滑坡工程地質水文地質勘查中物探技術的應用研究

李存利

摘要：滑坡本身作為一種對人類危害極大的自然災害，近幾年發生頻率逐步增高，促使各個國家的科技人員對其進行深入的研究。進一步強化滑坡地質水文地質勘察工作，物探技術因其自身的經濟性以及勘探結果信息量全面豐富的特點，在滑坡工程水文地質勘察工作中發揮了重要作用。本文就滑坡工程水文地質工程勘察工作中物探技術的實際應用進行了分析和研究。

關鍵詞：滑坡工程地質；水文地質勘查；物探技術；應用

物探技術的全稱就是地球物理學勘探技術，并且在現今社會中該技術在滑坡工程地質水文地質勘察工作中得到了十分廣泛的應用，已經逐步取代了傳統的水文地質勘探方法，其中主要包括電法、地震等多種勘查方式。就當前的情況來看，在滑坡工程地質水文地質勘查工作中，使用范圍最廣、應用頻率最高的技術就是電法勘查技術。和傳統的水文地質勘察技術相比較，物探技術可以將實際的勘查結果通過一種直觀的數據和圖形的方式進行全面展示，以便有關技術人員對于滑坡工程的水文地質情況做出全面的了解。為了確保有關人員可以進一步深化對于物探技術的認識以及提高在滑坡工程水文地質勘查中物探技術的使用效率，本文針對滑坡工程地質水文地質勘查工作中物探技術的應用展開了有關的研究。

1.滑坡地質特性剖析

地質條件和滑坡的形成之間有著十分密切的關系，在一般情況下，斜坡會在土體自身或者是巖體重力作用的影響下，沿著斜坡的方向產生相應的滑動，也就是人們常說的滑坡。

在滑坡地質中，斷層和滑坡構造面是滑坡形成和發展的主要因素，其中以斷層為后緣和側界所形成的滑坡現象較為常見，在滑塊體的整體性遭到一定程度的破壞之后，則會出現更為嚴重的整體滑坡或者是滑坡群現象。如果滑坡體之中的斷層破碎帶對于滑坡地層產生了一定的影響，則滑坡地層中的巖層就會出現破碎現象，從而進一步降低底層的整體強度。特別是在一些受地下水分影響較為嚴重的軟弱面上更容易出現破碎巖石的滑坡現象。滑坡的形成及發生除了受斷層和構造面的影響之外，底層的巖性和滑坡的形成之間有著較為緊密的聯系，如若斜坡內部的地層巖性是易風化的巖性和遇水容易軟化的巖性，也很容易出現相應的滑坡現象。除此之外，地下水的活動特點也會對滑坡的形成產生一定的影響，在斜坡地層下的地下水含量增加或者是地下水水位上升情況出現的情況下，就會對整個斜坡的穩定性產生相應的影響，如果斜坡內部的地層巖性是遇水易軟化的巖性，則受到地下水分的影響將會更加嚴重，在斜坡無法承受底巖體或土體自身重力的情況下，就會出現滑坡現象。

2.物探技術應用的任務及水文地質勘查的具體內容

2.1物探技術應用的任務

在開展滑坡工程地質水地質勘察工作的過程中，使用物探技術的主要任務，就是借助各種物探方式的綜合使用，對滑坡的水文地質信息做出全方位的探測，以便對于滑坡地質做出全面的了解，主要的信息包括了滑坡的具體范圍、后緣和出口位置的確定，滑坡自身過濕帶和地下水空間分布形態等諸多方面的信息。通過探測這些信息，可以為滑坡防治工程的設計提供重要的數據和信息支撐。

2.2水文地質勘查的內容

在落實滑坡工程地質水文地質勘察工作的過程中，具體包括了如下幾個方面的內容：第一，自然地理條件。在開展水文地質勘察工作的時候，自然地理條件是其中的一個主要內容之一，主要勘察的內容包括地形地貌和地質水文特征，其中前者主要指的是滑坡工程所在區域和周邊區域的平原和水系的具體分布情況，并借此觀察滑坡出現的地貌是否出現了侵蝕以及被侵蝕的具體程度。而水文特征則是指滑坡區域范圍和周邊區域內的氣候、降水等諸多情況。第二，地質條件。地質條件作為滑坡形成的主要影響因素之一，也是整個水文地質勘察工作中的重要內容，主要包括巖層的實際特性，巖層的具體分布等諸多勘察信息內容。第三，地下水位。地下水位作為滑坡形成的又一個重要影響因素，在進行水文地質勘查工作的過程中，需要針對地下水位在3年～5年內出現的最高水位、最低水位和全年水位變化情況進行全面的探測。第四，含水層和隔水層的探測。這里主要包括地下水的實際類型、水位變化幅度、地下水的流向、含水層的深度、厚度和分布等諸多信息，在對這些數據進行全面的勘查之后，可以對地層滲透系數進行相應的分析。

