滑坡工程地質水文地質勘察中物探技術的應用

摘要：滑坡工程是土建領域非常重要的工程項目，在工程項目推進過程中，需要進行水文地質勘察，了解施工現場區域范圍內的地質條件、地質特點、地下水等基本情況。在水文地質勘察業務中，需要運用大量勘探技術，其中，以物探技術應用范圍最為廣泛，水文地質勘察效果比較突出，能夠準確了解施工現場地下水系統的基本情況，判斷地下水運動規律，查明水文地質的變化規律，從而確定滑坡工程的具體施工方案，保證工程項目整體施工質量處于最優，延長工程項目的使用壽命，避免出現不必要的病害問題。基于此，文章對滑坡工程地質以及水文地質勘察進行了簡要分析，探究了水文地質勘察中的物探技術，并對物探技術的實際應用路徑展開了探討。

關鍵詞：滑坡工程；地質勘察；水文地質；物探技術；地下水

中圖分類號：TD12 文獻標志碼：A

0 引言

近年來，隨著我國社會整體高速發展，在城市建設過程中，往往需要借助水文地質勘察技術的力量，實現對滑坡工程的地質勘察任務。當前，我國水文地質勘察技術已經逐漸淘汰了傳統水文地質勘察技術，對于物探技術的應用比較廣泛，電法勘察、測溫勘察等物探勘察技術應用頻率相對偏高。物探技術能夠比較準確、直觀、詳細地將水文地質情況以文字、數據、圖形等方式呈現出來。為了能夠進一步提升物探技術在滑坡工程水文地質勘察中的應用效果，提高技術人員對于物探技術的掌握水平，應當持續深入研究物探技術在水文地質勘察中的推廣與應用。

1 滑坡工程地質簡述

1.1 滑坡地質形成條件

滑坡是一種比較特殊的地質活動情況，主要是指在斜坡面的土壤或巖體結構，在外力介入等因素的影響下，沿著斜面整體滑動的現象。滑坡通常發生在地質結構比較松軟的區域，有可能出現在松散土層中，但也有可能發生在結構不穩定的巖石層或“巖土”層結構中。滑坡通常移動速度比較慢，有時候數月才向下滑動幾厘米，但在強降雨或周圍地質結構發生改變時，有可能加快滑坡速度，這也是滑坡容易引起重特大人員傷亡和財產損失的重要因素^［1］。

滑坡的類型比較多，例如，旋轉滑坡、平移滑坡、塊體滑坡、落石、山體崩塌、泥石流、巖屑崩落、土流、蠕滑、橫向彈裂等，都是比較常見的滑坡地質類型。滑坡地質主要類型如圖1所示。

在剖析滑坡地質結構后，可以發現滑坡組成要素比較繁雜，主要有以下幾個組成要素：原始地面、滑移帶、滑覆帶、滑坡厚壁、厚壁裂縫、后緣拉裂縫、次級臺坎、滑面、滑體、剪出口、橫向裂縫、堆積地面、滑坡腳、縱向裂縫、滑坡趾、鼓張裂縫、伸展邊界等。滑坡的主要組成要素如圖2所示。

1.2 引發滑坡主要因素

1.2.1 地下水與地表水

如果施工區域的地下水系比較豐富，地下水量較大，長時間沖刷土體（巖體），便容易導致地下巖土出現理化反應，最終影響地下巖土的整體結構穩定性，在重力等方面因素的干預下，便會出現滑坡。例如：巖石層或土壤層之間的孔隙被地下水填滿，便會降低巖石層或土壤層結構強度，土（巖）體結構之間應有的吸附力明顯下滑；地下水能夠溶解土（巖）體中的碳酸鈣等化合物，這樣也會導致巖土層失去原有的黏結力；當斜坡區域的土（巖）體內部地下水含量偏高時，會增加巖土層的自身質量，這樣便有可能導致斜坡土（巖）體的平行滑動面重力增加；另外，如果斜坡區域土（巖）體的地下水出現明顯流動情況，便有可能產生促進土（巖）體移動的外部應力，最終引起大規模滑坡。

另外，地表水也是引起滑坡的重要因素之一。如果靠近河流、湖泊、水庫、海面的斜坡長時間受到地表水侵襲，極有可能削弱坡腳強度，并最終引起滑坡。此外，如果坡面位于山體側面，在春季地面積雪融化后，或在夏季強降雨等因素影響下，大量地表水就會導致土（巖）體結構出現松動，這也是引起滑坡的重要因素。

