瞬态面波法在滑坡勘察中的应用分析

2018-09-05佘浩

智能城市 2018年15期

佘浩

湖南省地质矿产勘查开发局四〇二队，湖南长沙 410000

作为常见的地质灾害之一，产生滑坡的主要原因是边坡的结构在重力和水的影响下，产生了失稳破坏。为了有效避免滑坡等地质灾害的产生，需要对滑坡体的构造和成分进行详细的勘查，了解各岩石层的状态和特征。随着科学技术的发展，瞬态面波法得到了不断的完善，在滑坡勘察中的应用日渐广泛。因此，分析研究瞬态面波法在滑坡勘察中的应用具有重要的现实意义。

1 瞬态面波勘探的原理

1.1 瞬态面波方法理论基础

面波的频散特性、介质中传播速度，会受到不同岩土介质不同物理力学性质的影响。如图1即为多道瞬态面波法现场工作方法示意图。在同一个弹性介质当中，从表面到内部，面波的水平振幅、垂直振幅都会发生指数式的衰减，而其主要能量都集中一个波长范围内。因此，可以通过相同波长的瞬态面波特性，对地层水平方向的变化进行勘察；通过不同波长的瞬态面波特性，对地层垂直方向的变化进行勘察。尤其是在层状介质状态下，面波的速度，随着频率的变化而呈现函数性的变化规律。

图1 多道瞬态面波法现场工作方法示意图

1.2 瞬态面波剖面法特点

在应用瞬态面波时，通过对坡面上的面波点频散曲线信息进行收集、汇总和整理，最终合成而为二维空间物性，使其能够反应勘察区域的底层弹性结构特征，该类图形就是面波剖面地层彩色影像图。它集中体现了各个孤立的面波点的相关性，形象的反映了当前勘察区域的滑坡地质结构特点，为后期进行滑坡地层结构的划分，提供了理论依据。此外，借助剖面影像图，可以对收集到的相关资料，进行定量地质解释，并科学合理的评价当前各岩土层工程的地质情况，最后根据CAD制图软件，绘制出该地区地质的剖面图，为滑坡工程的治理提供形象的理论支持。

2 瞬态面波在滑坡勘察中的具体应用

某城市电缆厂房的东北部，存在中型深层滑坡。该处滑坡区域长度约为230m，宽度约为210m，高度约为80m，其还发育顺层浅层滑坡。根据之前的地质勘察资料表明，工程滑坡区域的底层主要为泥岩和粉砂岩结构。上面覆盖了第四系坡残积土。一般情况下，滑坡的滑动面在岩面或者基岩的软弱夹层中发育，且可能存在多层滑动面。为了更好地掌握该地区的滑坡面发育区域，本工程采用瞬态面波法进行滑坡的勘察。

2.1 现场瞬态面波法进行滑坡勘察

（1）测线布设：为了更好地探测该区域的滑坡面分布情况，共设置了6条沿着滑动方向的探测线。除了与钻探相重叠的4条物探测线之外，还在滑坡体的两侧分别布置了一条物探测线。管波测井的位置设置在了L00测线钻孔（共计4个，分别为YJZK1、YJZK2、YJZK3、YJZK4）和LO1测线钻孔上（ZK10）。在测量过程中，地形图的比率采用1：1000的比率，并对控制点和钻探点进行精准的放线。物探测点则是利用测绳、皮尺进行布置。

（2）仪器设备：本工程采用的浅层地震仪为重庆地质仪器厂生产的DZQ48型号，具有瞬时浮点信号增强功能。完全满足本工程滑坡区域的勘察需要。对于横波检波器则选用COJ—P28型，面波检波器选用CDJ—Z2.5型。

（3）工作方法：在进行勘察过程中，设置相邻道间的距离为2m，偏移距离约为15～25m。对于数据采用间隔的时间时0.031ms。采用标贯锤进行滑坡勘察的激发工作，对每一个排列，采用一个面波点进行计算。为了确保采集到的面波和能量强度符合要求，避免受到外界因素的干扰，应在施工现场实施监控，并对可能存在的问题，及时采取重测的方式进行数据的重新采集。经过野外的工作采集，共计获得原始记录196张，全部符合勘察要求。

2.2 资料的处理、分析与解释

2.2.1 资料的处理

将处于同一条测线上的数据文件导入到面波等速度剖面处理软件中，并对各测点的数据进行初步的处理，并将各测点的地面剖面位置坐标输入到软件系统中。此时，软件系统会根据相关数据，生成面波速度影像剖面，并根据对该区域的钻探资料以及其他相关资料，进行地质解释剖面图的绘制工作。

2.2.2 分析与解释

根据不同测线所获得面波速度影像剖面图，经过面波等速度剖面处理软件的分析和解释，如表1所示。

表1 瞬态面波法测点数据分析与解释

（1）通过对以上测点所得到的数据进行分析，在面波波速范围为300～600m/s的区域，存在向下弯曲的凹槽，通过对各个测点的剖面的基岩面的风化凹槽结合分析，发现其呈现带状分布，初步判断可能为该工程区域的地质软弱区域。

（2）利用瞬态面波法所勘察的区域主要存在两个弧形带，分别是区域的主滑动面、次滑动面。

2.3 工作成果分析

（1）岩土分层：根据上述的物探结果，可以初步将该区域的岩土层分为4个层面。第一层为土层，主要位于滑坡的表面，且面波的波度最低，大约为40～300m/s；第二层为为强风化层，处于土层的下方，面波的波度约为300～600m/s，该层的主要管波表现为速度较低，呈现不均匀分布；第三层为中风化层，位于强风化层的下方，表现为节理裂隙发育；第四层位微风化层，面渡波速较高，基本上在1200m/s以上。

（2）软弱带：根据物探结果发现，该区域存在基岩风化凹槽，可以清楚的在图3中看到3条软弱带，其中有2条贯穿6条剖面。

（3）滑动面：根据瞬态面波法所勘察的结果，对本场地区域进行了滑坡的勘察，初步推断出可能存在两个滑动面。其中主滑动面呈现弧状分布，位于强风化层和中微风化层之间，部分区域穿过了软弱带。其在面波速度影像剖面上，表现为波速大约在700～800m/s的弧形洼槽基岩面；次滑动面则分布在强风化层的软弱带中，距离地表较近，呈现弧状分布。