3.常用的物探技術方法

3.1重力勘探方式

重力勘探方式作為物探技術的主要方法之一，是一種利用構成地殼的各類巖體和礦石之間的密度差異所引發的地表重力加速度數值的變化而進行地質勘測的方式，其理論基礎就是牛頓的萬有引力定律，只要被勘探的地質體與其周圍附近的巖體存在一定的密度差異，就可以利用精準程度較高的重力測量儀器，尋找出重力異常的地區。隨后便可以結合勘探地區的地質和其他的物探技術資料，對發現的重力異常開展相應的定性和定量解釋，借此便可以推斷出覆蓋層之下密度不同的礦體和巖層的埋藏情況，并最終找出隱伏礦體的實際位置和其附近的地質構造情況。

3.2磁法勘探方式

自然界中的巖石和礦石本身在磁性上存在著一定的差異，這也就意味著在磁場方面也會出現一定的差異，導致整個地球磁場可以在局部地區發生相應的變化，并進而出現地磁異常的現象，通過精密的儀器便可以發現和研究這些地磁異常現象，并進而尋找出相應的磁性礦體以及對地質構造進行相應的研究，這就是所謂的磁法勘探方式。這也是一種較為常用的物理勘探方式。具體包括了地面、航空、海洋磁法勘探等。這一方式主要是用來勘探和尋找礦產，開展相應的地質填圖研究和油氣有關的地質構造等諸多方面工作。自中華人民共和國成立以來，我國絕大多數的鐵礦區和多金屬礦區都是使用磁法勘測方式發現的，并且取得了良好的地質勘探效果。

3.3電法勘探方式

電法勘探作為物探技術中較為常用的傳統方法之一，本身是利用巖石和礦石之間存在的電學特性之間的差異來研究地質構造的一種物探方式。也是借助儀器對人工或者是天然的電場，又或者交變電磁場進行相應的研究，并在全面分析這些電場和電磁場的特點和規律的前提下達成勘探的目的。這一物探方式具體可以分為研究直流電場的直流電勘探法以及研究交變電磁場的交流電勘探法。其中又以后者在滑坡工程地質水文地質勘查工作中的應用較為廣泛。

4.物探技術在滑坡工程地質水文地質勘查中的應用分析

4.1電法勘探技術方式的應用

在開展滑坡工程地質水文地質勘察工作的過程中，通過使用電探技術可以在有效繪制地質地形圖的前提下，對滑坡地質中存在的含水過濕帶實際范圍進行有效的界定和劃分，并可以在全面分析經過電探得到的平面圖之后，對過濕帶含水率的數據變化做出有效的研究，以此為基礎，可以對滑坡地質中的水文地質情況做出詳細的了解。圖1展示了為A滑坡工程地質水文地質電探技術得到的平面勘查結構圖。

通過觀察圖1不難得出，在本次的滑坡工程地質中，其水文地質內的地下水發育程度較好，尤其是以前淺層地下水發育最為顯著。除此之外，在滑坡地質中含水過濕帶的面積相對較大，但是其中存在的幾個高阻區很好的阻斷了地下水之間的聯通。除此之外，和該滑坡地層的淺層水相比較，深層水的面積相對較小，并且在其中間部分存在著一條和斷層相對應的含水過濕帶。同時在整個滑坡工程地質東側的淺水和深水層附近都有一條條帶狀的過濕帶。根據這些水文地質過濕帶的分布結果進行分析，可以對整個滑坡地質中水文地質的地下水的實際分布和流動情況做出全面準確的分析。將滑坡地質淺層過濕帶的分布情況作為基礎來看，全部的泉水都處在過濕帶的范圍之內，而這也就意味著淺層過濕帶是這些泉水的主要來源之一，由此不難看出滑坡工程中的水文地質全部的地下水流向，均為滑坡體的中下部，并且流向相對較為固定。在得到上述分析結果之后，有關的水文地質勘察工作人員則可以對整個滑坡工程地質的實際水文地質情況做出全面詳細的了解，并繼而為滑坡防治工程的設計提供相應的數據和信息支撐，以便在保障滑坡防治工程順利施工的前提下，降低法勘查滑坡發生的可能性以及危害。

