邊坡工程地質災害隱患探測方法研究

龔 放

（成都師范學院， 成都 611130）

0 引言

在開展邊坡工程的過程當中常常會面臨著各種各樣的地質現象和地質災害，譬如滑坡、泥石流等，雖然部分現象初期表現并不強烈，但如果無法對其進行及時分析，探測出具體的地質災害隱患，則極有可能釀成更為嚴重的后果，引發大規模的地質災害。因此本文將著重圍繞邊坡工程地質災害隱患探測方法展開初步探究，希望能夠為提高邊坡工程施工質量，有效規避地質災害提供相應參考幫助。

1 邊坡工程的巖土性質概況

筆者在查閱大量相關研究資料后發現大多數研究人員認為邊坡失去穩定性，主要是以地層巖土性質作為其物質基礎，有大量的研究資料證明巖土體類型和性質成分等均會在不同程度上影響著邊坡的穩定性。如果地層本身結構較為松軟，缺乏足夠的抵御風化的能力和抗剪強度，則在水的作用以及其他營力作用之下，地層性質將隨之出現相應的變化，成為泥土狀的軟弱夾層，譬如說泥巖地層、片巖等等[1]。而此類夾層本身穩定性相對差，巖土比較容易出現裂縫，特別是隨著時間的推移，其裂縫還將逐漸擴大，導致大量地面積水下滲，進而對地下水質量造成污染。通常情況下，具有較高穩定性的邊坡，其巖土體地質性質也更加優良。

2 邊坡工程地質災害隱患探測方法

2.1 淺層地震勘探

2.1.1 反射波法

在對邊坡工程的淺層地震進行勘探的過程中，經常使用的一種探測方法便是反射波法，該項探測方法現階段已經被運用在了眾多工程地質災害隱患探測和地質勘探工作當中。通過采用反射波法對邊坡工程地質災害隱患進行探測，從理論上來說就是通過采用水平疊加技術，依次疊加各激發點以及接收點當中接收的，由相同反射點發出的地震記錄，使得多次波、隨機干擾波等所產生的干擾影響能夠被降至最低，進而在順利完成速度等各項參數提取工作的同時，保障信噪比以及地震剖面具有較高的質量水平。

2.1.2 折射波法

現如今國內外在對淺層地震構造進行勘探的過程當中使用最為頻繁的一種探測方法就是折射波法，該探測方法自從被廣泛運用以來，在對基巖深度和起伏狀態，巖性接觸帶具體位置、延伸方向等各項重要參數和性質的探測方面具表現出了良好的探測效果，探測結果具有較高的精確度和真實性。勘探人員通過利用折射波法能夠對基巖縱波速度進行準確測定，并掌握其具體的分布情況，在此基礎上對邊坡工程的巖性變化情況、具體致密性等進行全面、精準地把握，以此有效保障工程設計和建設質量[2]。在許多大型工程建設如公路橋梁、房屋建筑等當中，工程人員通常會選擇使用該方法進行地基勘探，其通過使用雙重相遇追逐觀測系統，將檢波點距設定在5m，可以對滑動界面的位置等進行精準確定，工程人員在參考其他重要參數資料之后，即可更加科學合理地完成工程設計與施工工作。

2.1.3 瑞雷波法

通常情況下，在彈性界面周圍分布著瑞雷波，在邊坡工程當中，通過借助瑞雷波對淺層地質進行勘探，同樣可以準確探測具體的工程地質災害隱患，為邊坡工程建設排除質量干擾因素。相比于上述兩種探測方法，瑞雷波法的應用范圍更加廣闊，對于淺層地層以及潛水面以下地層分層等，瑞雷波法均可以表現出良好的分辨性能。在使用該探測方法對工程地質災害隱患進行探測時，一般使用24道接收，檢波之間則相隔大約2m。

