滑坡地質災害勘查中物探技術應用

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摘要：滑坡是一種嚴重的自然地質災害，產生條件復雜，且發生頻率高、破壞性強，做好滑坡地質勘查具有重要意義。本文首先對滑坡地質災害勘查方法展開論述，其后詳細探討了幾種常見的物探技術方法，包括高密度電法、地質雷達法以及瑞雷波法，最后圍繞工程案例具體分析了物探技術的應用，以期可供參考。

關鍵詞：滑坡；地質災害；勘查；物探技術

1.引言

我國一些地方滑坡地質災害頻發，發生過程迅速劇烈，極易造成巨大的損失。為實現滑坡地質災害的有效防治，需精準確定滑坡體各項地質參數，由此綜合物探方法憑借著全面、快速、信息豐富等優勢得到了廣泛運用，為全面認識滑坡特征、變形破壞發展過程等提供了可靠依據，文章主要圍繞物探技術的應用展開詳細分析。

2.滑坡地質災害勘查方法概述

我國是一個地質災害頻發的國家，尤以滑坡為主的，根據2019年統計數據顯示，共發生地質災害6181起，滑坡4220起，占比達到了68.27%。滑坡的發生主要受降水、地震或施工爆破的誘發，基于自身重力的牽引，打破自身土的平衡力，沿一定軟弱面/軟弱帶整體或分散順坡向下滑動。為了更好的控制、監測、治理滑坡地質災害，必須要查明滑坡面/帶埋深、分布情況。傳統滑坡地質災害勘查，主要采用鉆探、地質調查、土工試驗等方法，效率相對較低，且獲得滑坡信息量偏少。近些年，物探方法逐漸得到了廣泛運用，如：高密度電阻率法、地質雷達法（GroundPenetratingRodar，GPR）、瑞雷波法以及鉆孔CT法等，具有工作效率高、精度高、數據信息量大等優點，逐漸成為滑坡地質災害勘查主流方法。

3.滑坡地質災害勘查中物探技術方法

所謂物探，即按照目標介質勘探中的波速度、電導性、磁性、重力密度及放射性差異等為原理的勘探方法。綜合物探法的應用實現了對目標體的準確判斷和分析，應用單一的物探方法解讀目標體，很容易出現物理性不統一、解讀不全面等弊端。通過綜合物探方法，利用目標體的物理性質差異，對目標體屬性進行判斷分析，可有效避免多解性問題。本文以高密度電阻率法、GPR、瑞雷波法為例對其在滑坡地質災害勘查中的應用進行闡述。

3.1高密度電阻率法

傳統電阻率法存在一定的限制，觀測方式有限，測點分布密度較低，不能準確判斷地電斷面結構與分布特征。為提高電阻率法的應用價值，當前滑坡地質災害勘查中多應用高密度電阻率法。該方法實際應用時，采用的電極裝置為α排列（溫納裝置AMNB）、β排列（偶極裝置ABMN）、γ排列（微分裝置AMBN），或二極、三極裝置等。通過多芯電纜將電極與程控式多路電極轉換器相連接，一次性將1～60根電極按固定點距布設在測線上，通過多芯電纜與多極電路轉換器連接，在主機控制下可實現電極排列方式、極距及測點的掃描測量。測量時需按照程序進行操作，實現點擊排列方式、極距、測點的快速轉換，可完成大面積的數據采集任務。同時，聯合系列電法二、三維正演、反演處理軟件，對采集到的地質數據進行分析與處理。因為高密度電阻率法具有信息量大及可進行非線性反演的優勢，多被應用于滑坡面、斷層、破碎帶、含水層等勘查工程。

3.2GPR法

GPR即地質雷達，工作原理如下：從地面發射，將電磁波送至地面下一定深度，在接收到反射波后，依據反射波的走時、幅度及波形等屬性，經過圖像分析與處理，確定地下目標體所處的位置和周邊環境，同時可直接獲得地表介質特性、結構等高分辨率信息。GPR勘查應用的電磁波主要在106Hz～109Hz波段，通過寬頻帶短脈沖的形式，借助地面的發射器發送至地下，當遇到某種目標體或者是地質層面時會出現反射現象，電磁波反射至地面，雷達天線接收器會自動接收并將其傳送至主機，后為明確滑坡地質災害具體情況，需對接收的雷達信號屬性、特征進行分析，并組織專家與技術人員對圖像進行解釋，實現精準探測目標。與其他物理勘查方法相較，GPR方法的優勢體現在高分辨率、高效率、抗干擾能力強，同時操作便捷，所以應用日益普及。

