高密度电法和面波法在滑坡体勘查中的应用

2011-04-13徐盈娇

山西建筑 2011年2期

徐盈娇刘波

滑坡是斜坡变形中规模较大、数量多、危害严重、性质复杂，并且具有一定规律的一种不良地质现象。为了发现隐患，消除危害，有效而经济地采取滑坡整治措施，必须对各种山体滑坡进行勘探[3]。地球物理勘探方法是滑坡体勘探中较为快捷、方便的勘探方法。由于地球物理的多解性，为了达到较满意的勘探结果，一般必须采用两种或两种以上的地球物理方法。

1 工程概况

拟建的某高速公路位于陕西省北部。由于修筑公路，卸土开挖，雨水冲刷已形成若干个滑坡体。这不仅严重的影响了公路的施工进度，而且还会造成一定的经济损失。因此，为有效地消除隐患，必须对滑坡进行勘查。勘查区处于鄂尔多斯盆地东北部，横跨陕北斜坡和晋西挠褶带两个二级构造单元，地壳稳定性强，构造变动微弱。主要出露地层由新至老依次为:全新统风积砂、全新统冲积层、全新统冲洪积层、上更新统冲洪积层、上更新统马兰组、中更新统离石组、新近系静乐组、中侏罗统延安组、富县组、三叠统瓦窑堡组、永坪组等。勘查区水文地质状况按照地貌单元分区各有明显差异，主要为松散岩类孔隙水和碎屑岩类裂隙水。

此次高密度电阻率法勘探和面波勘探两种物探工作的主要任务是查明滑坡纵横断面部位滑面(带)的层数、位置与形态;详细查明断面位置和第四系覆盖层的厚度、埋深及基岩面起伏形态，为滑坡整治设计提供必需的工程地质资料。

2 物探方法原理及数据采集

2.1 高密度电阻率法——温纳装置

高密度电法通过供电电极(A，B)向地下岩层供给直流(或超低频流)电流，同时在测量电极(M，N)间观测电位差(ΔUMN)，并计算出视电阻率(ρs)，各电极同时或不同时沿选定的测线按规定的电距间隔移动，通过预先人工打好电极，仪器自动实现切换，具有工作效率高、仪器采集信息量半富、解释直观方便等特点[1]。此次测量采用DUK-2高密度电法测量系统一套，选用温纳装置，电极道间距5m，分析软件为瑞典RES2DINV高密度电阻率二维反演成像系统。

2.2 面波勘探——瞬态法

面波法勘探是利用其特有的频散特性，按瑞雷波在地层表面传播速度的变化来进行地质解释，不同的地层具有可分辨的波速差异[2]。当正常地层受扰动后(如滑坡体、采空区、土体扰动、岩溶塌陷等)，其密实度会大大降低，同时其面波波速也显著降低，在面波等速度剖面中表现为低速体或低速条带，根据低速体或低速条带的分布就可以判断出受扰动土体的分布。此次工作采用仪器设备为DZQ 24地震仪测量系统，2.5 Hz检波器接收，24磅重锤单端激发，采样点数1 024，采样时间为1.0ms，炮间距一般为10m，道间距为2.0m。分析软件为Geogiga Surface。

3 数据处理及成果分析解释

3.1 数据处理

高密度电法勘探资料处理:采用瑞典RES2DINV高密度电阻率二维反演成像系统。其处理流程大致为三步:第一步原始资料编辑整理，第二步选取合理的反演参数进行反演，第三步提取反演数据进行地形修正，最终形成反演电阻率剖面。

面波勘探的数据处理:将检测仪野外采集的原始数据传输到计算机后，采用与其配套的面波处理软件Geogiga Surface对面波资料进行处理，其处理流程大致为四步:第一步为面波原始资料编辑，第二步为面波提取与频散分析处理，第三步为形成等速度剖面，第四步进行地形修正，最终形成等速度剖面。

3.2 成果分析解释

3.2.1 物探特征

高密度电阻率成像中电阻率特征总体表现为横向连续性好，垂向电阻率值由地表向深部逐渐变高，垂向分带明显。黄土、破碎岩石、强风化层为主的层位电阻率值 100Ω◦m～800Ω◦m，中风化、弱风化的砂岩、泥岩、页岩层位电阻率值一般 400Ω◦m～2 000Ω◦m。滑坡体电阻率值一般 100Ω◦m～220Ω◦m。面波等速度剖面中松散黄土、破碎岩石层为主的层位波速值 Vr＜260m/s，较为致密的黄土、强风化的层位波速值 Vr在 160m/s～400m/s之间，中风化、弱风化的砂岩、泥岩、页岩层位波速值Vr＞400m/s，滑坡体波速值180m/s～400m/s，详见图1，图2。

3.2.2 滑坡体、滑坡带的解释

根据高密度电阻率及面波勘探剖面特征，结合区内滑坡体特征及实地观察，推断解释该滑坡体总体以黄土滑坡为主，滑坡体特征明显，外形椅状、扇状地形，滑坡体后壁明显，以陡峭的地势为特征，可见高差约8m，滑体后壁至前缘长约200m，宽约250m，滑坡体中部厚度10m～20m，局部地段可达25m，前、后缘厚度4m～10m;滑坡体后壁未滑动，原生黄土厚度约7m，见图3。滑坡体局部可见岩石破碎，破碎岩石与黄土混杂，在滑坡体前缘局部可见滑动面。根据高密度电阻率勘探剖面特征，滑坡体前缘底部电阻率值以中低阻为特征，推测滑体层位含水性一般，受大气降水、地表水渗透作用明显。在沟谷中还接受河水的渗透补给，径流受构造、节理裂隙的发育控制。