高密度電法和面波法在滑坡體勘查中的應用

徐盈嬌 劉 波

滑坡是斜坡變形中規模較大、數量多、危害嚴重、性質復雜，并且具有一定規律的一種不良地質現象。為了發現隱患，消除危害，有效而經濟地采取滑坡整治措施，必須對各種山體滑坡進行勘探[3]。地球物理勘探方法是滑坡體勘探中較為快捷、方便的勘探方法。由于地球物理的多解性，為了達到較滿意的勘探結果，一般必須采用兩種或兩種以上的地球物理方法。

1 工程概況

擬建的某高速公路位于陜西省北部。由于修筑公路，卸土開挖，雨水沖刷已形成若干個滑坡體。這不僅嚴重的影響了公路的施工進度，而且還會造成一定的經濟損失。因此，為有效地消除隱患，必須對滑坡進行勘查。勘查區處于鄂爾多斯盆地東北部，橫跨陜北斜坡和晉西撓褶帶兩個二級構造單元，地殼穩定性強，構造變動微弱。主要出露地層由新至老依次為:全新統風積砂、全新統沖積層、全新統沖洪積層、上更新統沖洪積層、上更新統馬蘭組、中更新統離石組、新近系靜樂組、中侏羅統延安組、富縣組、三疊統瓦窯堡組、永坪組等。勘查區水文地質狀況按照地貌單元分區各有明顯差異，主要為松散巖類孔隙水和碎屑巖類裂隙水。

此次高密度電阻率法勘探和面波勘探兩種物探工作的主要任務是查明滑坡縱橫斷面部位滑面(帶)的層數、位置與形態;詳細查明斷面位置和第四系覆蓋層的厚度、埋深及基巖面起伏形態，為滑坡整治設計提供必需的工程地質資料。

2 物探方法原理及數據采集

2.1 高密度電阻率法——溫納裝置

高密度電法通過供電電極(A，B)向地下巖層供給直流(或超低頻流)電流，同時在測量電極(M，N)間觀測電位差(ΔUMN)，并計算出視電阻率(ρs)，各電極同時或不同時沿選定的測線按規定的電距間隔移動，通過預先人工打好電極，儀器自動實現切換，具有工作效率高、儀器采集信息量半富、解釋直觀方便等特點[1]。此次測量采用DUK-2高密度電法測量系統一套，選用溫納裝置，電極道間距5m，分析軟件為瑞典RES2DINV高密度電阻率二維反演成像系統。

2.2 面波勘探——瞬態法

面波法勘探是利用其特有的頻散特性，按瑞雷波在地層表面傳播速度的變化來進行地質解釋，不同的地層具有可分辨的波速差異[2]。當正常地層受擾動后(如滑坡體、采空區、土體擾動、巖溶塌陷等)，其密實度會大大降低，同時其面波波速也顯著降低，在面波等速度剖面中表現為低速體或低速條帶，根據低速體或低速條帶的分布就可以判斷出受擾動土體的分布。此次工作采用儀器設備為DZQ 24地震儀測量系統，2.5 Hz檢波器接收，24磅重錘單端激發，采樣點數1 024，采樣時間為1.0ms，炮間距一般為10m，道間距為2.0m。分析軟件為Geogiga Surface。

3 數據處理及成果分析解釋

3.1 數據處理

高密度電法勘探資料處理:采用瑞典RES2DINV高密度電阻率二維反演成像系統。其處理流程大致為三步:第一步原始資料編輯整理，第二步選取合理的反演參數進行反演，第三步提取反演數據進行地形修正，最終形成反演電阻率剖面。

面波勘探的數據處理:將檢測儀野外采集的原始數據傳輸到計算機后，采用與其配套的面波處理軟件Geogiga Surface對面波資料進行處理，其處理流程大致為四步:第一步為面波原始資料編輯，第二步為面波提取與頻散分析處理，第三步為形成等速度剖面，第四步進行地形修正，最終形成等速度剖面。

3.2 成果分析解釋

3.2.1 物探特征

高密度電阻率成像中電阻率特征總體表現為橫向連續性好，垂向電阻率值由地表向深部逐漸變高，垂向分帶明顯。黃土、破碎巖石、強風化層為主的層位電阻率值 100Ω?m～800Ω?m，中風化、弱風化的砂巖、泥巖、頁巖層位電阻率值一般 400Ω?m～2 000Ω?m。滑坡體電阻率值一般 100Ω?m～220Ω?m。面波等速度剖面中松散黃土、破碎巖石層為主的層位波速值 Vr＜260m/s，較為致密的黃土、強風化的層位波速值 Vr在 160m/s～400m/s之間，中風化、弱風化的砂巖、泥巖、頁巖層位波速值Vr＞400m/s，滑坡體波速值180m/s～400m/s，詳見圖1，圖2。

3.2.2 滑坡體、滑坡帶的解釋

根據高密度電阻率及面波勘探剖面特征，結合區內滑坡體特征及實地觀察，推斷解釋該滑坡體總體以黃土滑坡為主，滑坡體特征明顯，外形椅狀、扇狀地形，滑坡體后壁明顯，以陡峭的地勢為特征，可見高差約8m，滑體后壁至前緣長約200m，寬約250m，滑坡體中部厚度10m～20m，局部地段可達25m，前、后緣厚度4m～10m;滑坡體后壁未滑動，原生黃土厚度約7m，見圖3。滑坡體局部可見巖石破碎，破碎巖石與黃土混雜，在滑坡體前緣局部可見滑動面。根據高密度電阻率勘探剖面特征，滑坡體前緣底部電阻率值以中低阻為特征，推測滑體層位含水性一般，受大氣降水、地表水滲透作用明顯。在溝谷中還接受河水的滲透補給，徑流受構造、節理裂隙的發育控制。

4 結語

通過此次物探工作，結合前期的勘察及實地地質情況，基本查明了滑坡體的空間分布特征，解釋滑體厚度、滑動面埋深以及滑坡類型。

此次探測雖然采用了兩種物探勘探方法，但是缺乏系統的物性參數及較為詳細的地質資料，加之地形影響等因素，地質推斷解釋的結果可能存在不完善之處，建議在滑坡體進行鉆探工作之后予以修正。

[1] 傅良魁.應用地球物理教程——電法放射性地熱[M].北京:地質出版社，1991.

[2] 王興泰.工程與環境物探新方法新技術[M].北京:地質出版社，1996.

[3] 謝尚平，熊章強，易清平，等.淺層地震和高密度電法在滑坡體勘察中的應用[J].華東理工學院學報，2004(12):361-364.