時(shí)彥芳　苗德剛

(山東省地礦工程勘察院)

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基于高密度電阻率法的滑坡體探測

時(shí)彥芳苗德剛

(山東省地礦工程勘察院)

摘要滑坡是一種常見的地質(zhì)災(zāi)害，近年來，我國的滑坡地質(zhì)災(zāi)害日漸頻繁，對人民的生命財(cái)產(chǎn)造成了很大威脅。采用高密度電阻率法對某滑坡進(jìn)行探測，結(jié)合鉆孔資料推斷了滑坡體形態(tài)、滑動(dòng)面位置及埋深，取得了較好的勘探效果，不僅效率高、成本低，而且結(jié)果直觀、地質(zhì)效果明顯，為后期滑坡治理提供了可靠的地球物理依據(jù)。

關(guān)鍵詞滑坡高密度電阻率法物探線

滑坡是由斜坡上不穩(wěn)定的巖土體在重力作用下沿一定的軟弱面整體或局部向下緩慢滑動(dòng)引起的，在山地地貌中發(fā)生較多，是斜坡破壞類型中分布最廣、危害最嚴(yán)重的一種地質(zhì)災(zāi)害。

滑坡事件的發(fā)生是諸多內(nèi)因和外因共同作用的結(jié)果。內(nèi)因主要是地質(zhì)構(gòu)造和巖體的物理力學(xué)性質(zhì)，破碎斷裂、節(jié)理發(fā)育、褶皺傾斜、與線路走向接近的大傾角巖層是滑坡發(fā)生頻率較高的地質(zhì)構(gòu)造。地層的巖體力學(xué)性質(zhì)也是引起滑坡產(chǎn)生的重要因素，如頁巖、風(fēng)化巖以及松軟堆積層，因其水穩(wěn)性和自身黏結(jié)強(qiáng)度都較差，比較容易發(fā)生滑坡[1-2]。因此，在實(shí)際工作中要重視對滑坡體及其周圍環(huán)境的勘查，針對性地治理。對滑坡體形態(tài)及影響范圍的探測是滑坡治理的前提，為了使地質(zhì)災(zāi)害治理工作更加快速高效，許多地球物理探測方法被應(yīng)用于滑坡的探測中，高密度電阻法可以探測滑坡體的發(fā)育形態(tài)及空間分布特征，指導(dǎo)后期綜合治理工作的開展。

1高密度電阻率法原理

高密度電阻率法原理與直流電阻率法完全相同，是基于傳統(tǒng)的電剖面法和電測深法相結(jié)合的物探方法。通過多芯電纜上布置連結(jié)的多個(gè)電極自動(dòng)組合，結(jié)合高密度電阻法測量系統(tǒng)中的軟硬件，可一次對剖面多個(gè)垂向測深點(diǎn)或多個(gè)不同深度進(jìn)行探測。其突出優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)點(diǎn)密，數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)采集可靠，反映的地電信息豐富；一次布極即可完成剖面上一種或多種裝置的測量工作，工作效率大大提高；野外工作結(jié)束后，即可繪出剖面的視電阻率色譜圖，方便后續(xù)資料的定性和定量解釋[3-5]。

2滑坡區(qū)概況

青龍莊滑坡是山東省泗水縣1∶5萬地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中查明的重大地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)，沿道路展布，長約150 m，高50～90 m。近幾年來，該地區(qū)降雨量偏大，2012年曾因暴雨引發(fā)山洪，降雨量的增加進(jìn)一步加劇了地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)性和危險(xiǎn)性。