3.3瑞雷波法

瑞雷波法，是借助瑞雷波的運動學及動力學特性，對滑坡類不良地質進行勘查。瑞雷波法中有部分屬性與滑坡地質勘查相關，主要如下：（1）層狀介質中，瑞雷波法體現出頻散屬性；（2）瑞雷波波長與穿透深度相關，波長不同，則穿透深度也會有所差異；（3）瑞雷波的傳播速度取決于介質，與介質的物力力學性質直接相關。應用瑞雷波法勘查時，需要就野外勘查環境和工作參數等合理設置。為保證勘查結果的準確性，需采用縱排列接受模式對現場勘查數據進行采集與整理。

4.工程案例

4.1調查區概況

本文以某滑坡地質災害調查區為例展開分析，區域地勢整體呈西高東低的情況，地形坡度26.2‰，坡度起伏大、地表地層松散。查閱已有鉆探資料顯示，區域出露上部地層是第四系全新世松散雜粘土層，厚度數米、數十米不等，不同位置分布有厚度不等的混有塊石的松散風化層。區域存在復雜的“穹狀復合褶皺群”，多次構造運動產生的斷層互相穿插、疊加。構造十分復雜。為查明滑面特征、第四系覆蓋層、巖層厚度與滑坡體穩定性，最終決定選擇瞬態瑞雷面波法、高密度電法開展滑坡勘查工作。

4.2物探技術方法

基于上述調查，此區域地層主要分為兩大部分，上部松散層、下部基巖，兩者波阻抗、地電特性差異顯著，為物探方法的運用提供了先決條件。本調查區瑞雷波法、高密度電法的運用方案如下：（1）瑞雷波法：本次勘探中瑞雷波法的工作參數選取如下表1所示。瑞雷波勘探效果也與激發能量、頻率相關，單次激振應具備較寬頻譜范圍、一定能量。本次經野外試驗確定震源為63.5kg標貫重錘，使用三角架、倒鏈吊起，在與地面相距2m~3m位置下落；接收采用4Hz檢波器，采集道數12道，全通濾波。（2）高密度電法：本次高密度電法勘探中，電法裝置α排列，采集為60根銅電極，電極距4.0m，掃描剖面層數、長度分別為16層、236m，可確定滑坡體滑移面，與瑞雷波法相互驗證。

4.3成果解釋分析

（1）瑞雷波法成果解釋本次調查區瑞雷波速成果如下圖1所示，根據實測頻散曲線變化規律進行地層劃分，以瑞雷波點面波速度相近為同一層。根據瑞雷波勘探線上各單點瑞雷波頻散曲線圖資料，按面波速度變化規律確定測線物性速度界面，并與區域地質資料進行比較，并采用專業軟件繪制面波勘探彩色成果圖。由此可得，滑坡體是第四系碎石土，面波波速200ms～500ms，呈依次遞增情況，表明碎石土密實度依次遞增，推斷滑床面波波速800ms～1200ms，面波速度依次遞增，表面巖石完整程度依次遞增。上述推斷經鉆孔驗證，與實際基本吻合。（2）高密度電法成果解釋本次調查區經地形校正的高密度電法成果如下圖2所示，根據圖中可判斷，滑床為強風化片麻巖，電阻率300Ω·m～850Ω·m；滑坡體為碎石土，電阻率30Ω·m～100Ω·m，基于巖土體含水量、粘土以及塊石含量的影響，滑坡體各部位電阻率存在一定的差異的，是巖土形成時代、充填物質不同所致。經由綜合物探結果與區域地質、鉆探資料分析顯示，最大滑坡體的厚度達30m，是中厚層堆積碎石土沿強風化基巖面形成的滑坡，主滑帶形成并向現滑坡后壁延伸。目前滑坡相對穩定，然而根據滑坡前沿開挖取石情況，存在誘發大規模滑坡的情況。

5.結語

綜上所述，滑坡地質災害勘查中，物探方法的運用越加廣泛，在勘查效率、精度方面均具有顯著優勢。滑坡勘查中，需合理選擇物探方法，諸如高密度電法、地質雷達法、瑞雷波法等，各種物探方法互為印證，盡量減少物探異常多解性，切實提高勘探精度，為相關防治措施的制訂提供可靠依據。

作者:羅楊銘 單位:貴州省地礦局一0六地質大隊