高密度電阻率法在某滑坡探測中的應用

楊德龍，朱麗麗，黃凡，葛寶，董湘龍

（1.貴州省公路工程集團有限公司，貴陽 550002；2.成都理工大學地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室，成都 610059；3.成都理工大學地球探測與信息技術教育部重點實驗室，成都 610059；4.四川省地學核技術重點實驗室，成都 610059）

高密度電阻率法在某滑坡探測中的應用

楊德龍1，朱麗麗2，3，黃凡1，葛寶2，3，董湘龍2，4

（1.貴州省公路工程集團有限公司，貴陽 550002；2.成都理工大學地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室，成都 610059；3.成都理工大學地球探測與信息技術教育部重點實驗室，成都 610059；4.四川省地學核技術重點實驗室，成都 610059）

在介紹高密度電阻率法工作原理和野外工作方法的基礎上，將其應用到畢威高速公路某工區的滑坡勘探中。結果表明，高密度電阻率法可有效確定滑床的基本形態和滑動面埋深。

滑坡；高密度電阻率法；視電阻率

1 引言

滑坡是高速公路建設中較為常見的一種地質災害現象，主要表現為組成邊坡的部分巖土體沿一定的軟弱面或者軟弱帶整體地或者分散地順坡向下滑動的現象［1，2］。為了發現隱患，消除危害，有效而經濟地采取滑坡整治措施，必須對滑坡進行勘察，查明滑動面的位置、埋深和地下水的活動特征，確定滑坡體的幾何形態，為滑坡治理設計提供科學的依據及合理的建議［3，4］。在巖土體結構上，滑坡體的滑動面或軟弱結構面，通常結構較為松散，且含泥和含水量高，與滑坡體以及下伏的基床相比，表現出明顯的低電阻率特征，滑坡的這些地質特征和地球物理特征，為采用高密度電阻率法查明滑坡的空間分布特征提供了可能。高密度電阻率法已廣泛地應用于滑坡勘察，顯示出了很好的應用效果［5］。

本勘察工區是畢威高速公路某段，位于貴州省畢節市赫章縣境內。由于人工開挖和降雨沖刷，該地段的邊坡出現了裂縫，在山麓局部地方還能見到有泉水出露，部分邊坡已出現明顯的滑坡。這不僅嚴重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，必須對滑坡進行勘察。

2 高密度電法工作原理

高密度電阻率法是一種陣列勘探方法，實質屬于直流電法，其基本原理與常規電阻率法相同，都是以不同巖石之間導電性能差異為基礎，通過接地電極在地下建立人工電場，以電測儀器觀測因不同導電地質體存在時地表電場的變化，但其電極布設是一次完成的，減少了因電極設置而引起的故障和干擾［6］。采用的裝置是一種組合式剖面裝置，集電剖面法和電測深法的特點為一體的一種地學層析成像技術。實際上是多種排列的常規電阻率法與資料自動反演處理相結合的綜合方法，自動的多種電極排列方式的掃描測量，可以獲得地層橫向和縱向地電斷面結構特征的地質信息。

高密度電法具有測點密度大、信息量大、工作效率高等特點［7］，測量過程中，通過轉換裝置控制電極間的不同排列組合，能夠實現直流電法勘探中的各種裝置形式的探測，如溫納、偶極、施倫貝爾、微分和溫施等，可以提供更多的地電斷面信息，有利于對比分析，因此充分發揮了物探技術在勘察中的優勢。

3 野外工作方法

本次高密度電阻率法采用DUK－2A型多功能數字直流（激電）儀和DUK－2A型多路電極轉換器進行數據采集，每條測線布設60個電極，極距5m，單條剖面最大長度為295m，使用溫納、施倫貝爾、偶極裝置對比選取較好效果。

數據處理采用RES2DINV自動迭代反演程序經過重復觀測剖面選擇，壞數據點剔除，縱向與橫向濾波，地形改正等處理環節。其正演過程采用有限元法，反演采用最小二乘反演，迭代次數3～5次，RMS＜10%，最終得到的高密度視電阻率斷面圖形象、直觀地反映地電斷面的電性分布、巖土體的界面形態。但是其對界面深度的解釋屬于定性結論，而埋深需要用鉆孔資料驗證。具體處理流程見圖1。

