高密度电阻率法探测某基岩滑坡应用及其特征分析

杨 杰，李 玥

(湖北省交通规划设计院股份有限公司，湖北 武汉 430050)

0 引 言

滑坡是公路建设过程中常见的一种地质灾害，影响公路的施工和正常运营，大型滑坡灾害严重危害周围建筑物和居民生命财产安全，因此，准确判断滑坡体的工程地质条件，为滑坡的治理设计提供可靠依据尤为重要。相比传统的勘察手段，物探方法因其方便快捷、无损等优势在滑坡灾害的勘察中广泛应用。滑坡勘察中常用的物探方法有：高密度电法[1-3]、探地雷达法[4]、瑞雷面波法[5]、AMT法[6]等。其中高密度电法具有效率高、成本低、精度大、测量范围广的特点应用最为广泛，在不同类型滑坡中均得到较好的验证。

本文以某公路岩质滑坡为例，采用高密度电法探测，结合现场勘察资料，从而为滑坡滑面的空间位置判断提供依据。

1 工程概况与地质地球物理特征

1.1 工程概况

滑坡体位于某拟建高速公路互通处,如图1所示。该滑坡周界较清晰，主滑方向为330°，近平行于线路滑动；滑体上偶见有倾斜树木等滑坡地貌特征，滑坡体中下部三道干砌片石挡墙均已产生明显滑移破坏，说明该滑坡近年仍在活动。

图1 滑坡平面示意图

1.2 地质地球物理特征

1.2.1 地层岩性及地质条件

据现场地质调查及勘探孔揭露，滑坡体物质为(Qel+dl)碎石土及强-中风化泥岩，下部稳定地层为(S2f)中风化泥质粉砂岩。

地下水主要分两大类：第四系堆积层孔隙潜水及基岩裂隙水。第四系堆积层孔隙潜水零星分布于地表浅层残坡积土中。基岩裂隙水主要赋存于泥岩节理裂隙中，岩体破碎段中含基岩裂隙水，局部具承压性，受上部地下水下渗及区域地下水侧渗补给。

1.2.2 地球物理特征

根据现场测试及区域经验，该场地各地层电阻率分布情况见表1。

表1 测试场地各地层电阻率

场地的碎石土、强-中风化泥岩、中风化泥质粉砂岩都具有不同的电阻率属性。同时，由于含水特征的不同，滑动带、裂隙、岩体破碎区等与完整岩体的电阻率有明显的差别，这为用高密度电阻率法研究该滑坡提供了良好的地质-地球物理前提。

2 方法原理与数据采集分析

2.1 高密度电法原理

高密度电法属直流电阻率法。将直流电送入地下，建立起人工电场。根据电场的分布规律推断地下电性不均匀体的空间分布特征，从而达到解决地质问题的目的[7]。其工作流程如图2所示。

图2 高密度电法工作流程图

2.2 数据采集

野外数据采集以温纳装置(wenner array)、3m为最小电极距为参数进行数据采集工作。共布设7条测线，其中L1-L5自坡顶向坡底平行推测滑动方向布置、L6-L7垂直L1-L5布置，总长1749m。各测线平面布置示意图如图3所示。

图3 测线布置示意图

2.3 成果分析解释

2.3.1 测线L1

所测断面内整体电阻率值较低，一般小于500 Ω·m；断面内存在两处带状低阻异常区，异常带近垂向且稍向坡脚倾斜，范围如图4所示，异常区内电阻率值一般小于50 Ω·m，推测异常区带附近岩体破碎、节理裂隙发育、完整性差。推测异常带为滑坡滑面反映，所测剖面内推测发育有三处裂隙或潜在滑面，滑面位置如图所示；推测39 m和90 m处裂隙或滑面向深部延伸，推测90 m处上部滑面深度为0～10 m。

图4 测线L1高密度电法解释断面图

2.3.2 测线L2

所测断面内电阻率值高低不均、变化较大，断面后段及坡顶局部电阻率值大于500Ω·m；断面内存在三处带状低阻异常区，异常带两处近垂向分布、一处近水平分布，范围如图5所示，异常区内电阻率值一般小于80Ω·m，推测异常区带附近岩体破碎、节理裂隙发育、完整性差。推测异常带为滑坡滑面反映，滑面位置如图所示，推测滑面深度为0～16 m。

