基于高密度電阻率法的滑坡體探測

時彥芳　苗德剛

(山東省地礦工程勘察院)

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基于高密度電阻率法的滑坡體探測

時彥芳苗德剛

(山東省地礦工程勘察院)

摘要滑坡是一種常見的地質災害，近年來，我國的滑坡地質災害日漸頻繁，對人民的生命財產造成了很大威脅。采用高密度電阻率法對某滑坡進行探測，結合鉆孔資料推斷了滑坡體形態、滑動面位置及埋深，取得了較好的勘探效果，不僅效率高、成本低，而且結果直觀、地質效果明顯，為后期滑坡治理提供了可靠的地球物理依據。

關鍵詞滑坡高密度電阻率法物探線

滑坡是由斜坡上不穩定的巖土體在重力作用下沿一定的軟弱面整體或局部向下緩慢滑動引起的，在山地地貌中發生較多，是斜坡破壞類型中分布最廣、危害最嚴重的一種地質災害。

滑坡事件的發生是諸多內因和外因共同作用的結果。內因主要是地質構造和巖體的物理力學性質，破碎斷裂、節理發育、褶皺傾斜、與線路走向接近的大傾角巖層是滑坡發生頻率較高的地質構造。地層的巖體力學性質也是引起滑坡產生的重要因素，如頁巖、風化巖以及松軟堆積層，因其水穩性和自身黏結強度都較差，比較容易發生滑坡[1-2]。因此，在實際工作中要重視對滑坡體及其周圍環境的勘查，針對性地治理。對滑坡體形態及影響范圍的探測是滑坡治理的前提，為了使地質災害治理工作更加快速高效，許多地球物理探測方法被應用于滑坡的探測中，高密度電阻法可以探測滑坡體的發育形態及空間分布特征，指導后期綜合治理工作的開展。

1高密度電阻率法原理

高密度電阻率法原理與直流電阻率法完全相同，是基于傳統的電剖面法和電測深法相結合的物探方法。通過多芯電纜上布置連結的多個電極自動組合，結合高密度電阻法測量系統中的軟硬件，可一次對剖面多個垂向測深點或多個不同深度進行探測。其突出優點是數據點密，數據量大，數據采集可靠，反映的地電信息豐富；一次布極即可完成剖面上一種或多種裝置的測量工作，工作效率大大提高；野外工作結束后，即可繪出剖面的視電阻率色譜圖，方便后續資料的定性和定量解釋[3-5]。

2滑坡區概況

青龍莊滑坡是山東省泗水縣1∶5萬地質災害調查中查明的重大地質災害隱患點，沿道路展布，長約150 m，高50～90 m。近幾年來，該地區降雨量偏大，2012年曾因暴雨引發山洪，降雨量的增加進一步加劇了地質災害的易發性和危險性。

2.1地層巖性

滑坡治理區主要出露古生代寒武紀沉積地層，少量新生代第四紀松散沉積物，巖性主要以灰巖、頁巖為主。

寒武紀地層中寒武系長清群(∈?)饅頭組頂部為鮮紅色易碎頁巖，中部為雜色頁巖夾薄層狀灰巖、泥質灰巖、條帶狀灰巖；底部為矽質灰巖、石英砂巖及黃紅色底礫巖；寒武系-奧陶系九龍群(∈j)張夏組以灰黑色厚層鮞狀灰巖及灰巖為主，夾黃綠色及紫色頁巖，底部為乳白色結晶灰巖；崮山組(∈ 3g)以黃綠色泥質頁巖、薄層狀泥灰巖為主，夾少量薄層鮞狀灰巖；三山子組(∈3c)以薄層灰巖、竹葉狀灰巖為主，夾具氧化圈的竹葉狀灰巖及中厚層不純灰巖。

第四紀地層主要分布在山間及河流兩側、凹地及低山丘陵區，主要為山前組和臨沂組，巖性受堆積類型控制各有不同，殘坡積以砂質黏土、碎石、角礫為主，沖洪積以砂、砂礫石、砂質黏土、黏質砂土、粉砂為主，厚度一般小于20 m。

2.2滑坡體地球物理特征

根據現場地質調查，青龍莊滑坡體為近期發生的現代滑坡，屬中型土質滑坡。區域地貌類型為中度切割低山，微地貌為32°陡坡，巖石裸露，地下水類型為巖溶裂隙水。滑體上覆松散層為殘積堆積物，為粉質黏土或石灰巖風化堆積物及碎石，結構松散，透水性較好。滑坡體為寒武系灰巖與頁巖互層，灰巖易被水溶蝕，溶孔、溶隙發育，頁巖遇水易軟化，破碎較強烈。基底層由寒武系隔水巖石組成。

完整穩定的巖體視電阻率值較高，如巖石風化破碎則視電阻率值降低。從工程地質的角度分析，滑坡體的滑面巖土體相對較為軟弱，且含水率較高，電阻率值較低，與滑坡體及下伏基床相比，存在著較大的電阻率差異，這就為高密度電阻法勘探提供了有利條件。本次工程實例中，黏性土的電阻率值在20～70 Ω·m，碎石土的電阻率值在40 020～800 Ω·m，下伏基巖電阻率值大于1 000 Ω·m，地層電性差異明顯。

