綜合工程物探技術在庫岸塌滑堆積體勘察中的應用

曹樂輝 陳 程 郭 利 全朝紅

綜合工程物探技術在庫岸塌滑堆積體勘察中的應用

曹樂輝1陳 程1郭 利1全朝紅2

（1. 中國水電顧問集團中南勘測設計研究院 湖南長沙 410014 2. 湖南省有色地質勘查研究院 湖南長沙 410015）

塌滑堆積體是一種多成因、多期次的松散堆積體。地球物理勘探的目的是了解堆積體厚度及深部結構特征。綜合地球物理方法可以取得堆積體的重要信息，并能對堆積體的規模及成因作出有效的評價，為治理和預防滑坡提供依據。

庫岸 塌滑堆積體 綜合物探方法

1 地質概況

某水庫地處峽谷內，屬山嶺重丘地貌，山脈相連、河谷縱橫、水系豐富，出露地層巖性為變質砂巖、變質凝灰巖、硅質絹云母板巖、粉砂質板巖、凝灰質板巖、凝灰巖、砂頁巖等。庫區內古滑坡分布較多，移民遷建區選址所看好的緩坡地帶，多數都有古滑坡存在。這些古滑坡在天然條件下多處于穩定狀態，但在水庫蓄水及移民工程的擾動下可能會復活。移民工程及水庫蓄水活動，除誘發一些古滑坡復活外，還會產生水庫塌岸(岸坡再造)和形成新的滑坡。

2 地球物理特征

某庫岸塌滑堆積體覆蓋層多系第四系殘坡積、崩積物，基巖各風化層波速因巖性而異，各層之間存在波速（縱波Vp、橫波Vs）和電阻率(ρs)差異（見表1），具備采用地震勘探和高密度電法方法探測塌滑堆積體(包括變形巖體)埋深的地球物理基本前提條件。

3 綜合工程物探技術方法

表1 物性參數表

在滑坡勘探中通常采用的地面物探方法有初至折射法和高密度電法，在有條件的地區可輔以淺層反射法或對稱四極電剖面法。根據工區的施工境況及滑坡體組成的物質物性差異的特征，本次滑坡體探測中采用初至折射波法、CDP水平疊加法、瞬態面波法和高密度電阻率法等綜合物探方法。

在該塌滑堆積變形體上共布置5條勘探線(N1～N5)、1條淺層反射波勘探測線、2條高密度電阻率測線、10個面波勘探點。

3.1初至折射法

淺層折射法是通過人工激發的地震波向下傳播，當遇到波阻抗差異界面產生折射或反射波等，利用地震儀接收地震波，分析地震波在介質中的傳播路徑、傳播速度，進而推測地下地質體分布的一種物探方法。本次勘查采用WZG-24型淺層地震儀，選用適當炸藥作震源激發地震波，38 Hz檢波器，采用相遇與追逐相結合的縱測線觀測系統。經現場試驗對比，本次工作參數為：最大道間距10m，最大炮檢距230m，記錄時窗長度204ms，每道采樣點數為1024個。圖1為采用上述工作參數得到的地震原始記錄波形。

圖1 地震單炮折射記錄

3.2CDP水平疊加法

CDP水平疊加法是在不同激發點和接收點上采集來自相同反射點的反射波，在得到的多張地震記錄中抽出界面上共反射點道集，經過速度掃描，動靜校正之后，進行疊加處理，以時間剖面的形式給出地質界面及構造信息。這種方法可以提高信噪比，對壓制干擾波有顯著的作用。CDP剖面觀測系統中的偏移距的選擇，是根據面波、聲波等干擾波與目的層反射波的關系確定，分別采用30、40和70m，道距采用2m和5m，用18磅大錘錘擊地面作地震波激發震源，100Hz檢波器接收信號。水平疊加次數為6次。