图5 测线L2高密度电法解释断面图

2.3.3 测线L3

所测断面内整体电阻率值低，一般小于260 Ω·m，断面内岩体完整性较差，推测断面内碎石土及强-中风化泥岩厚度约1.5～13 m；该断面坡顶下方存在一处低阻异常区，范围如图6所示，异常区内电阻率值一般小于50 Ω·m，推测异常区附近岩体破碎、节理裂隙发育、完整性差。推测异常带为滑坡滑面反映，推测滑面深度为0～13 m。

图6 测线L3高密度电法解释断面图

2.3.4 测线L4

所测断面内电阻率值高低不均、变化较大；断面内存在一处近平行坡向异常带，其范围如图7所示，坡体上部异常区电阻率值一般小于50 Ω·m，坡体下部异常区电阻率值一般小于260 Ω·m，推测异常区带附近岩体破碎、节理裂隙发育、完整性差。推测异常带为滑坡滑面反映，推测滑面深度为0～14 m。

图7 测线L4高密度电法解释断面图

2.3.5 测线L5

所测断面内电阻率值高低不均、变化较大；断面内存在两处低阻异常带，其范围如图8所示，坡体上部异常近水平分布、坡体下部异常近平行坡向分布，两处异常区内电阻率值一般小于50 Ω·m，推测异常区带附近岩体破碎、节理裂隙发育、完整性差。推测异常带为滑坡滑面反映，推测滑面深度为0～13 m。

图8 测线L5高密度电法解释断面图

2.3.6 测线L6

所测断面内电阻率值高低不均、变化较大；断面内存在一处近水平异常带，异常带中部相对较厚较深、两侧相对较薄较浅，其范围如图9所示，异常区电阻率值一般小于120 Ω·m，推测异常区带附近岩体破碎、节理裂隙发育、完整性差。推测异常带为滑坡滑面反映，推测滑面深度为0～24 m。

图9 测线L6高密度电法解释断面图

2.3.7 测线L7

所测断面内整体电阻率值较低，一般小于500 Ω·m；断面内存在一处近水平异常带，其范围如图10所示，异常区电阻率值一般小于50 Ω·m，推测异常区带附近岩体破碎、节理裂隙发育、完整性差。推测异常带为滑坡滑面反映，推测滑面深度为0～30 m。

图10 测线L7高密度电法解释断面图

通过对各测线电阻率剖面进行分析，并与钻孔资料进行对比，二者成果一致性较好。

例如：钻孔LSZK06位于测线L2的94 m处,同时也位于测线L6的103 m处，钻孔深度0～2.9 m为碎石土、2.9～8.7 m为泥岩、8.7～9.3 m为滑带、9.3～35 m为砂岩。对应的，L2测线横向94 m、竖向9 m附近恰见一低阻带，其阻值约25 Ω·m，推测为滑面反映；L6测线横向103 m、竖向9 m附近可见电阻率拐点，其上部电阻率值较高、下部电阻率值较均匀，该处电阻率突变亦可推测为滑面反映。测线L2和L6剖面对应点竖向电阻率特征均与钻孔LSZK06资料吻合。

此外，测线L1、L2、L4-L7电阻率剖面整体均显示有高-低-高的竖向电阻率变化特征，该特征与滑坡体的基岩滑体、滑动面、稳定基岩的地层变化特征一致。

3 结 论

(1) 本次各测线高密度电法成果异常区电阻率与背景电阻率有明显差异，目标地质体反应明显。通过与其他勘查成果对比，本次高密度电法探测成果与现场调查及钻孔资料成果吻合度较好。

说明高密度电阻率法对于基岩滑坡滑面的探查具有较好的准确性，高密度电阻率法是一种针对基岩滑坡勘察的有效探测方法。

(2) 通过对该滑坡的各横、纵测线的电阻率剖面进行分析归纳，并结合对比地质钻孔及地质调查资料，认为基岩滑坡的电阻率剖面特征不同于传统认识的土质滑坡特征。土质滑坡的电阻率特征一般对应滑体-稳定基岩呈低-高显示[8]，而此基岩滑坡的电阻率剖面分别对应基岩滑体-滑动面-稳定基岩竖向反映为高-低-高的电阻率特征规律。