3高密度電阻率法應用

3.1野外工作布置

根據滑坡體形態，本次共布置了5條測線，其中，垂直滑坡體走向布置2條(L1和L2)，貫通整個滑坡體，沿滑坡體走向布置了3條(L3、L4和L5)，延伸至山腳，基本滿足了對滑坡面埋深、規模的探測要求。測線布置見圖1。

使用WGMD-9型超級高密度電阻法系統采集野外數據，由于地形起伏較大，為了保證較好的探測效果，使用抗地形干擾能力較強的溫納裝置，電極距為5 m，記錄層數為15。在每個排列施工之前，操作員檢測各電極開關和極間接地電阻，采集數據時，實時監控儀器屏幕上顯示的“I”、“V”、“R”值的變化情況，確保所采集數據的質量。為保證測量精度及地形校正的需要，各剖面的地形拐點測量與高密度施測同步進行，并標注相應的電極號。

3.2探測效果分析

3.2.1L1線資料解譯

L1線位于勘查區域下側，靠近山路，垂直滑坡體走向近東西方向布設，剖面長195 m。從圖2可以看出，整個剖面視電阻率值變化較明顯，局部存在低阻異常區，推斷解釋為滑動體和風化破碎引起的異常。在剖面43～142 m處為相對低阻區，推測為滑坡體。滑坡體為碎石土，電阻率值為16～90 Ω·m；滑床為較完整頁巖和灰巖互層，巖體致密，含水量少，電阻率為100～350 Ω·m。受巖土體中含水量、黏土含量及塊石含量影響，滑坡體各部位的電阻率大小存在差異。由此可推斷該處滑坡體滑動面深度為0～20 m，其中在地表水平位置65～85 m處，滑動面埋藏較深，約18 m，滑坡體其他部位滑動面埋藏較淺，約5 m。

圖2　L1線剖面視電阻率斷面及推斷地質剖面

3.2.2L4線資料解譯

L4線位于勘查區域西側，沿滑坡體走向近南北方向布設，剖面長95 m。從圖3可以看出，整個剖面視電阻率值變化較明顯，局部存在低阻異常區，推斷解釋為滑動體和風化破碎引起的異常。結合地質資料，綜合分析認為L4線在剖面15～75 m處為相對低阻區，推測為滑坡體。滑坡體為碎石土，電阻率值為16～90 Ω·m；滑床為較完整頁巖和灰巖互層，電阻率為100～350 Ω·m。受巖土體中含水量、黏土含量及塊石含量影響，滑坡體各部位的電阻率存在差異。由此推斷該處滑坡體滑動面深0～10 m，其中，地表水平位置32～42 m附近滑動面埋藏最深，為10 m左右。

圖3　L4線剖面視電阻率斷面

4滑坡體綜合推斷分析

(1)治理區地形起伏較大，地貌類型為剝蝕-溶蝕丘陵，巖層產狀與坡度角大致相同，上覆蓋層松散，泥巖、頁巖風化強烈，地下水富集在巖土接觸帶上，使土體軟化形成軟弱帶，減小了層面間摩擦力和內聚力，為滑坡體的形成提供了有利條件。

(2)根據本次物探勘查結果可知，滑坡體和未滑動部分視電阻率差異較大，表明該處滑坡體形態已形成，滑壁、滑坡腳、滑動面特征明顯。在滑坡體中下部滑動面埋深為10 m左右，沿山體往上及兩翼覆蓋層逐漸變淺，為5 m左右，滑坡體頂部基巖已裸露，滑壁明顯。

5結論

(1)沉積巖地區滑坡多與軟弱夾層有關，滑動面基本由軟弱夾層演變而來，地電斷面圖上電阻率成層性較好的分界面即為滑動面。后期可采取在坡面設置格構式框架，在坡底設置抗滑樁的方式加固處理。

(2)在地形起伏大、地質條件復雜、勘探深度較深及不適合開展地震法勘探的地區，高密度電阻法能經濟高效地完成工程地質勘查任務，為以后的滑坡治理工作提供準確依據。但由于滑坡區普遍工作條件不好，地形高差變化較大，接地電阻不良，采集的原始數據易出現一些壞點和隨機干擾點，在地形校正的同時需對數據進行優化處理，剔除突變點。

(3)為全面詳細地反映滑坡體的形態，在實際物探線布設時，如條件允許，盡量網狀布設。

(4)由于物探資料的多解性，在實際的勘探工作中，要注意物探方法和鉆探方法相結合，提高資料解釋的精度和準確性，更好地解決工程地質問題。

參考文獻

[1]肖宏躍，雷宛.地電學教程[M].北京：地質出版社，2008.

[2]劉新華，李業君，張玉池．物探技術在那勤滑坡地質災害勘察中的應用[J]．礦產與地質，2008,22(4):370-372．

[3]武玉龍.高密度電法在滑坡勘查工程中的應用與分析[J].土工基礎，2012，26(5)：102-104.

[4]張光保.褚家營巨型滑坡的高密度電法勘察及效果分析[J].地球物理學進展，2012，27(6)：2716-2721.

[5]李來喜.物探在多期次巨型滑坡勘察中的應用[J].工程地球物理學報，2009，6(5)：575-579.

(收稿日期2015-12-01)

時彥芳(1983—)，男，工程師，250014 山東省濟南市。