滑坡地质灾害勘查中物探技术应用

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摘要：滑坡是一种严重的自然地质灾害，产生条件复杂，且发生频率高、破坏性强，做好滑坡地质勘查具有重要意义。本文首先对滑坡地质灾害勘查方法展开论述，其后详细探讨了几种常见的物探技术方法，包括高密度电法、地质雷达法以及瑞雷波法，最后围绕工程案例具体分析了物探技术的应用，以期可供参考。

关键词：滑坡；地质灾害；勘查；物探技术

1.引言

我国一些地方滑坡地质灾害频发，发生过程迅速剧烈，极易造成巨大的损失。为实现滑坡地质灾害的有效防治，需精准确定滑坡体各项地质参数，由此综合物探方法凭借着全面、快速、信息丰富等优势得到了广泛运用，为全面认识滑坡特征、变形破坏发展过程等提供了可靠依据，文章主要围绕物探技术的应用展开详细分析。

2.滑坡地质灾害勘查方法概述

我国是一个地质灾害频发的国家，尤以滑坡为主的，根据2019年统计数据显示，共发生地质灾害6181起，滑坡4220起，占比达到了68.27%。滑坡的发生主要受降水、地震或施工爆破的诱发，基于自身重力的牵引，打破自身土的平衡力，沿一定软弱面/软弱带整体或分散顺坡向下滑动。为了更好的控制、监测、治理滑坡地质灾害，必须要查明滑坡面/带埋深、分布情况。传统滑坡地质灾害勘查，主要采用钻探、地质调查、土工试验等方法，效率相对较低，且获得滑坡信息量偏少。近些年，物探方法逐渐得到了广泛运用，如：高密度电阻率法、地质雷达法（GroundPenetratingRodar，GPR）、瑞雷波法以及钻孔CT法等，具有工作效率高、精度高、数据信息量大等优点，逐渐成为滑坡地质灾害勘查主流方法。

3.滑坡地质灾害勘查中物探技术方法

所谓物探，即按照目标介质勘探中的波速度、电导性、磁性、重力密度及放射性差异等为原理的勘探方法。综合物探法的应用实现了对目标体的准确判断和分析，应用单一的物探方法解读目标体，很容易出现物理性不统一、解读不全面等弊端。通过综合物探方法，利用目标体的物理性质差异，对目标体属性进行判断分析，可有效避免多解性问题。本文以高密度电阻率法、GPR、瑞雷波法为例对其在滑坡地质灾害勘查中的应用进行阐述。

3.1高密度电阻率法

传统电阻率法存在一定的限制，观测方式有限，测点分布密度较低，不能准确判断地电断面结构与分布特征。为提高电阻率法的应用价值，当前滑坡地质灾害勘查中多应用高密度电阻率法。该方法实际应用时，采用的电极装置为α排列（温纳装置AMNB）、β排列（偶极装置ABMN）、γ排列（微分装置AMBN），或二极、三极装置等。通过多芯电缆将电极与程控式多路电极转换器相连接，一次性将1～60根电极按固定点距布设在测线上，通过多芯电缆与多极电路转换器连接，在主机控制下可实现电极排列方式、极距及测点的扫描测量。测量时需按照程序进行操作，实现点击排列方式、极距、测点的快速转换，可完成大面积的数据采集任务。同时，联合系列电法二、三维正演、反演处理软件，对采集到的地质数据进行分析与处理。因为高密度电阻率法具有信息量大及可进行非线性反演的优势，多被应用于滑坡面、断层、破碎带、含水层等勘查工程。

3.2GPR法

GPR即地质雷达，工作原理如下：从地面发射，将电磁波送至地面下一定深度，在接收到反射波后，依据反射波的走时、幅度及波形等属性，经过图像分析与处理，确定地下目标体所处的位置和周边环境，同时可直接获得地表介质特性、结构等高分辨率信息。GPR勘查应用的电磁波主要在106Hz～109Hz波段，通过宽频带短脉冲的形式，借助地面的发射器发送至地下，当遇到某种目标体或者是地质层面时会出现反射现象，电磁波反射至地面，雷达天线接收器会自动接收并将其传送至主机，后为明确滑坡地质灾害具体情况，需对接收的雷达信号属性、特征进行分析，并组织专家与技术人员对图像进行解释，实现精准探测目标。与其他物理勘查方法相较，GPR方法的优势体现在高分辨率、高效率、抗干扰能力强，同时操作便捷，所以应用日益普及。

