綜合物探在地質災害勘查中的應用

張 瑋

廣東省核工業地質局二九二大隊，廣東河源517000）

受業主委托，我們對廣東省豐順縣八鄉鎮鎮政府后山滑坡體進行物探勘查。本次勘察主要目的是對位于廣東省豐順縣八鄉鎮鎮政府后山滑坡體的穩定性及發展趨勢做出評價，并提出經濟合理、技術可行、安全可靠、施工方便的支護方案，提供治理所需的設計計算參數。具體技術要求如下：

（1）查明滑坡體內地層結構、厚度、規模及空間分布情況；

（2）對滑坡體邊坡穩定性進行計算，并分析和評價滑坡體的成因、穩定性及發展趨勢；

（3）查明滑坡體范圍內水文地質條件；

（4）提出合理的治理措施建議，提供支擋工程巖土層物理力學參數建議值。

1 工程概況

該工程為一鎮政府后山滑坡體。測區地貌以剝蝕殘丘為主，附近外圍為沖洪積洼地，植被較發育，通視通行較困難。殘丘由花崗閃長巖組成，頂部渾圓，表層為坡積土，至勘察時公路上方出現崩塌，多處出現裂痕。地面高程660～750m左右，大部分已成為建筑用地或水稻種植地。斜坡坡度30°～35°，坡頂高程780m，坡高100m左右。

根據區域地質資料及測區周邊地質調查，區內分布巖石主要為花崗閃長巖。測區及附近植被茂盛，表層土松散，淺部強風化強烈，強風化地層因受外力作用下，地層容易失穩而產生滑坡現象。

2 地球物理條件

因滑坡體的產生，當滑坡面含水時，與上下土層（巖層）相比，顯示為相對低阻；當滑坡面不含水時，與上下土層（巖層）相比，顯示相對高阻，故用高密度電法勘探滑坡體的規模及深部界面具備電性條件。由于滑帶與上面的滑體及下面的巖土層存在明顯波阻抗差異，表現為面波速度較低，這為應用地震瑞利面波法對滑坡體進行勘探具備了很好的地球物理條件。可見區內充分具備開展高密度電法勘探和地震瑞利面波法的地球物理條件。

3 方法選擇

3.1 高密度電法勘探

高密度電阻率法（圖1）是一種陣列勘探方法，也稱自動電阻率系統，是直流電法的發展，其功能相當于四極測深與電剖面法的結合。通過電極向地下供電形成人工電場，其電場的分布與地下巖土介質的電阻率ρ的分布密切相關，通過對地表不同部位人工電場的測量，了解地下介質視電阻率ρs的分布，根據巖土介質視電阻率的分布推斷解釋地下地質結構。該方法是尋找地下構造破碎帶及溶洞較為有效的物探方法。

高密度電法是許多普通電法排列、測點的集合，是將許多電極（一般為60個以上），按一定極距（一般為1～5m）排列，通過電纜、轉換開關同測量儀器相連。測量時，測量儀器通過指令控制轉換開關以一定的排列順序將電極轉換成供電電極或測量電極。

圖1 高密度電法工作系統示意圖

根據不同的電極排列順序和測量方式，可分為不同的裝置方式。

本次高密度電法測量選用的是工程勘察中最常用的溫納裝置（圖2）。測量時，AM=MN=NB=AB/3為一個電極間距。A、B、M、N逐點同時向右移動，得到第一層剖面線；接著AM、MN、NB增大一個電極間距，A、B、M、N逐點同時向右移動，得到另一層剖面線；這樣不斷掃描測量下去，得到倒梯形地質斷面。

圖2 溫納裝置斷面掃描示意圖

3.2 瑞雷波法

瞬態瑞雷面波檢測法也稱表面波頻譜分析法（SASW），自20世紀80年代應用于工程實踐以來，由于其淺層分辨率高、檢測方便快捷的特點，已在確定路基壓實度、地基承載力、評價地基加固效果及工程質量檢測方面得到廣泛應用。