1.2.2 斜坡巖石結構以及巖性

從滑坡形成原因來看，斜坡的坡度越大、勢能越高，出現滑坡的概率也就越高。對于斜坡巖石結構與滑坡之間的關系來說，如果在巖石斷層面或巖體之間不整合面，出現比較明顯的松動或在短時間內出現較大規模滑動，就極易引起滑坡。斜坡滑坡主要出現在頁巖、片巖等地質結構區域，這主要是由于這些巖石結構更容易在外界因素影響下，出現結構強度大幅下降現象。一旦巖層傾向和斜坡傾向相同，巖層的傾角明顯小于斜坡時，滑坡概率大幅增加^［2］。

1.2.3 地震以及人為因素

除了強降雨等因素，地震也是引起滑坡的重要因素。地震會加快巖（土）體結構改變，一旦超過巖（土）體的穩定極限，就極易引起滑坡。此外，爆破等頻繁、同頻率的擾動，也有可能引起滑坡。在土建工程施工環節，不合理的土方開挖行為、不正確的土壤及廢料的堆放位置，也有可能加大坡頂載荷，一旦超出了坡頂載荷強度，就有誘發滑坡的可能性。

2 水文地質勘察簡述

2.1 水文地質勘察的基本原理及使用條件

水文地質勘察是根據地質結構存在的物性差別，探察地下巖石體、土壤結構、地下水分布，再結合物理手段獲得詳細的探查報告。水文地質勘察具有成本低、效率高、用途廣等突出特點。水文地質勘察的基本原理比較簡單，主要是根據地下巖石體、地下水等存在的差異，例如：導電性差異、導熱性差異、溫度密度差異、磁性差異、放射性差異等，在先進的物探儀器設備支撐下，完成對同一深度、同一范圍巖石體、地下水系物理變化特征的探察，進而推斷施工區域特定范圍內地下巖石層結構情況、巖性以及地下水分布情況^［3］。

根據不同類型的巖性和構造情況，選擇最為合適的勘探方法。例如，電阻率法就是根據巖石導電性，將直流電通入地下巖石層，在地下巖石層人工建立一個帶電的區域。隨后再使用物探設備，對地下各個區域巖石的電阻率進行測算，從而判斷巖石與地下水之間的分布關系。磁性探察手段主要是通過儀器設備完成對地下巖石體所含磁性的探察。巖石體內部含有不同成分、含量的金屬元素，因此，這些巖石均含有一定量的磁性，使用儀器檢測時，便能夠根據磁性的強弱，進而完成對巖性的探察。

2.2 水文地質勘察的基本內容

對于地面物探來說，主要探察的內容集中在：確定地下含水層位置；確定地下水系分布情況；確定地下水的分布范圍、所在深度、產裝等關鍵信息。而對于物探測井來說，主要任務范圍集中在：確定含水層或者含水帶的深度、厚度、富水程度等關鍵信息。除此之外，還需要通過水文地質勘察獲知的數據信息資料，完成工程地質測繪，進行巖土測試、巖體力學實驗等，最終形成內容翔實的滑坡工程水文地質勘察報告^［4］。

例如，在開展滑坡工程水文地質勘察時，需要開展滑動面調查、結構調查、地質條件調查、方法調查、巖石調查等方面的調查任務，進而完成對滑坡工程地質特點的詳細調查。滑坡工程的地質特點調查，如表1所示。

2.3 水文地質勘察的基本流程

第一，普查階段勘察。在此階段需要評估施工區域范圍內的水文地質條件，比如，地下含水層的分布情況、地下水的水量、地下水的走勢等方面關鍵信息。然后再根據相應的比例要求，完成水文地質勘察結果的測繪。第二，詳查階段勘察。在此階段需要初步完成區域范圍內的地下水情況勘察，尤其要對有可能存在豐富地下水的區域內進行詳細的水文地質勘察，并且對各個區域范圍存在的水文地質情況進行比較。第三，勘探階段。根據初步探察結果完成對施工區域范圍內水文地質條件的全面探察，準確獲得地下水系分布情況以及地下水量，為后期的施工方案設計以及繪制勘察圖紙，并且調整新的測繪比例。第四，開采階段勘察。在工程項目推進過程中，為了避免出現滑坡情況，必須隨時完成對區域范圍內的水文地質勘察，準確探察施工區域地面沉降情況、地下水量變化情況，從而為工程項目的施工方案更改提供必要依據。