2.2 電法勘探方法

2.2.1 電阻率測深

地下巖石和礦石的導電性并不完全相同，受此影響電場分布狀態也會隨之發生相應的變化。基于這一點，可以采用電阻率測深法，在專業儀器的幫助之下，可以準確顯示具體的電場分布情況，從而有效幫助工程人員解決地質問題。根據具體電極的排列方式，電測深法也可以被分為不同的種類。而目前在邊坡工程以及其他工程建設當中最常使用的電阻率測深法主要有兩種，分別為三極和四極電測深法。前者主要是通過保持測線和一個對稱四極當中的供電電極以一定距離，進而構成一個三極排列。在測線方向排列的三極主要是由兩個測量電極和一個供電電極共同構成，放置在遠離測線位置處的供電電極則通常被人們表示成C極。三極排列中的供電電極所產生的電場直接影響著最終的測量結果，當兩個供電電極不斷增大的情況下，電阻率測深法所探測的深度也將逐漸增加。通過利用公式即可計算出電阻率。在這一公式當中，K代表的就是電極裝置系數，A、B分別代表兩個供電電極，其中距離測線相對較遠的供電電極為B，M與N則代表兩個測量電極。

四極電測深法當中，主要是由兩個供電電極和兩個測量電極共同組合而成，供電電極和測量電極的分布均以測點為對稱軸，呈對稱分布的狀態。與三極排列測量方式相同的是，隨著兩個供電電極的不斷加大，探測深度也將逐漸增加。而利用公式，在供電電極發生變化的情況下可以轉卻計算出當前極距下的視電阻率。無論是三極還是四極電測深法，均可以準確展現出垂直方向上相同測點不同電極距下的視電阻率，通常在水平巖層或是傾斜角在20°以內的巖層當中比較適合使用電測深法對工程的地質構造、覆蓋厚度等進行準確勘測。

2.2.2 激電測深法

雖然激電測深法和電阻率測深法同樣屬于電測深法的范疇當中，有助于邊坡工程對地質災害隱患進行精準探測，但不同于電阻率測深法具有應用范圍相對較廣的特點，激電測深法的探測對象具有明顯的局限性。一般只用于對局部不均勻體或是具有較高含水量的邊坡滑動層頂部埋深進行探測，此外，激電測深法也可以用于準確探測平面當中滑動層的具體分布狀態與分布規律。由于其應用范圍比較狹窄，因此在實際邊坡工程當中很少運用該項探測方法進行地質災害隱患的勘測。

3 邊坡工程中地質災害隱患探測方法的實際運用

3.1 淺層地震勘探法的應用

在某邊坡工程當中，由于測區位置處于山區，地形復雜多樣且擁有眾多高山，邊坡相對較陡，加之當地將數量比較大，因此測區范圍內植被覆蓋率比較高，茂盛生長的植物也在一定程度上增加了邊坡工程地質災害隱患探測的工作難度。為了準確掌握工程測區的地質構造情況，了解具體的巖層風化程度等相關信息，工程人員最終決定使用折射波和瑞雷波相互結合的探測方法完成該工程地質災害隱患探測工作[3]。在瑞雷波探測法當中，工作人員在對原始資料進行編輯并進行能量均衡之后，進入到外科切除和零相位濾波的環節當中，在完成面波主能量團的拾取等流程之后，結合相關公式對互功率譜進行計算，同時計算出連續相位譜，此時通過選擇相鄰道計算面波速度，并將其加入至數據庫當中即可顯示出最終的結果。在對折射波資料進行處理的過程中，工程人員選擇了準旅行時法，并且搭配使用t0時間發對最底層折射波速度進行計算。

在折射波法的運用之下，使得50m內地表地質分層工作得以順利落實，在結合其他相關探測資料將測區巖性依次劃分成覆蓋層、全風化和強弱風化層之后，可以準確了解到山脊位置處有滑坡帶，而嚴重的覆蓋層風化問題使得巖土出現了比較嚴重的土質疏松問題，進而直接影響到該邊坡工程的穩定性。在參照具體解釋圖并對滑坡各點主滑動面坡角進行逐一計算之后，發現其坡角范圍為8°到28°，因此該邊坡工程具有中等危害程度的滑坡問題。雖然根據探測結果來看，滑動主要出現在東西方向，但考慮到坡角的范圍差距過大，因此主滑動面同樣有可能存在從中間向兩邊滑動的問題。