圖1 高密度電阻率法處理流程圖Fig.1 Processing flow chart with the high－density resistivity method

4 工程實例

4.1 勘察工區概況

勘察工區位于貴州省中部，地處苗嶺山脈北坡，地形起伏較大，原始斜坡坡度一般為25°～30°。開挖邊坡最高為60m，巖層產狀平緩，形成地勢開闊的緩丘地貌。坡體地表植被較發育，以灌叢林為主，局部上邊坡發育松、杉等高大喬木。

勘察工區內主要出露地層為古生界的二疊系和新生界的第四系。從新到老簡述如下：第四系（Q）：褐色、褐黃色粘土、粉質粘土，砂礫；二疊系上統（P2）：峨嵋山玄武巖組（P2β），為暗綠、暗灰、灰黑色斑狀玄武巖、拉斑玄武巖，為勘察區主要出露基巖。玄武巖裂隙十分發育，勘察區地下水類型主要為基巖裂隙水，局部為松散堆積層孔隙水。

勘察工區處于川滇南北構造帶之東，南嶺東西向構造帶之北，新華夏構造體系最西邊。沿線區域一級褶皺構造帶主要由羅州－赫章背斜，褶皺構造軸向約 NE20°～40°，巖層傾向為 NW 或SE，傾角5°～38°。距離較近的斷層有埡都斷層等，該斷裂為非活動斷層，區域地質穩定性較好。

4.2 資料分析與解釋

勘察發現，該段邊坡發育一老滑坡（HP1），老滑坡平面上呈不規則橢圓狀，頂部較窄，中間較寬，向下逐漸變窄，北西－南東向展布，主滑方向155°。由于高速公路路基從老滑坡中、下部通過，在右側邊坡開挖過程中，坡腳抗滑段被挖除，上部含碎石粘土層受牽引生成2個較小的次級滑坡HP1和HP2，滑坡后緣出露清晰，且前緣可見明顯多級剪出口。

根據現場地形地貌及地質災害的特征，結合本次物探的目的與任務，共布設兩條電法剖面，采用十字型交叉剖面，對整個滑坡體進行控制測量，具體見圖2。

圖2 物探測線及鉆孔布置平面圖Fig.2 Layout plan of geophysical measuring lines and boreholes

圖3 為W1－W1′剖面高密度視電阻率解譯剖面圖，W1－W1′剖面走向為150°，地形呈北高南低的趨勢。在剖面190～295m植被相對較為茂密，在110～190m之間出現不同程度開裂、下挫等坡體滑動的跡象，在測線前端有兩處泉水出露。由圖3可見，在剖面10～180m的位置，表層整體呈現相對高阻，中下部為相對低阻區，且呈圈閉狀，底部初見相對高阻區，分析認為180m處為一級滑動面的后緣，平臺下挫后在后緣形成拉裂縫，且地表碎石土較為干燥，因此剖面表層呈現相對高阻，中下部相對低阻區為軟弱層含水所致；在剖面195～280m位置，表層視電阻率較下部相對較高，分析認為該段第四系覆蓋層較為疏松，透水性較好，而在280m的位置為二級滑坡的后緣，平臺輕微下挫且地表有多條拉裂縫，其下部基巖結構松散，巖體破碎，風化較嚴重，裂隙發育，富水性好，從而在該段出現低阻圈閉。擬推斷滑動面為表層相對高阻與其下伏低阻的界線，形態如圖3所示。剖面上ZK03鉆孔揭露滑面埋深2.7m，ZK02鉆孔揭露滑面埋深9.85m和11.4m，ZK01鉆孔揭露滑面埋深9.48m，通過與鉆孔資料對比，推測滑面埋深與鉆孔資料吻合較好。

圖3 高密度視電阻率解譯剖面圖（W1－W1′）Fig.3 W1－W1′profile of high－density resistivity

圖4 為W2－W2′剖面高密度視電阻率解譯剖面圖，W2－W2′剖面為垂直坡向布置，方向為80°，剖面兩端地形起伏較大，中間部位較平緩，覆蓋層厚度變化相對較大以殘坡積為主，下伏基巖為玄武巖，視電阻率1 100～3 000Ω·m。從圖4可以看出，在剖面的130～170m之間地表呈現高阻暈團，擬推斷為地表裂縫及崩塌松散堆積物引起；其下部呈現低電阻率阻閉合圈且與連續性較好的高阻地層界線較為明顯，結合現場調查，推斷該界面為滑動面。在剖面220～250m的位置覆蓋層較厚，厚度約12m，且呈低視電阻率閉合圈，與下伏中風化玄武巖表現出的高阻形成明顯界線，擬推斷為滑動面。