3 水文地質勘察中的物探技術應用分析

3.1 物探技術在水文地質勘察中的探測任務

在開展滑坡工程地質的水文地質勘察工作時，應當靈活利用多種物探技術，準確了解并且科學處理滑坡工程中可能面臨的問題。尤其要查明滑坡的具體位置及最大范圍，找到厚壁裂縫、后緣拉裂縫、滑坡趾可能出現的位置，判斷滑移帶、滑覆帶、延伸邊界等所在位置，了解地下水的空間分布情況、深度、補給排泄關系等。匯總全部信息，為滑坡工程的具體施工提供詳細依據^［5］。

3.2 物探技術在滑坡工程地質水文地質勘察中的應用

3.2.1 滑坡工程中的巖土工程物探技術應用

從滑坡災害出現機理角度來看，滑坡的出現與地質斷層以及巖土結構存在高度關聯性，巖土結構分布情況、地下水分布情況會直接影響滑坡的發展狀態。在使用物探技術進行滑坡工程中巖土工程探察時，能夠準確判斷滑動面、地質斷層、破碎帶、地下空洞等方面在地下的分布、走勢、深度、位置等關鍵信息。相較于傳統探察技術，彈性波物探、電磁波物探以及高密度電法等均是應用效果比較突出的物探技術，具有節約成本、節約耗時、勘探準確度高、勘探效率高并且受到水文地質條件因素限制比較少等優勢特征。

此外，在進行滑坡工程的巖質高邊坡巖體結構及地質構造勘察過程中，也能夠采用這種物探技術。根據獲得的電阻率斷面圖，實現對高邊坡內部結構特征的準確分析，進而獲知區域范圍內的地質結構中風化和破碎巖體的含水量。這為滑坡工程的施工建造以及災害防治提供了比較完善的依據，也有助于提高工程項目整體建造質量^［6］。

3.2.2 滑坡工程中的地層勘察物探技術應用

從整體上來看，地質勘察的復雜性比較高，而且在很多巖體復雜的區域，地質勘察難度也會隨之增加。為了確保水文地質勘察結果準確性達到最高，應當根據滑坡工程地質水文地質勘察的實際需求，靈活選擇物探技術，確保物探技術實際應用的科學性與合理性。在進行滑坡工程水文地質勘探時，地面物探以及地球物理測井均是應用比較廣泛的物探技術，可以確定地下巖石層分布、探測巖性以及確定構造。地面物探技術需要通過測量巖石孔隙等信息，判斷是否有含水層。而對于地球物理測井勘探技術來說，主要分為電測井法、放射性測井、聲波測井、熱測井、流速測井等技術，每種技術都有著獨特優勢，可以根據實際需求靈活進行選擇。

電磁法是目前應用比較廣泛的物探技術，主要是依據滑坡區域地下巖石層是否具有導電性、導電性水平等多方因素進行勘探。電磁法又可以根據原理分為連續電磁法以及瞬變電磁法兩種模式，能夠準確判斷和分析地下巖石層結構情況。需要注意的是，在水文地質勘察中，瞬變電磁法的應用效果比較突出。電磁法是依靠巖石自身的導電性，通過發射電磁場，確定巖石層在地下的分布情況和分布特征，能夠準確獲知地下水走勢和地下水量。在電磁法中有甚低頻電磁法、地質雷達法等技術，其中，前者比較廣泛地應用在巖石層低阻體勘察，后者則具有比較高的分辨率，能夠準確探知地下目的物大小、規格、位置等關鍵信息。

電流法也是目前滑坡工程水文地質勘察中應用比較廣泛的技術，能夠準確得出巖石層之間的電阻率差值，還可以探知巖石層含水量以及地下水量。電流法作為應用非常廣泛的物探技術，可以通過釋放電流，確定地質結構中的巖石電阻率，再對電阻率數據進行分析和統計，確定地下巖石種類以及地下水量、位置等關鍵信息，從而實現對地質結構的定性分析。通常情況下，透水性比較好、地下水流動速度比較快、礦化度偏低的巖石層，電阻率要相對偏高一些；而透水性偏差、地下水流動速度比較緩慢、礦化度比較高的巖石層，電阻率就相對偏低一些。此外，不同地質類型的巖石層所表現出來的電阻率也存在較大差異性，比如，堅硬的基巖電阻率高于沉積巖層，而脆性巖石的電阻率則要明顯高于塑性巖石。

