综合工程物探技术在库岸塌滑堆积体勘察中的应用

曹乐辉 陈 程 郭 利 全朝红

综合工程物探技术在库岸塌滑堆积体勘察中的应用

曹乐辉1陈 程1郭 利1全朝红2

（1. 中国水电顾问集团中南勘测设计研究院 湖南长沙 410014 2. 湖南省有色地质勘查研究院 湖南长沙 410015）

塌滑堆积体是一种多成因、多期次的松散堆积体。地球物理勘探的目的是了解堆积体厚度及深部结构特征。综合地球物理方法可以取得堆积体的重要信息，并能对堆积体的规模及成因作出有效的评价，为治理和预防滑坡提供依据。

库岸 塌滑堆积体 综合物探方法

1 地质概况

某水库地处峡谷内，属山岭重丘地貌，山脉相连、河谷纵横、水系丰富，出露地层岩性为变质砂岩、变质凝灰岩、硅质绢云母板岩、粉砂质板岩、凝灰质板岩、凝灰岩、砂页岩等。库区内古滑坡分布较多，移民迁建区选址所看好的缓坡地带，多数都有古滑坡存在。这些古滑坡在天然条件下多处于稳定状态，但在水库蓄水及移民工程的扰动下可能会复活。移民工程及水库蓄水活动，除诱发一些古滑坡复活外，还会产生水库塌岸(岸坡再造)和形成新的滑坡。

2 地球物理特征

某库岸塌滑堆积体覆盖层多系第四系残坡积、崩积物，基岩各风化层波速因岩性而异，各层之间存在波速（纵波Vp、横波Vs）和电阻率(ρs)差异（见表1），具备采用地震勘探和高密度电法方法探测塌滑堆积体(包括变形岩体)埋深的地球物理基本前提条件。

3 综合工程物探技术方法

表1 物性参数表

在滑坡勘探中通常采用的地面物探方法有初至折射法和高密度电法，在有条件的地区可辅以浅层反射法或对称四极电剖面法。根据工区的施工境况及滑坡体组成的物质物性差异的特征，本次滑坡体探测中采用初至折射波法、CDP水平叠加法、瞬态面波法和高密度电阻率法等综合物探方法。

在该塌滑堆积变形体上共布置5条勘探线(N1～N5)、1条浅层反射波勘探测线、2条高密度电阻率测线、10个面波勘探点。

3.1初至折射法

浅层折射法是通过人工激发的地震波向下传播，当遇到波阻抗差异界面产生折射或反射波等，利用地震仪接收地震波，分析地震波在介质中的传播路径、传播速度，进而推测地下地质体分布的一种物探方法。本次勘查采用WZG-24型浅层地震仪，选用适当炸药作震源激发地震波，38 Hz检波器，采用相遇与追逐相结合的纵测线观测系统。经现场试验对比，本次工作参数为：最大道间距10m，最大炮检距230m，记录时窗长度204ms，每道采样点数为1024个。图1为采用上述工作参数得到的地震原始记录波形。

图1 地震单炮折射记录

3.2CDP水平叠加法

CDP水平叠加法是在不同激发点和接收点上采集来自相同反射点的反射波，在得到的多张地震记录中抽出界面上共反射点道集，经过速度扫描，动静校正之后，进行叠加处理，以时间剖面的形式给出地质界面及构造信息。这种方法可以提高信噪比，对压制干扰波有显著的作用。CDP剖面观测系统中的偏移距的选择，是根据面波、声波等干扰波与目的层反射波的关系确定，分别采用30、40和70m，道距采用2m和5m，用18磅大锤锤击地面作地震波激发震源，100Hz检波器接收信号。水平叠加次数为6次。

从获得的资料来看，塌滑变形岩体与下伏完整基岩界面的反射波具有连续性较好的同相轴，如图2所示。结合折射资料的速度参数，便可求得剖面的界面深度。

图2 CDP水平叠加双程时间剖面图

3.3瞬态面波法

瑞雷波是一种沿地表传播的表面波，其传播的波阵面为一个园柱体，传播的深度约为一个波长。利用瑞雷波的频散特性，即不同波长的瑞雷波传播特征反应不同深度地质体的特征，进行地下介质探测。本次工作参数为，采用单边展开排列观测系统，检波器间距4m，偏移距25～35m，24道4Hz低频检波器接收，用18磅大锤锤击地面作激发震源。

面波测试的频散曲线一般呈3～5层反映，其分层性质与地震折射勘探资料基本一致。典型频散曲线见图3（图中H为层厚，Fitness为拟合度）。

3.4高密度电阻率法

高密度电阻率法采用WDJD-2型高密度电法仪。该系统集电剖面和电测深于一体，采用高密度布点，具有采集数据速度快，多参量测量，能获取关于地电断面结构特征的大量信息的特点。勘探工作中，对高密度电阻率法各装置类型进行了对比试验。根据试验结果及场地施工条件，确定使用α排列装置，最大电极距为5m，电极数为60根，单条剖面最大长度为295 m。图4为高密度电阻率法反演断面图。

图3 面波频散曲线反演结果图

图4 高密度电阻率法反演断面图

4 探测成果及分析解释

4.1浅层地震勘探分层推断解释

表层松散的坡积与堆积物地震纵波传播速度Vp为500～1100m/s，横波传播速度Vs为200～500m/s。变形体前、后缘以及冲沟底部较薄，一般仅几米，其它部位相对较厚，一般10～18m，最厚部位在地表高程460m以上至高程520m以下的N3、N4剖面附近，平均厚度约20m。较大至大型崩塌堆积物和变形岩体Vp为1400～2600m/s，Vs为600～1500m/s，下限深度一般为25～40m，平均30m，完整基岩Vp为4000～ 5600m/s。

4.2高密度电阻率法推断解释

表层干燥且含碎石较多黏土层视电阻率值ρs在600Ω·m以上，厚薄不均匀、分布不连续，塌滑变形岩体视电阻率值ρs为150～450Ω·m，下伏新鲜完整基岩ρs在500Ω·m以上。

4.3综合物探方法对比

各种勘探方法在N1勘探线的成果对比如图5所示。结果表明，几种物探方法对于变形岩体下限深度的反映与后期钻孔揭露的下限深度(为35.0m)基本一致，误差在2m以内。

图5 综合物探方法在N1线的成果对比图

5 结语

采用综合物探勘探手段，可以有效地勘察水库库岸堆积体的厚度、基岩风化分带等重要地质问题，为预防和治理滑坡提供依据。浅层地震法和高密度电阻率法相结合，既能从弹性波和电学两方面综合反映勘察对象的性状，又可根据现场条件灵活选用，在实际工程勘察中具有较好的应用前景。

必须注意场地条件对物探野外作业和成果精度的影响，应充分重视结合钻探和地表地质特征进行综合资料解释，并根据工程阶段的重要性采用钻探方法对综合物探勘察结果进行必要的验证。

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10.3969/j.issn.1672-2469.2014.02.006

P631

B

1672-2469（2014）02-0016-04

曹乐辉（1965年- ），男，高级工程师。