程懷蒙，徐玳笠，王思桐

(湖北省地質調查院，湖北 武漢 430034)

(注：土壤裸露部分為滑坡體局部滑移)圖1 滑坡現場照片Fig.1 Landslide site photos

圖2 滑坡體后緣屯渝公路現場照片Fig.2 Site photos of Tunyu highway at the back edge of landslide body

1 引 言

崩塌、滑坡、泥石流，統(tǒng)稱崩滑流災害，是一種在我國山地和高原地區(qū)經常發(fā)生的地質災害，這類災害發(fā)生頻次高、影響范圍廣、防治難度大，特別是長江流域每年梅雨季節(jié)期間，山區(qū)大小滑坡不斷，對我國經濟社會運行和人民生命財產安全造成了巨大破壞[1-5]。2020年7月17日，屯堡鄉(xiāng)馬者村地質災害監(jiān)測員在巡查地質災害點時，發(fā)現地裂縫(圖1)，隨后上報，恩施市立即組織救援力量開展救援、轉移群眾。至18日，地裂縫變形加劇，范圍擴大，滑坡體后緣屯渝公路路面出現大面積開裂(圖2)。19日晚22時接到上級指令，立即攜帶設備趕赴災區(qū)開展應急勘探工作。20日凌晨到達災區(qū)后立即開展野外勘探，此時滑坡體在連日的雨水浸泡下土壤含水量已趨于飽和，在自身重力及地表水的作用下部分滑坡體產生滑移，形成泥石流，以肉眼可見的速度向下移動，流入清江并淤塞河道形成堰塞湖，滑坡體周緣已有數棟房屋倒塌。按照應急處置指揮部的要求，需要盡快給出滑坡區(qū)域覆蓋層的大概厚度，估算滑坡體體積，為指揮部制定應急處置方案提供依據。根據要求及現場條件，決定采用高密度電阻率法開展相應工作。

高密度電法是一種相對快捷、高效、準確的物探方法，一次性布設全部電極(幾十上百根，具體數目根據剖面長度和目標深度)于測點上，可實現數據的自動采集和實時監(jiān)控[6]，其探測深度在幾十上百米間，精度高、速度快，是一種較為理想的地質災害防治研究手段。本次勘探共布設了6條高密度電法剖面，如圖3所示，由于滑坡體中心位置已無法進入，所以測線主要在滑坡體后緣布設。通過數據采集、處理和反演，得到了剖面以下幾十米以內地層的電性結構特征，結合現場地形地貌及測區(qū)地質資料對區(qū)內覆蓋層厚度進行了判斷，推斷出滑坡體北緣存在一條近東西走向的破碎帶。

圖3 工區(qū)測線布置示意Fig.3 Schematic diagram of survey line in work area

2 測區(qū)概況

2.1 工區(qū)水文及地形地貌特征

測區(qū)地處巫山余脈和武陵山北上余支交會部。區(qū)內萬山重疊，溝壑縱橫，道路崎嶇，關隘四塞。地勢整體為西低東高，西北部為利川盆地的延伸部分，最低海拔點為西北角后河河谷，海拔662 m，寒池山為區(qū)內最高山，如擎天巨柱聳峙東北角，海拔2 041.5 m，最大落差達1 380 m。區(qū)內海拔1 000 m以下的低山面積不足10 %；海拔1 000 m以上的高山面積占90 %。

區(qū)內屬亞熱帶大陸性季風氣候。因山巒起伏，溝壑幽深，海拔高度不同，氣候差異明顯，為典型的山地氣候。夏無酷暑，云多霧大，日照較少，雨量充沛，空氣潮濕。主要災害性氣候有：低溫連陰雨、干旱、暴雨洪澇、大風冰雹等。區(qū)內氣候的主要特點是：光照不足，熱量偏低，降水量充沛，氣候差異明顯。區(qū)內水資源豐富，清江、梅子水、長偏河、熱水河等河流順著地質構造和山勢走向奔流出境，呈典型的放射狀水系。圖4所示為滑坡現場航拍圖，圖片下方為恩施峽谷，谷底是清江，圖片中部紅線圈定部分就是本次沙子壩滑坡產生的局部滑移，可以看到在地表水的作用下已形成泥石流沖入清江。