4.2鉆孔充電法勘查技術的應用

鉆孔充電技術作為滑坡工程地質水文地質勘查工作中常用的物探技術方法之一，主要是針對其中的地下水流向和流速開展相應的計算和探測，并且經過多次的實際使用發現，這一技術在水文地質的勘探工作中可以取得良好的效果。也正因如此，在滑坡工程地質水文地質勘查工作落實的環節中，不但需要利用電探技術對于地下水系的實際分布狀況進行相應的勘探，還需要以此作為基礎，對地下水的實際流向和流動速度進行相應的勘察。而且使用這種技術開展使用地質勘查工作的時候，往往會使用等電位法來取代之前的等位線法，并以此確保這種技術可以在各類地形的滑坡工程地質水文地質勘查工作中得到廣泛應用，并保證其使用效果。為了確保該項技術可以在水文地質勘查工作中取得應有的使用效果，需要注意如下的兩個方面：第一，在針對地下水流的流向和流速進行勘查的過程中，在部分時間會出現鉆孔中不出現地下水的情況，在這種情況下為了做到繼續勘探地下水的實際流向和流速，則需要在孔洞中灌注一定的水量，并通過觀察注入水分的排泄方向，則可以對地下水的實際流向做出初步的判斷。同時在部分的滑坡工程中，可能會存在著先前工程修建的地下水泄水洞，為此在進行水文地質勘查工作的時候，需要針對原有水利工程的泄水洞修建情況進行相應的勘查，并判斷泄水洞能否繼續發揮原有的作用。如果經過檢測判斷發現工廠修建的原有泄水洞仍舊維持著原有的作用，則需要以工程的實際需要作為基礎開展相應的維護工作，如若原有的泄水洞經過判斷之后，失去了原有的效用，則需要進行重新修筑或者相應的填埋工作。在這兩點工作內容得到全面重視和有效落實的前提下，鉆孔充電法勘查技術便可以得到較為精準的水文地質勘探結果。

4.3針對滑坡地層條件進行調查

劃分滑坡地層的重要依據就是可靠性較高的物性參數。由電測深曲線類型分析和電測深斷面定性劃分地層界線與地層埋深、厚度的定量解釋兩者是互相關聯的。圖2展示了一個高懸式滑坡，從圖中不難看出，以物探的斷面結構結果作為基礎可以該滑坡地層為劃分為三個物性層：第一，圖中ST1線以上都是低阻區，并且彼此的視電阻率等值線變化幅度較小，可以將該層初步確定為位于滑坡上部的黃土層，且土層分布較為均勻。第二，ST2線之下的則是高阻區，并且和地表露出的基巖標高基本相當，但是視電阻率等值線變化幅度有了顯著的提高，其巖體特征就可以總結為斷層控制下的破碎堆積巖。這一斷面的實際曲線類型以A和KH型為主，和定性的分層結果及勘探所得地質資料結果完全一致，并且以該圖作為基礎，便可得到各個巖層較為精準的厚度數值，同時得到的基巖頂板部位的起伏變化結果和實際的鉆探結果的相對誤差平均值也僅僅只有5.8%。需要提出的一點是，根據物探資料經過定量解釋得到的是物性分層界線，換言之，是對地下物質的綜合性反映。對于那些電阻率差異較大的地層劃分，確實能夠得到與鉆研工作一樣的結果，但是那些電阻率差異較小、帶有漸變性質的地層這一類地質條件較為復雜的滑坡地層的劃分來說，物探技術也只能得到物性的分層結論。在這種情況出現的時候，不需要過分地強調物性地層位置和實際地質層位的一一對應，而是需要將影響滑坡地層穩定性的因素探索作為主要任務，并在尋找出滑坡體內不穩定地層的前提下，確定實際的滑動面位置，并落實滑坡防治工程。

5.總結

滑坡工程地質水文地質勘查工作中，通過使用電探及鉆孔充電的物探技術，可以全面了解滑坡工程地質各項水文地質條件參數的前提下，精準確定滑動面的具體位置，以便落實滑坡防治工程，降低滑坡發生概率及其危害。

參考文獻：

[1]閆路鵬.綜合物探技術在煤炭礦井水文地質中的應用研究[J].石化技術， 2020， 27（08）： 276—277.

[2]李路明.綜合物探技術在礦山水文地質勘查中的應用[J].世界有色金屬， 2019（17）： 162—163.

[3]李燕.綜合物探技術在礦山水文地質治理中的應用[J].世界有色金屬， 2019（04）： 157+159.

[4]吳柱基.礦山工程地質勘查中水文地質的重要性分析[J].世界有色金屬， 2018（08）： 218+220.

[5]武鵬.綜合物探技術在勘查礦區水文地質中的應用[J].山西建筑， 2015， 41（12）： 78—80.

[6]周中成.滑坡工程地質水文地質勘察中物探技術的應用研究[J].科技與創新， 2015（05）： 123—124.