滑坡工程地质水文地质勘查中物探技术的应用研究

2021-12-20李存利

西部资源 2021年5期

李存利

摘要：滑坡本身作为一种对人类危害极大的自然灾害，近几年发生频率逐步增高，促使各个国家的科技人员对其进行深入的研究。进一步强化滑坡地质水文地质勘察工作，物探技术因其自身的经济性以及勘探结果信息量全面丰富的特点，在滑坡工程水文地质勘察工作中发挥了重要作用。本文就滑坡工程水文地质工程勘察工作中物探技术的实际应用进行了分析和研究。

关键词：滑坡工程地质；水文地质勘查；物探技术；应用

物探技术的全称就是地球物理学勘探技术，并且在现今社会中该技术在滑坡工程地质水文地质勘察工作中得到了十分广泛的应用，已经逐步取代了传统的水文地质勘探方法，其中主要包括电法、地震等多种勘查方式。就当前的情况来看，在滑坡工程地质水文地质勘查工作中，使用范围最广、应用频率最高的技术就是电法勘查技术。和传统的水文地质勘察技术相比較，物探技术可以将实际的勘查结果通过一种直观的数据和图形的方式进行全面展示，以便有关技术人员对于滑坡工程的水文地质情况做出全面的了解。为了确保有关人员可以进一步深化对于物探技术的认识以及提高在滑坡工程水文地质勘查中物探技术的使用效率，本文针对滑坡工程地质水文地质勘查工作中物探技术的应用展开了有关的研究。

1.滑坡地质特性剖析

地质条件和滑坡的形成之间有着十分密切的关系，在一般情况下，斜坡会在土体自身或者是岩体重力作用的影响下，沿着斜坡的方向产生相应的滑动，也就是人们常说的滑坡。

在滑坡地质中，断层和滑坡构造面是滑坡形成和发展的主要因素，其中以断层为后缘和侧界所形成的滑坡现象较为常见，在滑块体的整体性遭到一定程度的破坏之后，则会出现更为严重的整体滑坡或者是滑坡群现象。如果滑坡体之中的断层破碎带对于滑坡地层产生了一定的影响，则滑坡地层中的岩层就会出现破碎现象，从而进一步降低底层的整体强度。特别是在一些受地下水分影响较为严重的软弱面上更容易出现破碎岩石的滑坡现象。滑坡的形成及发生除了受断层和构造面的影响之外，底层的岩性和滑坡的形成之间有着较为紧密的联系，如若斜坡内部的地层岩性是易风化的岩性和遇水容易软化的岩性，也很容易出现相应的滑坡现象。除此之外，地下水的活动特点也会对滑坡的形成产生一定的影响，在斜坡地层下的地下水含量增加或者是地下水水位上升情况出现的情况下，就会对整个斜坡的稳定性产生相应的影响，如果斜坡内部的地层岩性是遇水易软化的岩性，则受到地下水分的影响将会更加严重，在斜坡无法承受底岩体或土体自身重力的情况下，就会出现滑坡现象。

2.物探技术应用的任务及水文地质勘查的具体内容

2.1物探技术应用的任务

在开展滑坡工程地质水地质勘察工作的过程中，使用物探技术的主要任务，就是借助各种物探方式的综合使用，对滑坡的水文地质信息做出全方位的探测，以便对于滑坡地质做出全面的了解，主要的信息包括了滑坡的具体范围、后缘和出口位置的确定，滑坡自身过湿带和地下水空间分布形态等诸多方面的信息。通过探测这些信息，可以为滑坡防治工程的设计提供重要的数据和信息支撑。