圖4 滑坡現場航拍Fig.4 Aerial view of landslide site

2.2 勘查區(qū)所處區(qū)域構造及地層概況

2.2.1 區(qū)域構造

勘查區(qū)位于利川復向斜內，介于湘鄂西隔槽式沖斷褶皺帶和川東隔擋式滑脫褶皺帶之間，東部緊鄰恩施中央復背斜，西部緊鄰齊岳山高陡背斜帶。

中央復背斜東、西以恩施—黔江和建始—彭水斷裂為界，出露地層寒武系—志留系。由于受邊界大斷裂影響，構造高陡，斷裂發(fā)育，地表多見正斷層。局部構造為褶皺背斜和斷褶型背斜為主，兼有后期反轉構造發(fā)育。

利川復向斜介于湘鄂西隔槽式沖斷褶皺帶和川東隔擋式滑脫褶皺帶之間，從南東向北西褶皺逐漸緊密，從隔槽式有序過渡到隔擋式，褶皺過渡有序，變形十分協(xié)調。南北構造變形也存在較大差異，主要表現在：地層分布上，北部以二疊系、三疊系為主，局部出露志留系；南部以大片侏羅系—中三疊統(tǒng)分布為主；在構造樣式上，北部褶皺緊密，構造高陡，且斷層發(fā)育，局部構造數量多，規(guī)模大，呈斜列式分布，以背沖式斷壘背斜為主；南部構造寬緩，總體表現為一斜坡，斷層和局部構造均不發(fā)育。發(fā)育有九臺山、廟灣、魚皮澤、貓兒槽、羅圈壩、涼橋、板橋、小青埡、沐撫等十余個局部構造。

2.2.2 區(qū)域地層

勘查區(qū)及鄰區(qū)發(fā)育震旦系(埃迪卡拉系)-白堊系各時代地層，如圖5(據中國地調局油氣中心)所示，主要缺失中上志留統(tǒng)-下泥盆統(tǒng)。

圖5 區(qū)域地層綜合柱狀圖(據中國地調局油氣中心)Fig.5 Comprehensive histogram of regional stratigraphy

3 工作原理及數據采集

高密度電阻率法是以地下被探測目標體與周邊介質之間的電性差異為基礎，利用人工建立的穩(wěn)定地下直流電場，依據預先布置的若干道電極，靈活選定裝置排列方式以進行掃描觀測，研究地下大量豐富的空間電性特征，從而查明和研究有關地質問題的一種物探方法[7-12]。高密度電阻率法兼具電測深和電剖面兩種方法的特點，通過供電電極A和B向地下供電，再利用測量電極M、N之間的電位差ΔUMN(單位：毫伏)計算出觀測點的視電阻率值ρs(單位：歐姆·米)[13-21]。其計算公式為：

其中K為裝置系數，其表達式為：

野外測量時只需將大量電極(幾十至幾百根)置于測點上，利用程控電極轉換開關和微機工程電測儀便可實現數據的自動快速采集。將測量結果輸入計算機后，通過對實測數據進行處理，可給出地下地電斷面不同深度各地層的物理解釋。一般適用于有泥土地方，可以在地面上插入電極，探測深度大的情況下可用來探測覆蓋層厚度、巖溶、隱伏斷層、破碎帶、地下水情。根據電極排列方式，可分為多種裝置類型，列如偶極-偶極裝置、三極裝置、溫納裝置、施倫貝謝裝置等，比較常用的是溫納裝置，圖6給出了溫納裝置的工作示意流程。

本次野外工作所有剖面均采用溫納裝置，供電電壓432 V ，1號剖面電極間距5 m，70道電極；2號剖面電極間距10 m，40道電極；3號剖面電極間距5 m，50道電極；4號、5號剖面電極間距5 m，80道電極；6號剖面電極間距5 m，70道電極。儀器使用的是重慶奔騰WGMD-9A超級高密度電法系統(tǒng)，分布式電纜，一次最多可布設120道電極。數據反演使用瑞典RES2DINV軟件進行處理，使用最小二乘法進行反演擬合，最后得到觀測剖面的反演電阻率剖面。除2號剖面，其余剖面電極間距均為5 m。因受限于當時測區(qū)施工條件，大點距難以展開，同時，根據現場地質地形條件判斷，探測深度可以穿透覆蓋層，達到探測目的。

