高密度电法及深部位移监测在滑坡勘察中的综合运用

邹俊华，朱自强，鲁光银，周 勇，易治中

(1.中南大学地球科学与信息物理学院，湖南 长沙 410083; 2.湖南致力工程科技有限公司，湖南 长沙 410205)

滑坡在山区高速公路中是一种较常见的地质灾害，其是斜坡岩土体在重力作用下，沿一个或多个破裂滑动面向下做整体滑动的过程与现象。滑坡对工程施工影响大，主要表现在:①给工程建设带来直接或间接的经济负担，规模较大的可能造成重大的人员伤亡及财产损失;②阻碍工程建设进度，延长工程建设工期。

在我省湘西及湘南地区，高速公路开挖引起的路堑边坡滑坡较为常见，为指导滑坡的处治方案设计，保证工程的施工安全，对滑坡的规模、范围及空间分布状态的探查不可或缺。传统的纯钻探工艺在滑坡勘察中一般较难确定滑动面(带)的准确位置，高密度电法及深部位移监测在滑坡勘察中综合运用有其独到的优点，在工程滑坡勘察中对滑动面的判定取得了较好的效果。笔者结合湖南省永顺至吉首高速公路K80+190～K80+270 段左路堑边坡滑坡勘察实例，探讨高密度电法及深部位移监测在滑坡勘察中的综合运用。

1 项目概况

湖南省永顺至吉首高速公路(简称“永吉高速公路”)为湖南省高速公路网规划“七纵九横”中第七纵之重要组成部分，主线全长85.247 km，技术标准采用双向四车道高速公路，路基宽度24.5 m、行车速度80 km/h。

项目所在地区处于湘西武陵山区，地貌单元主要为构造剥蚀低山、丘陵以及构造剥蚀－喀斯特溶蚀低山，地形切割强烈，沟壑纵横，河谷发育，线路走廊带原始地面高程大致在200～700 m 之间，地形起伏大，坡度陡，地质构造复杂，地层岩性多样，以崩塌、滑坡为主的不良地质发育，工程地质条件复杂，不良工程地质地段占比较大。

本项目在建设期，产生了多处滑坡，为滑坡治理，滑坡勘察成为先决条件。滑坡勘察中，查明滑坡范围、周界，尤其是滑动面空间分布是滑坡勘察的重中之重，同时也是难点。

K80+190～K80+270 段左路堑边坡为全切方路段，最大挖方为2 级坡，坡率1∶0.75，最大坡高27.86 m，原设计边坡防护型式为浆砌片石拱形骨架内植草护坡。边坡按设计开挖至设计标高后不久，第二级边坡中间部位出现滑塌，滑塌后缘壁延至开挖坡口线以上约40 m 位置，滑坡顺路基方向宽约65 m，滑坡周界呈圈椅状。

2 勘察方法

2.1 物探

本次勘察中主要采用高密度电法进行，其原理与常规电阻率法大体相同，是以岩土体的电性差异为基础的一种电探方法，根据在施加电场作用下地中传导电流的分布规律，推断地下具有不同电阻率的地质体的赋存情况，对较大的突变界面，一般代表地层界线，地层中不连续面或异常体，如滑坡体、塌陷松散带等地质异常，利用此特殊性从而探查滑动面位置。本次物探仪器采用重庆市某厂研制的DUK—2A 高密度电法测量系统［1］。

2.2 钻探

采用北京探矿机械厂XY —100 型工程地质钻机，土层与土状全风化岩层，深度15 m 以内采用冲筒冲击，无水干钻，套管护壁;滑带及其上下3 m 一般也采用无水干钻;含硬块岩层、中风化岩层主要采用双管单动金刚石钻头回转钻进，套管或泥浆护壁，全取芯，孔径一般不小于110 mm。

2.3 深部位移监测

利用勘探钻孔，设置滑坡深部位移测斜装置，进行滑坡深部位移动态监测，以在勘察阶段更准确判断滑动带埋深位置，掌握滑坡深部动态［2］。可继续监测滑坡在处治施工期、处治完成后期、直至高速公路通车运营期滑坡动态，起到对处治设计修正指导、处治效果检验判断、预警滑坡灾害作用。该测斜仪系统具有轻便、测量深度精度高特点。本次监测采集仪器采用武汉某厂研制的滑移式基深测斜仪［3］。

