物探技术在地质灾害防治中的应用研究

张文强

山东省华鲁工程总公司，山东 济宁 272000

近些年，我国很多地形地势比较特别的地区发生了不少严重的地质灾害，造成了很大的人员伤亡和经济损失，而这类地质灾害防治需要大量的前期调查、长久的地质监测来分析目标地质结果特点及发展变化规律，以预测地质灾害的发生率，了解地质灾害类型，确定灾害防治区域和目标，而物探技术正好可以对地质灾害进行监测和预测，快速获得较为准确、全面的监测数据，从而为灾害处理提供有效的数据支持，以便制订科学的预防控制措施。

1 地质灾害的概念

地质灾害多是因地下异常活动造成地面出现较大的震荡，通常以滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷形式出现，主要发生在山区地带，受地势和气候环境影响，斜坡等地质结构表面岩土因重力作用与斜坡结构脱离，承载力较弱的岩块直接崩落，坠落的碎石岩块会堆积在坡底或是拦截于山边道路上，特别是在暴雨季，雨水会加速泥土石块流动，造成的危险更大，将给过往行人和车辆造成极大的威胁，也会造成国家及地方经济的巨大损失。鉴于地质灾害的极大危害性和难掌控性，为了对这种不良地质现象有更好的了解，以便缩小及控制地质灾害影响范围，需要通过物探技术来全面获取相关资料，因此相关部门要紧抓地质灾害勘探工作。

2 物探技术在地质灾害防治中应用的意义

物探技术主要是通过一些技术手段对地质情况进行全面且准确的了解，在地质灾害勘探、工程勘探等具有良好的应用效果。随着科技的发展，该技术发展越来越先进化、智能化，在进行地质灾害勘测时，由于灾害地质体与周围介质当中存在着很多的物理差异，可通过各种科学的物探技术手段来获得大量的信息数据，并借助相应的数据处理系统将监测到的信息转化为直观的图像、文字，进而可以准确地分析地质灾害，初步预测可能存在的地质灾害风险，协助地质灾害的预防和灾后救援及重建，提高灾害防治工作的安全性。

3 物探技术的主要类型

3.1 高密度电法

由于地下岩土介质导电性存在差异，可以一个整体的断面为主，并合理划分出小断面，选择适宜的勘测点，通过人工送电的方式形成电场，若所探测的区域地下存在洞穴、土质松散或不均匀体时，相应部位的电阻率会出现异常，呈现出特殊的电阻分布图，探测人员可借助所检测的传导电流变化与分布的情况来研究地下介质具体状态，判定岩土本身性质，推断出隐患部位的具体情况。这种技术的采样密度高、采集速度快，抗干扰性强，可以自动化地一次布极实现多种装置观测，有效降低勘查工作中的人为失误率，且由于获得的监测信息较为丰富，故可显著提高地质分析和灾害预测的准确度。

3.2 浅层地震法

浅层地震法不受地层限制，无须利用体型较大的设备，主要是利用人工激发地震波，通过监测分析以敲击法或落锤法产生的波在岩土层中传播的规律，了解浅层地质的异常情况。目前多以瑞雷面波为主，基于运动学与动力学理论，作为一种弹性面波，质点波在传播过程中，质点振动轨迹、振幅的变化可以反映出地质情况，如垂直地面方向地质体的物性变化，且面波的波速与介质的密实度成正比关系，因此可根据波速计算出岩土层力学参数。例如在探测堤防工程部位、恶劣地质条件下的软土时，可基于隐患部位与周围介质的波阻抗差异了解滑坡体构造形态和空间位置，判断是否会发生滑坡等地质灾害。

3.3 磁法物探法

鉴于不同岩层地区磁性上的差异，产生的磁场环境也有所不同，当有地磁异常情况时，地质灾害防治小组的物探人员可以利用探测设备收集这种异常变化，进而查明相关地质灾害诱发因素。这种地质灾害防治中较为常用的技术类型囊括很多领域的磁法物探模式，能够覆盖相当大的目标区域范围，是较为先进的技法之一，通过探查磁性环境、地质勘查，划分多种岩土的分布范围，制作填图，在此基础上针对地质构造进行研究，分析与地质灾害相关联的地质构造情况，明确其断裂带情况，调查地质灾害各类隐患因素，进而起到预测和防控各类地质灾害的作用。

