基于微动技术的地质工程边坡勘探分析

2019-03-04杨正刚

世界有色金属 2019年22期

杨正刚，孙涛

（1.成都理工大学，四川成都 610059；2.中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州贵阳 550016；3.沈阳中冶检测工程有限公司，辽宁沈阳 110000）

地质边坡有着自身的特点，受开挖、回填、底下结构、噪声干扰、离散电源等诸多因素影响，对其勘探方法选择、地质工作布置有着较大的影响[1]。用面波勘探方法对地质工程边坡勘探时，若其震源采用天工源，难以获得能够提供大能量震源的炸药，大功率的可控源在为勘探提供大能量的同时，也会对地质周边环境造成一定的影响[2]。因此，微动探测成了面波方法对边坡进行勘探的首选。

1 测线布置

1.1 观测台阵布置

微动探测常用观测台阵主要有直线形、夹角形、三角形、圆形4种，其中直线形为传统的人工源排列方式引用过来的，其各个检波点在一条直线上，属于一维排列；夹角形由两条直线形组合而来，当两直线形的一个端点重合其夹角为直角时便是“L”形；三角是夹角形的组合升级，三角形里面包括有直线形和夹角形；圆形是前三种的升级和变化，后三种排列方式为二维排列方式。

1.2 勘探深度

微动探测的深度受直线长度或台阵半径大小、检波器数量、震源频率丰富程度、地质条件等因素存在相关性[3]。通过模拟不同方法间台阵半径和有效波长范围的关系，理论模拟实验得出了F-K法有效波长范围为台阵半径的2.3倍～6.8倍，SPAC法有效波长范围为台阵半径的3.2倍～17.2倍，有效波长范围上限随地下构造的不同和台阵的大小而变化[3]。

2 应用实例

2.1 项目背景

某地质工程建设单位位于贵阳市，拟建场地已进行拆迁及局部平场，场地周边较为空旷。场地出露及现场钻探情况揭示，下伏基岩包括有泥盆系蟒山群（Dm）灰黄色-肉红色薄至中厚层砂岩、紫红色泥岩、志留系高寨田群（Sgz）泥灰岩夹页岩及粘土岩。受构造活动的影响，场区内存在多个产状，场区岩石节理较发育，场地内开挖剖面观察，主要有两组，节理裂隙发育，节理面为岩屑夹泥质充填，张开度1mm～3mm，线密度1条/米～3条/米，连通性0.4m～1.2m，节理面结合差。节理面为岩屑夹泥质充填，张开度1mm～3mm，节理面结合差，线密度1条/米～2条/米，连通性0.3m～1.1m，节理面结合差，对矿体完整性及其工程性能影响较大。

2.2 物性参数确定

物性差异是进行地球物理勘探的前提，为了确保微动探测的效果，在正式开展工作前在不同的目标体上进行了背景噪声测试，提取出了频散曲线，利用已知的目标位置、深度等信息，统计出了不同目标体的面波速度。详见图1。

表1 现场物性参数测试统计表

从表中可以看出，不同的目标体之间存在波速差别，具备了利用地球物理勘探的前提条件。

2.3 测线布置

本次勘探综合考虑探测深度、精度和地形条件，灵活选用嵌套式等边三角形、L形和直线形三种台阵。采用10个主频为2.5Hz的垂向检波器接收信号，测点间距选用10m～20m不等。

2.4 成果解释

本次勘探共完成3条测线，以其中一条DW1～DW1'测线为例进行解释，该测线位于测区东缘，测线长220m，测线方向S18°E，测试成果见图1。

（1）测线地表以下厚度3.5m～33m范围内，视横波速约250m/s～500 m/s，将该层解释为中密、稍密碎石土。该层厚度变化相对较大，沿测线方向整体可分为4个区间：平距0m～40m为滑坡体前缘缓坡，该层厚度变化相对较小，约14m～16m，平均厚度15m；平距40m～160m为滑坡体中部较平缓阶地，该层厚度变化相对较大，约10m～33m，平均厚度19m；平距160m～220m为滑坡体后缘陡坡，该层厚度变化相对较小，约3.5m～12m，平均厚度7m。

（2）中密、稍密碎石土以下厚度2.8m～8m，平均厚度5m范围内，视横波速约500m/s～780 m/s，将该层解释为密实碎石土或较破碎岩体。该层厚度变化相对较小，整体呈薄层状。

（3）密实碎石土或较破碎岩体以下，视横波速大于800m/s，解释为较完整基岩。

（4）地表以下9m～46m（中密、稍密碎石土下部）零星分布有薄层低速异常体（频散曲线上反映为相速度“之”字型转折、视横波速拐点或纵向梯度带特征），推测为软弱夹层。

（5）根据视横波速分布特征，结合软弱夹层分布范围，推测平距0m～180m范围内中密、稍密碎石土与密实碎石土或较破碎岩体接触面（视横波速约500m/s）为滑坡体底界面，滑坡体厚度约7m～33m，平均厚度22m。