2.1地層巖性

滑坡治理區(qū)主要出露古生代寒武紀(jì)沉積地層，少量新生代第四紀(jì)松散沉積物，巖性主要以灰?guī)r、頁巖為主。

寒武紀(jì)地層中寒武系長清群(∈?)饅頭組頂部為鮮紅色易碎頁巖，中部為雜色頁巖夾薄層狀灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、條帶狀灰?guī)r；底部為矽質(zhì)灰?guī)r、石英砂巖及黃紅色底礫巖；寒武系-奧陶系九龍群(∈j)張夏組以灰黑色厚層鮞狀灰?guī)r及灰?guī)r為主，夾黃綠色及紫色頁巖，底部為乳白色結(jié)晶灰?guī)r；崮山組(∈ 3g)以黃綠色泥質(zhì)頁巖、薄層狀泥灰?guī)r為主，夾少量薄層鮞狀灰?guī)r；三山子組(∈3c)以薄層灰?guī)r、竹葉狀灰?guī)r為主，夾具氧化圈的竹葉狀灰?guī)r及中厚層不純灰?guī)r。

第四紀(jì)地層主要分布在山間及河流兩側(cè)、凹地及低山丘陵區(qū)，主要為山前組和臨沂組，巖性受堆積類型控制各有不同，殘坡積以砂質(zhì)黏土、碎石、角礫為主，沖洪積以砂、砂礫石、砂質(zhì)黏土、黏質(zhì)砂土、粉砂為主，厚度一般小于20 m。

2.2滑坡體地球物理特征

根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查，青龍莊滑坡體為近期發(fā)生的現(xiàn)代滑坡，屬中型土質(zhì)滑坡。區(qū)域地貌類型為中度切割低山，微地貌為32°陡坡，巖石裸露，地下水類型為巖溶裂隙水?；w上覆松散層為殘積堆積物，為粉質(zhì)黏土或石灰?guī)r風(fēng)化堆積物及碎石，結(jié)構(gòu)松散，透水性較好?；麦w為寒武系灰?guī)r與頁巖互層，灰?guī)r易被水溶蝕，溶孔、溶隙發(fā)育，頁巖遇水易軟化，破碎較強(qiáng)烈?；讓佑珊湎蹈羲畮r石組成。

完整穩(wěn)定的巖體視電阻率值較高，如巖石風(fēng)化破碎則視電阻率值降低。從工程地質(zhì)的角度分析，滑坡體的滑面巖土體相對較為軟弱，且含水率較高，電阻率值較低，與滑坡體及下伏基床相比，存在著較大的電阻率差異，這就為高密度電阻法勘探提供了有利條件。本次工程實(shí)例中，黏性土的電阻率值在20～70 Ω·m，碎石土的電阻率值在40 020～800 Ω·m，下伏基巖電阻率值大于1 000 Ω·m，地層電性差異明顯。

3高密度電阻率法應(yīng)用

3.1野外工作布置

根據(jù)滑坡體形態(tài)，本次共布置了5條測線，其中，垂直滑坡體走向布置2條(L1和L2)，貫通整個(gè)滑坡體，沿滑坡體走向布置了3條(L3、L4和L5)，延伸至山腳，基本滿足了對滑坡面埋深、規(guī)模的探測要求。測線布置見圖1。

使用WGMD-9型超級高密度電阻法系統(tǒng)采集野外數(shù)據(jù)，由于地形起伏較大，為了保證較好的探測效果，使用抗地形干擾能力較強(qiáng)的溫納裝置，電極距為5 m，記錄層數(shù)為15。在每個(gè)排列施工之前，操作員檢測各電極開關(guān)和極間接地電阻，采集數(shù)據(jù)時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)控儀器屏幕上顯示的“I”、“V”、“R”值的變化情況，確保所采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量。為保證測量精度及地形校正的需要，各剖面的地形拐點(diǎn)測量與高密度施測同步進(jìn)行，并標(biāo)注相應(yīng)的電極號(hào)。

3.2探測效果分析

3.2.1L1線資料解譯

L1線位于勘查區(qū)域下側(cè)，靠近山路，垂直滑坡體走向近東西方向布設(shè)，剖面長195 m。從圖2可以看出，整個(gè)剖面視電阻率值變化較明顯，局部存在低阻異常區(qū)，推斷解釋為滑動(dòng)體和風(fēng)化破碎引起的異常。在剖面43～142 m處為相對低阻區(qū)，推測為滑坡體?；麦w為碎石土，電阻率值為16～90 Ω·m；滑床為較完整頁巖和灰?guī)r互層，巖體致密，含水量少，電阻率為100～350 Ω·m。受巖土體中含水量、黏土含量及塊石含量影響，滑坡體各部位的電阻率大小存在差異。由此可推斷該處滑坡體滑動(dòng)面深度為0～20 m，其中在地表水平位置65～85 m處，滑動(dòng)面埋藏較深，約18 m，滑坡體其他部位滑動(dòng)面埋藏較淺，約5 m。