3 勘察成果及资料分析

本次以永顺至吉首高速公路K80+190～K80+270 段左路堑边坡滑坡勘察为例，根据现场踏勘及两阶段勘察资料知，该场地地层主要有表层较薄的粉质粘土，其下为厚度较大的碎石土，碎石粒径4～10 cm 居多，棱角状，少量次圆状，稍湿—湿，厚度3～9 m;下伏寒武系下统清虚洞组砂质页岩夹泥质页岩薄层，砂质页岩呈粉粒结构，薄片状构造，成分以石英为主，钙、泥质胶结，受构造挤压影响，岩体节理裂隙极发育，岩体呈碎块镶嵌结构，受风化作用影响，基岩上层强风化层厚度较大。

根据滑坡规模、范围及大小，本次垂直路线方向布设2 条、顺路基方向的一级平台上布设1 条共3条物探剖面侧线及4 个深部位移监测孔［3］(平面图见图1)。

图1 场地物探侧线及钻孔布置平面图

物探侧线编号为 A —A'、B —B'、C —C'，侧线的布设依据地质调查、综合现场地形及滑坡规模所定，鉴于该场区的工作性质，首先采用物探方法，对现场数据采集并经室内仔细分析后，圈定滑动面的粗略位置，以此作为依据，在物探侧线上布设钻孔，通过钻孔深部位移监测验证物探所探测滑动面的深度是否正确［4］。

剖面B—B'起点位于K80+213.58 左184.01 m处，终点位于K80+211.49 左4.10 m 处，测线长度180 m，测点间距为1 m。根据测线B—B'视电阻率等值线拟断面图(见图2)，分析其电性特征可知:在测线末段(大致为120～160 m )顶部出现较明显的电性畸变异常区，结合地表地质调查、推测为滑坡体。

剖面C—C'起点位于K80+254.19 左180.45 m处，终点位于K80+224.98 左3.28 m 处，测线长度180 m，测点间距为1 m。根据测线C—C'视电阻率等值线拟断面图(见图3)，分析其电性特征可知:在测线末段(大致为115～170 m )顶部出现较明显的电性畸变异常区，结合地表调查，推测为滑坡体。

图2 高密度视电阻率图B－B'

在B—B'侧线剖面上于K80+214.02 左36.21 m 位置布设ZK1 进行深部位移监测，根据监测孔数据分析，勘察期间该孔在9.1 m 位置有明显位移突变，据此推测该孔的滑动面位置为9.1 m(累计位移图见图4)。

图3 高密度视电阻率图C－C'

在C —C'侧线剖面上于 K80+250.66 左57.98 m 及K80+243.00 左28.88 m 位置分别布设 ZK3、ZK4 钻孔进行深部位移监测，根据监测孔数据分析，勘察期间ZK3 于该孔11.30 m 有明显位移突变(累计位移图见图5);ZK4 于10.00 m 位置有明显位移突变(累计位移图见图6)，推断位移突变位置为滑动面位置［5］。根据物探分析可知，物探所推测滑动面与监测数据吻合程度非常好，可见，根据物探推断滑动面是十分准确的。

图4 ZK1 累计位移图

图5 ZK3 累计位移图

图6 ZK4 累计位移图

以上深部位移监测测得滑动面深度和相应物探剖面在对应的位置测得滑动面深度极度一致，可见，物探的推断结果是十分准确的。

4 结语

1)滑坡勘察中，结合物探探测滑动面可以减少钻孔工作量，弥补钻探以点代线(面)推测滑动面的缺陷，同时节省工程费用及给工程工期节省大量时间。

2)在复杂的滑坡中，由于滑坡体的下滑导致无法调查剪出口的准确位置，而通过物探可以得到较为准确的位置，从而为滑坡后续绘制滑动面、分析下滑力等提供地质依据。

3)根据钻探取芯在岩石切层滑坡中判断滑动面是极其困难的，本次滑动面附近所取芯极破碎，质软，钻进过程中漏水，可以判断监测所测的滑动面位置是准确的。

4)实践证明，高密度电法及监测的综合运用在降低成本及工期同时在工程滑坡勘察中对滑动面的探测是极为有效的，是值得在工程中广泛推荐的。

［1］谢永坚，刘志辉，曾田胜.工程物探技术在高速公路工程勘察中的应用［J］.公路，2006(8):292 －294.

［2］熊 壮，王诗东，朱世山，等.高密度电法在滑坡勘察中的应用研究［A］.中国地球物理2013——第二十四分会场论文集［C］.2013.

［3］江玉乐，周清强，黄 鑫，等.高密度电阻率法在滑坡探测中的应用［J］.成都理工大学学报(自然科学版)，2008，35(5):542 －546.

［4］杜利生.物探勘察在复杂滑坡滑坡勘察勘察中的应用分析［J］.山西建筑，2013(21):82 －83.

［5］白 宇，刘少聪，张 倩.钻孔倾斜仪在滑坡监测中的运用［J］.矿山测量，2012(6):45 －47.