4 物探技术在地质灾害防治中的具体应用

4.1 在滑坡地质灾害防治中的应用

采用高密度电阻法可把一个大的断面分割成不同的小面，应用不同电极装置，获得小面上近似点的监测结果，鉴于地质体与周围介质的电性差异，当岩层内部有充水溶洞等灾害隐患时，由于低阻变异，对相应部位的探测会得到不一样电测曲线和横断图，通过分析电阻率曲线扭曲和梯度变化，可以了解滑坡周边地理环境、岩石结构及工程地质特征，预测发生地质灾害范围。这种物探技术可进行分层和细小目标探测，且具有很好的分辨率，因此除了预测滑坡地质灾害，也非常适合提防隐患和浅部岩溶、采空区塌陷等地质灾害。对于滑坡，还可采用瞬时电磁物探法，对于电网不密集的区域，采用高密度电阻法可准确探测到滑坡灾害的发生位置、岩石层的变化情况、灾害程度，细致分析滑坡灾害出现的原因和可能造成的影响，当然还可采用瑞雷波探测法，由于实际勘测深度不高，因此可用于掌握较为浅层地区的基岩面的基本形态，但适用性更强，对地形地势的要求不高。

4.2 在复杂土质堤防隐患探测中的应用

在堤防工程填筑介质均匀且碾压密实的情况下，地下空间相当于均匀介质，无异常情况下，若采用地质雷达法进行探测，电磁波信号发射到地下然后经过反射回到地面接收器，反射信号很弱且同相轴连续，若经过了介电常数发生变化的界面，其波形、路径及电磁场强度都会产生相应的变化。例如存在洞、缝、松等不良地质体时，这时可分析反射信号的强度、波形及同相轴的特征来了解被测对象的隐患位置、特性及分布情况。此外，也可采用高密度电法，该法集电剖面法和电测深法于一体，对于埋深较大，具有一定规模的隐患探测准确率较高，通过测量电极观测其电场分布，研究地下介质的分布情况，正常情况下，电阻率等值线呈水平层状分布且电阻率值从堤顶向下一般呈降低趋势，若堤防工程内部出现隐患，电阻率梯度、分布形状会产生变化，根据这种变化，综合相关工程资料，可以判断堤防工程出现坍塌等灾害的可能性，避免堤身或堤基严重损坏造成更大的事故。

4.3 在水灾害防治中的应用

传统钻探探测受技术对于这一类灾害的探测结果不够准确，无法获得较为全面的资料进行预测，因此防范效果较差，主要是进行灾后治理，而综合利用物探技术，可在原有的钻探技术上加以完善，对突水灾害做到防治结合。例如采用瞬变电磁勘探技术，对于矿区的因出水引起的地质灾害可发挥较好的作用，能够掌握矿井下松散层含水、煤层顶底板砂岩裂隙水、断层带导水等隐患，提前发现造成突水的突水水源及导水通道，准确定位治理区域，进而可以提前采取封堵或打钻疏放等措施进行防控，化解突水威胁，有效避免出水事故的发生，降低突水灾害造成的损失，实现防治结合的水害处理目标。

5 物探技术在地质灾害防治中的应用建议

5.1 综合创新应用物探技术

当下的物探技术种类多样，各自的探测对象和应用范围不同，各地区的地质条件不同，可能出现多种灾害情况，因此工作人员需要认真地做好前期调查，了解地形地貌，掌握不同物探技术的应用方式和要求，结合实际，合理选择物探技术，创新物探思路。当前社会的科技水平使得新的物探技术和设备被不断开发推广，旧的物探技术也得到了升级完善，因此在地质灾害防治中要灵活应用，合理利用这些新技术和新设备，实现多种技术互补，以提高物探工程的工作效率。

5.2 加强物探技术应用管理

物探技术在地质灾害防治中的应用是一项具有科技含量和专业性要求的工作，为了标准化、规范化实施物探技术方案，提高探测结果的准确性，提升预测和防治成效，需要在明确防灾治理物探技术手段和应用模式的技术上进行监管管控，建立相应的管理部门，构建信息管理平台，对物探勘察的各项工作进行系统科学的监督管理，对参与灾害防治、物探工作的各人员进行指导和监控，防止因方案设计不合理或执行操作不当而影响物探技术的功效发挥。

6 结束语

综上所述，各类地质灾害的危害性非常大，对国家发展和人们生活都有很不利的影响，而物探技术对地质灾害的预防和治理工作有极大的促进作用，目前在滑坡、塌陷等地质灾害的防治工作中取得了较好的应用实践成果。通过物探勘测，将数据进行处理分析后可准确预测灾害发生的可能性和位置，进而为灾害防治小组提供参考，完善灾害防治方案。但是也应该清楚地认识到物探技术种类较多，有些物探方法适用性有限，且地质勘探工作也有一定的实施难度，因此一定要科学规范应用，将物探技术与地质灾害勘探工作合理融合，以发挥其应有的作用，切实提升对地质灾害的防范和治理能力。