高密度電法在湖北黃岡某山體滑坡滑動面劃分中的應用

趙福平，辛會翠

(1.湖南省有色地質勘查局 二四七隊，湖南 長沙 410129；2.承德石油高等?？茖W校 計算機與信息工程系， 河北 承德 067000)

山體滑坡是指斜坡上的土體或巖體，受河流或地下水活動、雨水浸泡及人工切坡等因素影響，在重力作用下，沿軟弱面或者軟弱帶向下滑動的自然現象。在滑坡體穩定性計算與滑坡體治理方案的設計過程中，滑坡體的幾何形態、構造情況是整個設計的關鍵，因此如何準確而又經濟地確定滑坡體的這些參數就顯得尤為重要。常用的方法是在滑坡區域內按一定間距打探鉆或人工挖孔，這種方法所需工程量大、費用高且費時。高密度電阻率法的數據采集過程結合了電測深和電剖面兩種觀測系統，采集數據量大，在電極距較小情況下觀測精度高，對電性不均勻體有良好的探測效果[1-3]，可以實現對滑動面的快速定位，節約經濟和時間成本[4-6]。

1 高密度電法基本原理

高密度電法有較高的測點密度，一次可完成一條縱橫二維的電測深斷面，它通過A、B電極向地下供電(電流為I)，然后測量M、N極電位差ΔU，從而求得該記錄點的視電阻率值(ρS=K×ΔU/I)。我們對野外采集的數據進行反演處理,可獲得蘊含豐富的地質信息的斷面圖，通過對勘察內橫向和縱向不均勻介質視電阻率數值特征的分析和解譯，以此達到對目標體進行識別的目的。高密度電法布置見圖1。

2 工程實例

2.1 工程概況

滑坡區位于株洲市某在建項目場地西側，屬于原始地貌屬丘陵斜坡，地勢西高東低，滑坡區西側最高約117.37 m，東側最低標高約76.99 m，地面坡度10～30°。區內出露地層主要為第四系人工填土層，第四系坡殘積層，滑坡堆積層，下伏基巖為石炭系砂巖、泥巖及泥灰巖，地下水總的運動方向順勢由東往西順坡向徑流，排泄于坡腳，其滲流對滑坡的穩定較為不利。工作工程布置見圖2。共布設5條高密度電法剖面，以查明滑動面(帶)的位置，野外工作采用WDA-1型超高密度視電阻率測深系統，溫納-施倫貝爾(α)裝置，電極間距3 m，電極總數60個，供電電壓270 V。

2.2 物性分析

地球物理勘探方法以地下介質間的物性差異作為其物理前提，通過觀測、研究人工激發或天然物理場的空間或時間分布規律來達到解決工程地質問題的目的。測量了工區內各地層巖性的視電阻率，并對結果進行了統計(見表1)。

表1 巖土層介質電性分析特征表

由表1可知，炭質泥灰巖(滑動面)電阻率值約10.0～30.0 Ω·m，遠低于下伏基巖中風化層，存在較好的物性基礎。

2.3 典型剖面分析

圖3為L05測線綜合推斷結果。從圖3中可知，場地的電性特征自地表至基巖表現為高阻A>低阻B<高阻C，分析認為：①淺表高阻A為風化灰巖組成的覆蓋層，巖土分界面清晰(黑色虛線所示)，與鉆孔揭露一致性較好，里程93.0～106.0 m，由于地表土層隨滑坡面下滑使下層風化灰巖出露，因而表現為高阻；②中部低阻B為石炭系強風化碳質泥灰巖層，層界面清晰，與鉆孔揭露一致性。由于巖體破碎且在地下水穩定水位以下，富水性較好，表現為低阻異常；③深部高阻C為石炭系中風化層，由于本次勘探區域地層巖性復雜，地質體含泥量及含炭量不均勻，電阻率值有所變化。基于異常分析認為，滑動面(帶)主要為強風化地層與中風化地層的過渡帶處(紅色虛線所示)。

為驗證物探結果，布設了鉆孔ZK7、ZK8、ZK11、ZK15、ZK16，布設位置參見圖3。鉆探結果表明，滑動面主要為強風化層與中風化層界面的炭質泥灰巖層，其深度及分布范圍與物探結果高度吻合，由于早期滑舌前沿形成的臨空面遇水軟化膨脹，在地表降雨入滲的作用下降低了強風化層巖體的抗剪強度，導致了滑坡。

2.4 擬三維圖像分析

為更直觀反映推斷滑坡體和滑坡面的空間分布關系，制作了擬三維切片，圖4從北北西視角主要反映垂直滑坡體的斷面異常形態，圖5從南北視角主要反映沿平行滑坡體斷面異常形態，達到了較為立體地反映基巖起伏面及滑動面空間位置的目的，為估算滑坡體方量，為滑坡治理及支護設計提供科學參考。

3 結語

通過反演后的剖面總結了高阻>低阻<高阻的“H”型三層結構地電特征，分析認為淺部高阻層為上覆第四系覆蓋層表現；中部低阻為下伏基巖強風化層；底部高阻為中風化層，在此基礎上推斷滑動面(帶)的位置、埋深及分布范圍，通過鉆探驗證取得很好的效果。此外通過擬三維切片達到了從不同視角，較為立體地反映基巖起伏面及滑動面空間位置的目的，為合理估算滑坡體方量及設計提供精確的數據依據。