3.3瑞雷波法

瑞雷波法，是借助瑞雷波的运动学及动力学特性，对滑坡类不良地质进行勘查。瑞雷波法中有部分属性与滑坡地质勘查相关，主要如下：（1）层状介质中，瑞雷波法体现出频散属性；（2）瑞雷波波长与穿透深度相关，波长不同，则穿透深度也会有所差异；（3）瑞雷波的传播速度取决于介质，与介质的物力力学性质直接相关。应用瑞雷波法勘查时，需要就野外勘查环境和工作参数等合理设置。为保证勘查结果的准确性，需采用纵排列接受模式对现场勘查数据进行采集与整理。

4.工程案例

4.1调查区概况

本文以某滑坡地质灾害调查区为例展开分析，区域地势整体呈西高东低的情况，地形坡度26.2‰，坡度起伏大、地表地层松散。查阅已有钻探资料显示，区域出露上部地层是第四系全新世松散杂粘土层，厚度数米、数十米不等，不同位置分布有厚度不等的混有块石的松散风化层。区域存在复杂的“穹状复合褶皱群”，多次构造运动产生的断层互相穿插、叠加。构造十分复杂。为查明滑面特征、第四系覆盖层、岩层厚度与滑坡体稳定性，最终决定选择瞬态瑞雷面波法、高密度电法开展滑坡勘查工作。

4.2物探技术方法

基于上述调查，此区域地层主要分为两大部分，上部松散层、下部基岩，两者波阻抗、地电特性差异显著，为物探方法的运用提供了先决条件。本调查区瑞雷波法、高密度电法的运用方案如下：（1）瑞雷波法：本次勘探中瑞雷波法的工作参数选取如下表1所示。瑞雷波勘探效果也与激发能量、频率相关，单次激振应具备较宽频谱范围、一定能量。本次经野外试验确定震源为63.5kg标贯重锤，使用三角架、倒链吊起，在与地面相距2m~3m位置下落；接收采用4Hz检波器，采集道数12道，全通滤波。（2）高密度电法：本次高密度电法勘探中，电法装置α排列，采集为60根铜电极，电极距4.0m，扫描剖面层数、长度分别为16层、236m，可确定滑坡体滑移面，与瑞雷波法相互验证。

4.3成果解释分析

（1）瑞雷波法成果解释本次调查区瑞雷波速成果如下图1所示，根据实测频散曲线变化规律进行地层划分，以瑞雷波点面波速度相近为同一层。根据瑞雷波勘探线上各单点瑞雷波频散曲线图资料，按面波速度变化规律确定测线物性速度界面，并与区域地质资料进行比较，并采用专业软件绘制面波勘探彩色成果图。由此可得，滑坡体是第四系碎石土，面波波速200ms～500ms，呈依次递增情况，表明碎石土密实度依次递增，推断滑床面波波速800ms～1200ms，面波速度依次递增，表面岩石完整程度依次递增。上述推断经钻孔验证，与实际基本吻合。（2）高密度电法成果解释本次调查区经地形校正的高密度电法成果如下图2所示，根据图中可判断，滑床为强风化片麻岩，电阻率300Ω·m～850Ω·m；滑坡体为碎石土，电阻率30Ω·m～100Ω·m，基于岩土体含水量、粘土以及块石含量的影响，滑坡体各部位电阻率存在一定的差异的，是岩土形成时代、充填物质不同所致。经由综合物探结果与区域地质、钻探资料分析显示，最大滑坡体的厚度达30m，是中厚层堆积碎石土沿强风化基岩面形成的滑坡，主滑带形成并向现滑坡后壁延伸。目前滑坡相对稳定，然而根据滑坡前沿开挖取石情况，存在诱发大规模滑坡的情况。

5.结语

综上所述，滑坡地质灾害勘查中，物探方法的运用越加广泛，在勘查效率、精度方面均具有显著优势。滑坡勘查中，需合理选择物探方法，诸如高密度电法、地质雷达法、瑞雷波法等，各种物探方法互为印证，尽量减少物探异常多解性，切实提高勘探精度，为相关防治措施的制订提供可靠依据。

作者:罗杨铭 单位:贵州省地矿局一0六地质大队