瑞雷面波是指在彈性分界面處由于波的干涉而產生，并且沿界面傳播，波動現象集中在界面附近的一種彈性波。

瑞雷面波的野外采集，是在地面上沿波的傳播方向，以一定的道間距Δx設置N+1個檢波器，就可以檢測到面波在NΔx長度范圍內的傳播過程（見圖3）。

4 測線布設

根據目的任務和現場地形、地物條件，因地制宜布設了5條高密度電法剖面，采用溫納裝置，60道電極測量，供電時間0.5s，測線點距4m。面波勘查點共布設12個點，用重錘激發，使用固有頻率4Hz的垂直檢波器，采用12道接收，道間距2m，偏移距3m。采樣間隔0.25ms，采樣長度0.512s。用全站儀及手持GPS確定物探測線控制樁點，用測繩（或皮尺）測定距離，測線(點)根據場地實際情況部分做了調整。

圖3 瞬態面波勘探原理圖

5 成果解釋

5.1 高密度電法成果解釋

WT1號測線：視電阻率整體呈水層平狀分布，隨深度增加，視電阻率值增加；上部為沖坡積粉質粘土，厚度為22～28.4m不等，呈稍密狀，視電阻率ρs＜200Ω·m。下部基巖為花崗閃長巖,強風化層厚度為16.8～27.2m，視電阻率ρs=200～400Ω·m,本段地形坡度較陡，一般為28°～30°，最大達35°。推測33～175m為滑坡段，厚度為0～18.6m。

WT2號測線：視電阻率整體呈水層平狀分布，隨深度增加，視電阻率值增加；上部為沖坡積粉質粘土，厚度為23～29.3m不等，呈稍密狀，視電阻率ρs＜200Ω·m。下部基巖為花崗閃長巖,強風化層厚度為17.5～28.5m，視電阻率ρs=200～400Ω·m,本段地形坡度較陡，一般為28°～30°，最大達35°。推測45～180m為滑坡段，厚度為0～18.2m。

WT3號測線：視電阻率整體呈水層平狀分布，隨深度增加，視電阻率值增加；上部為沖坡積粉質粘土，厚度為25～29.5m不等，呈稍密狀，視電阻率ρs＜200Ω·m。下部基巖為花崗閃長巖,強風化層厚度為17.2～26.2m，視電阻率ρs=200～400Ω·m,推測25～160m為滑坡段，厚度為0～16.5m。

WT4號測線：視電阻率整體呈水層平狀分布，隨深度增加，視電阻率值增加；上部為沖坡積粉質粘土，厚度為20～25.5m不等，呈稍密狀，視電阻率ρs＜200Ω·m。下部基巖為花崗閃長巖,強風化層厚度為18.8～25.6m，視電阻率ρs=200～400Ω·m。推測58～160m為滑坡段，厚度為0～16.7m。

WT5號測線：視電阻率整體呈水層平狀分布，隨深度增加，視電阻率值增加；上部為沖坡積粉質粘土，厚度為20～25.4m不等，呈稍密狀，視電阻率ρs＜200Ω·m。下部基巖為花崗閃長巖,強風化層厚度為16.8～27.2m，視電阻率ρs=200～400Ω·m,。推測70～170m為滑坡段，厚度為0～11.8m。

5.2 瑞雷波法成果解釋

瑞雷波法選取在高密度電法測線部分位置進行勘探。通過研究面波頻散曲線圖，并與已知的地質資料進行對比分析，各面波頻散曲線均在約8～15m左右出現明顯的拐點，推測為滑動面。

5.3 物探異常綜合解釋推斷

綜合高密度電法和地震面波勘探法的資料后，結合現場的地質資料，對各剖面和各測點進行了物探解釋推斷。據各剖面物探解釋結果，并結合現場地質調查，該滑坡體的范圍控制面積約為14250m2。

6 結論

綜合高密度電法和地震面波勘探法的資料后，結合現場的地質資料，對各剖面和各測點進行了物探解釋推斷。綜合解釋推斷認為，該滑坡體的范圍其控制面積約為14250m2。通過本次勘察，基本查明了古滑坡堆積體和不穩定邊坡位置、規模。滑坡為土質滑坡，其他位置也為不穩定邊坡。滑坡體和不穩定邊坡現階段屬于穩定階段，近期未發生活動跡象。

該滑坡體目前未見活動跡象，仍處于穩定狀態。公路上方出現崩塌，多處出現裂痕。其主因為公路開挖邊坡度較陡，發生滑塌現象。