圖4 高密度視電阻率解譯剖面圖（W2－W2′）Fig.4 W2－W2′profile of high－density resistivity

根據高密度電法解譯成果分析，滑體土較干燥，視電阻率明顯較高。在滑動面附近，也存在較為明顯的低阻帶，與鉆孔揭示的滑面大致相同。滑坡前緣外側的強－弱風化玄武巖，完整性較好，視電阻率也較高。滑床的全－強風化玄武巖，巖體十分破碎，含水量較高。

4.3 效果驗證

為充分利用本次物探工作的成果，在應用高密度電法勘探滑坡的過程中，對地面圈定的異常區進行驗證，驗證孔位如圖2所示，將物探解譯成果與鉆探資料進行對比分析。通過對比發現，高密度電阻率法探測滑動面的埋深，與鉆探資料基本一致。充分表明，本次高密度電阻率法在滑動面的查找和對滑床形態特征推斷是可靠的、可信的。

5 結論

（1）本次勘探工作達到了對目標體的預期探測效果，掌握了滑動面的埋深位置、滑床的基本形態特征，對該滑坡體的整體情況有了較為清楚的認識，對指導現場安全施工和治理方案的設計具有非常重要的意義。

（2）通過鉆探與物探相結合的工作模式，不僅保證了探測效果而且加快了勘察工作的效率，為今后滑坡勘察提供了更多的方法途徑。

（3）本次勘察工作的不足之處在于，受地形、現場施工條件等因素的影響，測線探測深度相對淺了點，同時對目標體的探測方法也過于單一，今后可嘗試結合一些探測深度大、受地形因素影響相對較小的物探方法。

［1］劉彥華.綜合物探方法在泰井高速公路滑坡調查中的應用［J］.工程地球物理學報，2007，（4）：295－298.

［2］戚筱俊.古滑坡復活實例分析［J］.西部探礦工程，2002，（2）：125－126.

［3］謝尚平.淺層地震和高密度電法在滑坡勘察中的應用［J］.東華理工學院學報，2004，（4）：361－364.

［4］徐昌平.高密度電法在滑坡體勘察中的應用［J］.廣東水利水電，2009，（6）：32－35.

［5］何文勇.高密度電法在山區高速公路地質災害勘察中的應用［J］.工程勘察，2009，（3）：89－94.

［6］郭秀軍.利用高密度電阻率法確定滑坡面研究［J］.巖石力學與工程學報，2004，23（10）：1662－1669.

［7］滕宏偉.高密度電阻率法在滑坡識別中的應用［J］.地下空間與工程學報，2006，（4）：688－692.

APPLYING THE METHOD OF HIGH DENSITY RESISTIVITY IN THE SURVEY OF A LANDSLIDE

Yang De－long1，Zhu Li－li2，3，Huang Fan1，Ge Bao2，3，Dong Xiang－long2，4
（1.Guizhou highway engineering group co.LTD，Guiyang 550002，China；2.State Key Laboratory of Geo－hazard prevention ＆ Geo－environment protection，Chengdu 610059，China；3.Key Laboratory of Earth Exploration＆Information Technology of Ministry of Education，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China；4.Applied nuclear techniques in Geosciences Key Laboratory of Sichuan Province，Chengdu 610059，China）

The working principle and field work methods are introduced before the high density resistivity method is applied in prospecting a landslide on Bi－Wei Expressway.The results show that the method can effectively determine the geometry of the landslide and the depth of its slip surface，thus offering aguiding role to handle landslides and construct highways.

landslide；high－density resistivity method；apparent resistivity

P631.3；P642.22

A

1006－4362（2011）03－0012－04

2011－06－09 改回日期：2011－07－28

楊德龍（1966－ ），男，貴州省習水縣人，高級工程師，主要從事地質工程工作。