2.2水文地质勘查的内容

在落实滑坡工程地质水文地质勘察工作的过程中，具体包括了如下几个方面的内容：第一，自然地理条件。在开展水文地质勘察工作的时候，自然地理条件是其中的一个主要内容之一，主要勘察的内容包括地形地貌和地质水文特征，其中前者主要指的是滑坡工程所在区域和周边区域的平原和水系的具体分布情况，并借此观察滑坡出现的地貌是否出现了侵蚀以及被侵蚀的具体程度。而水文特征则是指滑坡区域范围和周边区域内的气候、降水等诸多情况。第二，地质条件。地质条件作为滑坡形成的主要影响因素之一，也是整个水文地质勘察工作中的重要内容，主要包括岩层的实际特性，岩层的具体分布等诸多勘察信息内容。第三，地下水位。地下水位作为滑坡形成的又一个重要影响因素，在进行水文地质勘查工作的过程中，需要针对地下水位在3年～5年内出现的最高水位、最低水位和全年水位变化情况进行全面的探测。第四，含水层和隔水层的探测。这里主要包括地下水的实际类型、水位变化幅度、地下水的流向、含水层的深度、厚度和分布等诸多信息，在对这些数据进行全面的勘查之后，可以对地层渗透系数进行相应的分析。

3.常用的物探技术方法

3.1重力勘探方式

重力勘探方式作为物探技术的主要方法之一，是一种利用构成地壳的各类岩体和矿石之间的密度差异所引发的地表重力加速度数值的变化而进行地质勘测的方式，其理论基础就是牛顿的万有引力定律，只要被勘探的地质体与其周围附近的岩体存在一定的密度差异，就可以利用精准程度较高的重力测量仪器，寻找出重力异常的地区。随后便可以结合勘探地区的地质和其他的物探技术资料，对发现的重力异常开展相应的定性和定量解释，借此便可以推断出覆盖层之下密度不同的矿体和岩层的埋藏情况，并最终找出隐伏矿体的实际位置和其附近的地质构造情况。

3.2磁法勘探方式

自然界中的岩石和矿石本身在磁性上存在着一定的差异，这也就意味着在磁场方面也会出现一定的差异，导致整个地球磁场可以在局部地区发生相应的变化，并进而出现地磁异常的现象，通过精密的仪器便可以发现和研究这些地磁异常现象，并进而寻找出相应的磁性矿体以及对地质构造进行相应的研究，这就是所谓的磁法勘探方式。这也是一种较为常用的物理勘探方式。具体包括了地面、航空、海洋磁法勘探等。这一方式主要是用来勘探和寻找矿产，开展相应的地质填图研究和油气有关的地质构造等诸多方面工作。自中华人民共和国成立以来，我国绝大多数的铁矿区和多金属矿区都是使用磁法勘测方式发现的，并且取得了良好的地质勘探效果。

3.3电法勘探方式

电法勘探作为物探技术中较为常用的传统方法之一，本身是利用岩石和矿石之间存在的电学特性之间的差异来研究地质构造的一种物探方式。也是借助仪器对人工或者是天然的电场，又或者交变电磁场进行相应的研究，并在全面分析这些电场和电磁场的特点和规律的前提下达成勘探的目的。这一物探方式具体可以分为研究直流电场的直流电勘探法以及研究交变电磁场的交流电勘探法。其中又以后者在滑坡工程地质水文地质勘查工作中的应用较为广泛。

4.物探技术在滑坡工程地质水文地质勘查中的应用分析

4.1电法勘探技术方式的应用

在开展滑坡工程地质水文地质勘察工作的过程中，通过使用电探技术可以在有效绘制地质地形图的前提下，对滑坡地质中存在的含水过湿带实际范围进行有效的界定和划分，并可以在全面分析经过电探得到的平面图之后，对过湿带含水率的数据变化做出有效的研究，以此为基础，可以对滑坡地质中的水文地质情况做出详细的了解。图1展示了为A滑坡工程地质水文地质电探技术得到的平面勘查结构图。