圖6 高密度電法溫納裝置工作流程示意Fig.6 Wenner working and data collecting scheme

4 成果資料解釋

4.1 1號剖面解釋推斷

1號剖面位于滑坡體西側，如圖7所示，采用溫納裝置，電極間距5 m，70道電極，供電電壓432 V。探測結果較為清晰地揭示了覆蓋層的厚度，其最大厚度推測小于15 m。在剖面95 m處，存在一處未圈閉低阻異常體，極有可能向西延伸至60 m以下，推測為一處西傾破碎帶與低阻地層電性的疊加反映。總體上，滑坡體西側基巖較為完整、連續(xù)，但不能完全排除被滑坡體逆沖推行的可能。

圖7 1號剖面高密度電法反演斷面圖Fig.7 High-density electrical measurement results of tunnel No.1

4.2 2號、3號剖面解釋推斷

2號剖面位于滑坡體北測，如圖8所示，剖面長度390 m，采用溫納裝置，電極間距10 m，供電電壓432 V。從斷面圖上可以看出剖面覆蓋層較薄，最大推測厚度小于15 m。下伏巖體較完整，剖面中部200 m位置有一產狀陡立的低阻異常體，推測為隱伏破碎帶；3號剖面長度245 m，采用溫納裝置，電極間距5 m，供電電壓432 V。覆蓋層較厚，最大推測厚度小于25 m。下伏巖體較完整，剖面140 m位置呈低阻梯度帶，推測為隱伏破碎帶。2號剖面和3號剖面近似平行，相距約150 m。整體來看兩條剖面覆蓋層推測不超過25 m，仍與風化層難以區(qū)分，界面起伏較大，但需考慮疑似破碎帶的影響。

圖8 2、3號剖面高密度電法反演斷面Fig.8 High-density electrical measurement results of tunnel No.2 and No.3

4.3 4號、5號剖面解釋推斷

4、5號剖面平行布設，采用溫納裝置，80道電極，電極間距5 m，剖面長度395 m，如圖9所示。兩條剖面縱向深度均穿過了覆蓋層，覆蓋層最大厚度推測小于25 m，5號斷面圖80～120 m處出現低阻異常帶，剖面中部基巖較為完整。4號剖面中部出現相對低阻異常帶，與5號剖面低阻帶推測同為隱伏破碎帶引起的電性反應，該破碎異常與2號、3號剖面指示的破碎帶推測為同一條。

圖9 4、5號剖面高密度電法反演斷面Fig.9 High-density electrical measurement results of tunnel No.4 and No.5

4.4 6號剖面解釋推斷

6號剖面采用溫納裝置，70道電極，電極間距5 m，剖面長度345 m，如圖10所示。剖面縱向深度穿過了覆蓋層，覆蓋層最大厚度推測小于18 m，剖面下方基巖較為完整、連續(xù)，在剖面60～80 m出現低阻梯度帶，應為隱伏破碎帶引起的電性反應，推測該破碎帶與2號、3號、4號、5號剖面指示的破碎帶為同一條。

圖10 6號剖面高密度電法反演斷面Fig.10 High-density electrical measurement results of tunnel No.6

5 結 語

1)本次工作為滑坡地質災害的應急性勘探，其特點就是臨時性、突發(fā)性，快速進場、快速施工，立即出推斷結論供應急指揮部判研，沒有時間去仔細研究設計方案和搜集工區(qū)詳細地質資料，故現場出的結論只能是推斷性質的，雖然是推測性的結論，沒有地質、鉆孔、物性等資料供參考，但是根據現場地形地貌、水文特征及反演結果綜合分析，得出的解釋依然是具有參考意義的,獲得了指揮部的高度認同。

2)本次工作共布設高密度電法剖面6條，采用溫納裝置，在滑坡體外緣垂直于滑坡體布設。根據勘查結果顯示：6條剖面下方覆蓋層厚度不一，但大部分推測在25 m以內；滑坡體北緣發(fā)現一條近東西向的疑似破碎帶，需引起重視。

3)由于區(qū)內地層巖性以泥巖、泥灰?guī)r、碳質頁巖為主，再加上近期長時間降雨，覆蓋層與風化層及基巖之間電性差異不明顯，故推測基巖的位置亦有可能是風化層。

4)至應急結束后，隨著梅雨期的結束，降雨減少，滑坡體沒有再出現整體大面積的滑移，處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。可考慮在下一個梅雨期到來之前對其進行全方位的勘探，詳細準確了解滑坡體厚度、物質組成、內部結構、影響范圍等，未雨綢繆。