圖2　L1線剖面視電阻率斷面及推斷地質(zhì)剖面

3.2.2L4線資料解譯

L4線位于勘查區(qū)域西側(cè)，沿滑坡體走向近南北方向布設(shè)，剖面長95 m。從圖3可以看出，整個(gè)剖面視電阻率值變化較明顯，局部存在低阻異常區(qū)，推斷解釋為滑動(dòng)體和風(fēng)化破碎引起的異常。結(jié)合地質(zhì)資料，綜合分析認(rèn)為L4線在剖面15～75 m處為相對低阻區(qū)，推測為滑坡體?；麦w為碎石土，電阻率值為16～90 Ω·m；滑床為較完整頁巖和灰?guī)r互層，電阻率為100～350 Ω·m。受巖土體中含水量、黏土含量及塊石含量影響，滑坡體各部位的電阻率存在差異。由此推斷該處滑坡體滑動(dòng)面深0～10 m，其中，地表水平位置32～42 m附近滑動(dòng)面埋藏最深，為10 m左右。

圖3　L4線剖面視電阻率斷面

4滑坡體綜合推斷分析

(1)治理區(qū)地形起伏較大，地貌類型為剝蝕-溶蝕丘陵，巖層產(chǎn)狀與坡度角大致相同，上覆蓋層松散，泥巖、頁巖風(fēng)化強(qiáng)烈，地下水富集在巖土接觸帶上，使土體軟化形成軟弱帶，減小了層面間摩擦力和內(nèi)聚力，為滑坡體的形成提供了有利條件。

(2)根據(jù)本次物探勘查結(jié)果可知，滑坡體和未滑動(dòng)部分視電阻率差異較大，表明該處滑坡體形態(tài)已形成，滑壁、滑坡腳、滑動(dòng)面特征明顯。在滑坡體中下部滑動(dòng)面埋深為10 m左右，沿山體往上及兩翼覆蓋層逐漸變淺，為5 m左右，滑坡體頂部基巖已裸露，滑壁明顯。

5結(jié)論

(1)沉積巖地區(qū)滑坡多與軟弱夾層有關(guān)，滑動(dòng)面基本由軟弱夾層演變而來，地電斷面圖上電阻率成層性較好的分界面即為滑動(dòng)面。后期可采取在坡面設(shè)置格構(gòu)式框架，在坡底設(shè)置抗滑樁的方式加固處理。

(2)在地形起伏大、地質(zhì)條件復(fù)雜、勘探深度較深及不適合開展地震法勘探的地區(qū)，高密度電阻法能經(jīng)濟(jì)高效地完成工程地質(zhì)勘查任務(wù)，為以后的滑坡治理工作提供準(zhǔn)確依據(jù)。但由于滑坡區(qū)普遍工作條件不好，地形高差變化較大，接地電阻不良，采集的原始數(shù)據(jù)易出現(xiàn)一些壞點(diǎn)和隨機(jī)干擾點(diǎn)，在地形校正的同時(shí)需對數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化處理，剔除突變點(diǎn)。

(3)為全面詳細(xì)地反映滑坡體的形態(tài)，在實(shí)際物探線布設(shè)時(shí)，如條件允許，盡量網(wǎng)狀布設(shè)。

(4)由于物探資料的多解性，在實(shí)際的勘探工作中，要注意物探方法和鉆探方法相結(jié)合，提高資料解釋的精度和準(zhǔn)確性，更好地解決工程地質(zhì)問題。

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(收稿日期2015-12-01)

時(shí)彥芳(1983—)，男，工程師，250014 山東省濟(jì)南市。