高密度电法在三峡库区滑坡勘查中的应用

熊渝兴,张强

(重庆地质矿产研究院，重庆　400010)



高密度电法在三峡库区滑坡勘查中的应用

熊渝兴,张强

(重庆地质矿产研究院，重庆400010)

摘要：三峡库区受蓄水、降雨、山地等因素影响，滑坡地质灾害频发，为保障人民生命财产安全，滑坡地质灾害的预防、应急抢险和治理工作要求具有准确性、时效性。本文着重介绍了高密度电法在库区滑坡勘查中的应用，结合工程实例进行分析，证明了高密度电法在库区滑坡地质灾害勘查中具有较好的勘探效果及应用前景。

关键词：高密度电法；三峡库区；滑坡；勘查

1前言

三峡库区蓄水后，受长江及其沿线支流河水涨落冲刷、地下水活动、降雨浸泡、地震及人工切坡等因素影响，长江流域近年来滑坡地质灾害频发，严重危害滑坡范围内人民生命财产安全。

受地形条件、灾害发生的紧迫性因素影响，滑坡地质灾害的预防和治理对时效性要求较高。高密度电法是一种高度自动化的勘探方法，具有设备轻便、效率高、总体控制性好等特点。利用其在测线上的总体控制优势，与槽探、钻探、井探等点状勘探方法相配合，更能精确、直观、快速地揭露滑坡的滑体厚度、基岩面起伏形态、滑带或软弱带的空间展布等特征，从而为计算滑体剩余下滑力、设计治理工程方案提供必要参数。

本文通过三峡库区长江支流的彭溪河沿岸的机耕道滑坡的勘探工作，阐述了高密度电法在涉水和不涉水滑坡勘探上的应用效果，从而印证了该方法在滑坡地质灾害勘查中的有效作用。

2高密度电法的原理

高密度电法基本原理源于常规电法，是以地层岩性的电阻率差异为基础，通过电极向地下供电，形成人工电场，采用测量电极测量该电场的电位差及电流。利用电场的分布与地下岩土介质的相关关系，根据公式(1)求得地下不同位置介质的视电阻率，获得地下介质视电阻率ρS的分布规律，并根据视电阻率差异及地质规律，推断解释地下地质结构。

视电阻率计算公式(1)：

(1)

高密度电法通过人工完成布极后，根据设定的相应装置参数，仪器自动完成各电极排列的连续滚动供电及测量。其中，温纳装置在滑坡勘查中效果相对较好，其压制干扰的能力及测量数据的稳定性相对较高。

温纳装置：这种排列MN对称的位于AB，中心原点O是它们的共同中心点，这种排列是研究电阻率随深度的变化。当保持中心O是固定的时候，测深是通过增加AB供电长度来实现的(图1)。

图1　a排列装置跑极方式示意图

3滑坡的变形条件

机耕道滑坡位于重庆市云阳县西北部养鹿镇小寨村。滑坡主体分为两段，一段为后部非涉水滑坡，平面形态呈箕形，平均宽约200 m、纵向长约250 m，雨水冲刷垮塌，形成推落式滑坡，编号为1#滑坡；一段为前部涉水滑坡，平面形态呈箕形，平均宽约400 m、纵向长约250 m，由彭溪河河水冲刷掏蚀，形成牵引式滑坡，编号2#滑坡。滑坡情况见图2。

图2　滑坡全貌无人机航拍图

4高密度电法装置、数据处理方法

根据滑坡调查结果，物探测线沿滑坡中部主体斜坡中线布置。其中，测线1-1′沿1#滑坡体中线布置，自后缘垮塌形成的边界外侧20 m起，至前缘剪出口外侧10 m止。测线2-2′沿2#滑坡区中线布置，自滑坡体滑移形成的拉裂缝边界外侧30 m起，至前缘彭溪河河岸10 m止。本次施工的2条高密度电法剖面均使用重庆奔腾数控研究所研制的WDJD-3多功能直流电法仪进行数据采集，采用温纳装置，测线长度为295 m，电极距为5 m，60道滚动采集。