從獲得的資料來看，塌滑變形巖體與下伏完整基巖界面的反射波具有連續性較好的同相軸，如圖2所示。結合折射資料的速度參數，便可求得剖面的界面深度。

圖2 CDP水平疊加雙程時間剖面圖

3.3瞬態面波法

瑞雷波是一種沿地表傳播的表面波，其傳播的波陣面為一個園柱體，傳播的深度約為一個波長。利用瑞雷波的頻散特性，即不同波長的瑞雷波傳播特征反應不同深度地質體的特征，進行地下介質探測。本次工作參數為，采用單邊展開排列觀測系統，檢波器間距4m，偏移距25～35m，24道4Hz低頻檢波器接收，用18磅大錘錘擊地面作激發震源。

面波測試的頻散曲線一般呈3～5層反映，其分層性質與地震折射勘探資料基本一致。典型頻散曲線見圖3（圖中H為層厚，Fitness為擬合度）。

3.4高密度電阻率法

高密度電阻率法采用WDJD-2型高密度電法儀。該系統集電剖面和電測深于一體，采用高密度布點，具有采集數據速度快，多參量測量，能獲取關于地電斷面結構特征的大量信息的特點。勘探工作中，對高密度電阻率法各裝置類型進行了對比試驗。根據試驗結果及場地施工條件，確定使用α排列裝置，最大電極距為5m，電極數為60根，單條剖面最大長度為295 m。圖4為高密度電阻率法反演斷面圖。

圖3 面波頻散曲線反演結果圖

圖4 高密度電阻率法反演斷面圖

4 探測成果及分析解釋

4.1淺層地震勘探分層推斷解釋

表層松散的坡積與堆積物地震縱波傳播速度Vp為500～1100m/s，橫波傳播速度Vs為200～500m/s。變形體前、后緣以及沖溝底部較薄，一般僅幾米，其它部位相對較厚，一般10～18m，最厚部位在地表高程460m以上至高程520m以下的N3、N4剖面附近，平均厚度約20m。較大至大型崩塌堆積物和變形巖體Vp為1400～2600m/s，Vs為600～1500m/s，下限深度一般為25～40m，平均30m，完整基巖Vp為4000～ 5600m/s。

4.2高密度電阻率法推斷解釋

表層干燥且含碎石較多黏土層視電阻率值ρs在600Ω·m以上，厚薄不均勻、分布不連續，塌滑變形巖體視電阻率值ρs為150～450Ω·m，下伏新鮮完整基巖ρs在500Ω·m以上。

4.3綜合物探方法對比

各種勘探方法在N1勘探線的成果對比如圖5所示。結果表明，幾種物探方法對于變形巖體下限深度的反映與后期鉆孔揭露的下限深度(為35.0m)基本一致，誤差在2m以內。

圖5 綜合物探方法在N1線的成果對比圖

5 結語

采用綜合物探勘探手段，可以有效地勘察水庫庫岸堆積體的厚度、基巖風化分帶等重要地質問題，為預防和治理滑坡提供依據。淺層地震法和高密度電阻率法相結合，既能從彈性波和電學兩方面綜合反映勘察對象的性狀，又可根據現場條件靈活選用，在實際工程勘察中具有較好的應用前景。

必須注意場地條件對物探野外作業和成果精度的影響，應充分重視結合鉆探和地表地質特征進行綜合資料解釋，并根據工程階段的重要性采用鉆探方法對綜合物探勘察結果進行必要的驗證。

1 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]. 東華理工學院學報，2004，27（4）：361-364.

2 葛雙成，李小平，邵長云等. 地震折射和電阻率法在水庫壩址勘察中的應用[J]. 地球物理學進展，2008，23(4)：1299-1303.

3 熊章強，方根顯編著. 淺層地震勘探教程［M］. 北京：地震出版社，2002.

4 江玉樂，周清強，黃鑫等. 高密度電阻率法在滑坡探測中的應用[J]. 成都理工大學學報(自然科學版)，2008，35(5)：542-546.

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.02.006

P631

B

1672-2469（2014）02-0016-04

曹樂輝（1965年- ），男，高級工程師。