特征。此外，高密度電法對(duì)于滑坡群探測(cè)是一種較為可靠的方法，可作為滑坡類地質(zhì)災(zāi)害防治研究的一種手段，具有重要的實(shí)際參考價(jià)值。