3.2 電法勘探方法實際應用

在另一個位于丘陵地區的邊坡工程當中，其山體走向為東北方向，平行于路線走向。而山體地面高程最大值超過 350m，地面高程最低值則為 235m，相對高差為115m，跛角范圍在20°到25°之間，上部第四系土層的覆蓋厚度范圍在3m到10m之間，工程測區地下水系發達，水位埋深在2m到5m之間，且當地多降雨天氣，但降水時間分配不均。在雨水的反復沖刷的侵蝕作用下，測區坡腳出現了失穩情況，并出現高深臨空面。但在滑坡的逐漸滑移下，反而達到了一種平衡效果，因此暫時該邊坡工程處于穩定狀態。工作人員通過在測區范圍內布設十條電測深剖面線，其中垂直和平行與路線方向的電測深剖面線各五條。所有電測深剖面線的長度各不相同，但電測深測點之間的距離相同，均為2m，在工程當中總共布設了超過620個測點。

通過根據其他工程勘探結果可知，在出現滑坡位置的后緣破裂壁當中出現了正在發育的植被，巖石的風化程度比較嚴重，滑坡前緣位置以及坡角相對平緩，加之已有部分周圍居民將其開墾成梯田，因而該邊坡工程中雖然存在滑坡問題，但其保持穩定狀態也已有一段時間[4]。在電阻率測深法的運用之下，檢測到滑坡碎石土電阻在30到110Ω·m之間，亞粘土和灰巖的電阻率分別在40到100Ω·m之間以及120到160Ω·m之間，而巖泥電阻率則在100到110Ω·m之間，礫石電阻率至少為110Ω·m。在將電阻率測深結果和工程地質測繪圖進行有機結合后，可以了解到滑坡滑體土電阻率在20到210Ω·m之間，具有相對較大的電性離散程度，考慮到土體含水量直接影響著電阻率，因此根據滑坡后緣位置電阻率較高的現象，可以推斷出其滑體土含水量相對較少，另外，在中部位置處有大量人工填土，因此也使得滑坡出現了高阻帶。其滑帶土不僅為粘土，同時還含有大量碎屑，而根據相關探測數據顯示，其滑帶土具有良好的含水性和可塑性，且抗剪強度和電阻率相對較低，加之覆蓋厚度相對較小，因此在繪制出的電阻率測深曲線上難以進行準確區分。

考慮到每次在降水天氣下，工程中都會出現新的滑坡，并且最大一次規模的滑坡，其寬度和縱深分別達到了80m和120m。因此工程人員決定對已經出現裂縫的滑體使用粘土填充和夯實處理，并在新出現的滑體當中設置排水溝，用以有效防止地面水下滲污染地下水[5]。另外，結合邊坡工程的實際情況，工程人員決定額外設置擋土墻和抗滑樁，從而進一步增強邊坡的穩定性。

4 結束語

雖然經常在邊坡工程當中出現的滑坡、塌陷等地質災害本身規模相對較小，埋深也通常較淺，但仍然需要工作人員結合邊坡工程的具體情況，采用與之相對應的地質災害隱患探測方法，探明具體的地質災害隱患。根據獲取的速度等參數瑞滑動層的厚度、分布規律等予以充分掌握，進而為相關工程人員制定積極有效的地質災害應對方案提供真實、必要的參考。在有效幫助邊坡工程規避地質災害，提高邊坡工程安全性的基礎上，進一步強化邊坡工程的地質災害隱患探測能力。

[1]陳昌彥，沈小克，蘇兆鋒，張輝，白朝旭，賈輝，顧漢民.電磁波層析成像技術在復雜地質邊坡工程勘察中的應用研究[J].地球物理學進展，2012，27(02):796-803.

[2]黃偉. 公路邊坡工程地質災害危險性評估方法研究[D].重慶交通大學，2012.

[3]劉英超，劉瑩.淺析邊坡工程地質災害的相關探測方法[J].科技風，2014，15(02):151-152.

[4]彭鎮城.全站儀無棱鏡測量技術在地質災害及邊坡工程中的應用[J].廣東科技，2011，33(02):193-194.

[5]朱自強，彭冬菊.邊坡隱患探測方法研究[J].工程地球物理學報，2017，11(05):405-410.