资料处理采用瑞典RES2DINV高密度电法反演软件对地质模型进行反演拟合计算，得到二维反演成果。

(1) 数据编辑：高密度电法数据通过数据传输软件转换格式，生成RES2DINV高密度电法反演软件识别的数据文本，读入数据后，根据数据编辑功能，删除畸变的数据点。

(2) 地形改正：根据地形图拾取测线上相应高程数据，编辑形成高程数据文件，添加到数据文本当中，通过反演软件进行地形改正。实际的野外勘探工作中(特别是长断面测量)，地形起伏是不可避免的。由于地形异常的引入，会使探测目标的视电阻率异常的形态与位置发生畸变和位移，甚至可能掩盖有用异常，因而有必要对高密度电阻率法的观测数据进行地形改正。高密度电阻率法中的地形校正主要利用有限单元法和有限差分的方法来实现。

(3) 二维反演：数据反演采取最小二乘反演，形成带地形的二维反演模型，生成反演剖面图(图3)。高密度电阻率法的测量数据在处理方法上采用佐迪方法进行二维反演。它的原理实际上是通过不断调整初始模型参数使正演曲线与实际曲线之差达到最小，由此所得的最终模型参数作为反演结果,同时结合地形文件形成带地形的二维反演模型，生成反演剖面图(图4)。

5高密度电法剖面成果

根据高密度电法反演结果，按地电断面情况分析第四系覆盖层厚度、基岩面起伏形态。

(1) 测线1-1′：浅部低阻条带区推断为第四系土层，深部高阻区推断为基岩。滑坡的总体特征为：第四系土层厚度变化大，基岩面起伏较大，岩土分界面为滑面，后缘以土体滑移形成的拉裂缝为边界，前缘土体剪出位置为界。滑体厚度10～15 m，后部厚，前部薄；滑体为碎块石土，视电阻率变化相对较大，土层含水性较强，块石粒径大，含量占30%以上。本滑坡基岩为沙溪庙组砂岩、泥岩，基岩内裂隙切向发育，滑坡体受重力及雨水冲刷，形成推移式滑坡体。根据滑坡轴线上布置的验证性钻孔来看，钻孔揭露的土体厚度与地电断面吻合。

(2) 测线2-2′：浅部低阻条带区推断为第四系土层，深部高阻区推断为基岩。滑坡总体特征为：第四系土层厚度变化小，基岩面略有起伏，岩土分界面为滑面，后缘以土体滑移形成的拉裂缝为边界，前缘剪出口涉入水位下方。滑体厚度10～12 m，整体厚度稳定，滑体为碎石土，视电阻率变化不大，土层含水性强。

图3　剖面1-1′电法推断解释图

图4　剖面2-2′电法推断解释图

6认识

(1) 高密度电法温纳装置形式在地表条件适宜的情况下，对滑坡勘查有良好效果。

(2) 滑坡应急勘查及治理工作中，高效的物探工作成果，配合少量钻孔可以大大提高勘查效率及准确性，对掌握滑坡堆积体及基岩埋深情况，计算滑坡推力有良好效果，在当前滑坡地质灾害频发的区域，有广阔的应用前景。

参考文献

[1]郑毅，施鲁莎.工程地质[M].武汉理工大学出版社，2009.7：141.

[2]赵光辉.湖南省地球物理地球化学勘查院.高密度电法勘探技术及其应用[J].矿产与地质,2006,20(2):166-168.

[3]谭延玲.湖南省地球物理地球化学勘查院.高密度电法在工程勘察中的应用[J].黑龙江水利科技,2006,34(4):179-180.

APPLICATION OF HIGH DENSITY RESISTIVITY METHOD TO LANDSLIDE INVESTIGATION IN THE THREE GORGES RESERVOIR AREA

XIONG Yu-xing,ZHANG Qiang

(Chongqing Institute of Geology and Mineral Resources,Chongqing400010,China)

Abstract:the three gorges reservoir area affected by factors such as water, rainfall, mountain landslide geological disasters, in order to ensure the security of people’s life and property, The prevention of landslide geological hazards, emergency rescue and management requirements are accurate and timely. This paper mainly introduces the application of high density resistivity method in the landslide investigation of reservoir area. Combined with engineering example, It is proved that the high density resistivity method has better exploration effect and application prospect in the geological hazard investigation of landslide in the reservoir area.

Key words：high density resistivity method; The three gorges reservoir area; Landslide; The exploration

文章编号：1006-4362(2016)02-0089-03

收稿日期：2016-02-12改回日期：2016-03-21

中图分类号：P624;P642.22

文献标识码：A

作者简介：熊渝兴(1987-)，男，汉族，物探助理工程师，主要从事页岩气地质调(勘)查、地质灾害勘查、工程地质勘查等领域的物探技术工作。E-mail:240826214@qq.com