除了上述幾種物探技術，天然磁場法、無線電波法、高密度電勘探技術等均是應用比較廣泛的物探技術，但需要根據實際情況靈活選擇，并且需要注意避免外界因素給勘探數據準確性帶來的不利影響。

3.2.3 滑坡工程中的滑動面監控探測應用分析

在滑坡工程地質水文地質勘察中，必須開展滑動面勘察工作，這是水文地質勘察中的關鍵所在。物探技術在此項工作實際應用過程中，存在比較高的應用難度。為了能夠更好地查明滑動面所在空間位置，確定是否存在不穩定邊坡，并為滑坡工程的實際施工處理提供必要的數據信息支撐，可以考慮采用高密度電阻率法以及地質雷達法等物探技術手段。需要特別注意的是，誤判滑動面深度是水文地質勘察中比較常見的問題，如果出現滑坡滑動面誤判情況，非常容易引起不必要的安全問題。因此，需要在物探過程中，大型滑坡分析之前，根據現場水文地質情況，先進行可靠的地質建模。滑坡滑動面的地質結構分布情況如圖3所示。

高密度電阻率法也是目前滑坡工程勘探滑動面情況的主要技術之一。由于不同巖性、含水量的水文地質，所展現出來的電阻率電性特征也存在較大差異性，因此，可以根據高密度電阻率法，對滑坡工程的滑動面地電特征進行探查。這種物探技術的勘探測量長度可以達到數百米，還可以同時設置多條長測線，最大勘探深度也能夠達到數百米，能夠比較好地滿足滑坡工程滑動面勘察任務^［7］。

地質雷達法物探技術能夠根據釋放和收集到的電磁波能量強弱，確定地下水系具體位置以及含水量等基本情況，準確反映出巖體層反射截面向上以及向下的介電常數差異值。在實際物探操作過程中，需要根據實際情況，合理調整雷達天線頻率、波段、深度等，最終獲得清晰的目的層反射截面影像信息。

4 結語

物探技術能夠比較好地滿足滑坡工程水文地質勘察任務，由于目前應用的物探技術種類比較豐富，在實際勘探過程中，可以根據現場地質情況，在排除自然因素以及人為因素干擾的前提下，靈活選擇合適的物探技術，確保水文地質勘察結果準確性。

參考文獻

［1］李存利.滑坡工程地質水文地質勘查中物探技術的應用研究［J］.西部資源，2021（5）：85-87.

［2］邱學紅，王水，劉昊培，等.關于物探技術在工程地質勘查中的應用探討［J］.內蒙古煤炭經濟，2022（9）：157-159.

［3］周飛，王磊.淺層物探技術在近海災害地質與工程地質調查中的應用建議［J］.科技資訊，2020（26）：54-55.

［4］鄭松.高密度電法物探技術在巖溶地區地質勘察中的應用［J］.江西建材，2021（7）：120-121.

［5］曲鵬志，楊京勛，金哲洙，等.綜合工程物探方法在公路工程地質勘察中的應用［J］.吉林地質，2022（1）：65-71.

［6］吳昊，莊溶山，陸俊杰.綜合物探技術在礦山地質勘探中的應用［J］.中國金屬通報，2021（3）：85-86.

［7］查亞，揭亮亮.綜合物探技術在礦山地質勘探中的應用［J］.世界有色金屬，2020（9）：131-132.

（編輯 何 琳編輯）

Application of geophysical prospecting technology in landslide engineering geology and hydrogeology investigation

Zhong Juan

（Jiangsu Institute of Geology and Mineral Design （Inspection Center of China Coal Geology Administration）， Xuzhou 221000， China）

Abstract： Landslide engineering is a very important engineering project in the field of civil engineering. In the process of advancing the project， it is necessary to carry out hydrogeological investigation， to understand the geological conditions， geological characteristics， groundwater and other basic conditions in the region of the construction site. In hydrogeological investigation， a great deal of exploration technology is needed， among which geophysical exploration technology is the most widely used， and the effect of hydrogeological investigation is quite outstanding， can accurately understand the construction site of the basic conditions of groundwater system， determine the law of groundwater movement， identify the law of hydrogeological changes， and thus determine the specific landslide construction program， ensure the overall construction quality of the project in the best， improve the service life of the project to avoid unnecessary disease problems. Based on this， the paper briefly analyzes the landslide engineering geology and hydrogeology investigation， probes into the geophysical prospecting technology in hydrogeology investigation， and discusses the practical application path of the geophysical prospecting technology.

Key words： landslide engineering; geological investigation; hydrogeology; geophysical prospecting technology; groundwater