通过观察图1不难得出，在本次的滑坡工程地质中，其水文地质内的地下水发育程度较好，尤其是以前浅层地下水发育最为显著。除此之外，在滑坡地质中含水过湿带的面积相对较大，但是其中存在的幾个高阻区很好的阻断了地下水之间的联通。除此之外，和该滑坡地层的浅层水相比较，深层水的面积相对较小，并且在其中间部分存在着一条和断层相对应的含水过湿带。同时在整个滑坡工程地质东侧的浅水和深水层附近都有一条条带状的过湿带。根据这些水文地质过湿带的分布结果进行分析，可以对整个滑坡地质中水文地质的地下水的实际分布和流动情况做出全面准确的分析。将滑坡地质浅层过湿带的分布情况作为基础来看，全部的泉水都处在过湿带的范围之内，而这也就意味着浅层过湿带是这些泉水的主要来源之一，由此不难看出滑坡工程中的水文地质全部的地下水流向，均为滑坡体的中下部，并且流向相对较为固定。在得到上述分析结果之后，有关的水文地质勘察工作人员则可以对整个滑坡工程地质的实际水文地质情况做出全面详细的了解，并继而为滑坡防治工程的设计提供相应的数据和信息支撑，以便在保障滑坡防治工程顺利施工的前提下，降低法勘查滑坡发生的可能性以及危害。

4.2钻孔充电法勘查技术的应用

钻孔充电技术作为滑坡工程地质水文地质勘查工作中常用的物探技术方法之一，主要是针对其中的地下水流向和流速开展相应的计算和探测，并且经过多次的实际使用发现，这一技术在水文地质的勘探工作中可以取得良好的效果。也正因如此，在滑坡工程地质水文地质勘查工作落实的环节中，不但需要利用电探技术对于地下水系的实际分布状况进行相应的勘探，还需要以此作为基础，对地下水的实际流向和流动速度进行相应的勘察。而且使用这种技术开展使用地质勘查工作的时候，往往会使用等电位法来取代之前的等位线法，并以此确保这种技术可以在各类地形的滑坡工程地质水文地质勘查工作中得到广泛应用，并保证其使用效果。为了确保该项技术可以在水文地质勘查工作中取得应有的使用效果，需要注意如下的两个方面：第一，在针对地下水流的流向和流速进行勘查的过程中，在部分时间会出现钻孔中不出现地下水的情况，在这种情况下为了做到继续勘探地下水的实际流向和流速，则需要在孔洞中灌注一定的水量，并通过观察注入水分的排泄方向，则可以对地下水的实际流向做出初步的判断。同时在部分的滑坡工程中，可能会存在着先前工程修建的地下水泄水洞，为此在进行水文地质勘查工作的时候，需要针对原有水利工程的泄水洞修建情况进行相应的勘查，并判断泄水洞能否继续发挥原有的作用。如果经过检测判断发现工厂修建的原有泄水洞仍旧维持着原有的作用，则需要以工程的实际需要作为基础开展相应的维护工作，如若原有的泄水洞经过判断之后，失去了原有的效用，则需要进行重新修筑或者相应的填埋工作。在这两点工作内容得到全面重视和有效落实的前提下，钻孔充电法勘查技术便可以得到较为精准的水文地质勘探结果。

4.3针对滑坡地层条件进行调查

划分滑坡地层的重要依据就是可靠性较高的物性参数。由电测深曲线类型分析和电测深断面定性划分地层界线与地层埋深、厚度的定量解释两者是互相关联的。图2展示了一个高悬式滑坡，从图中不难看出，以物探的断面结构结果作为基础可以该滑坡地层为划分为三个物性层：第一，图中ST1线以上都是低阻区，并且彼此的视电阻率等值线变化幅度较小，可以将该层初步确定为位于滑坡上部的黄土层，且土层分布较为均匀。第二，ST2线之下的则是高阻区，并且和地表露出的基岩标高基本相当，但是视电阻率等值线变化幅度有了显著的提高，其岩体特征就可以总结为断层控制下的破碎堆积岩。这一断面的实际曲线类型以A和KH型为主，和定性的分层结果及勘探所得地质资料结果完全一致，并且以该图作为基础，便可得到各个岩层较为精准的厚度数值，同时得到的基岩顶板部位的起伏变化结果和实际的钻探结果的相对误差平均值也仅仅只有5.8%。需要提出的一点是，根据物探资料经过定量解释得到的是物性分层界线，换言之，是对地下物质的综合性反映。对于那些电阻率差异较大的地层划分，确实能够得到与钻研工作一样的结果，但是那些电阻率差异较小、带有渐变性质的地层这一类地质条件较为复杂的滑坡地层的划分来说，物探技术也只能得到物性的分层结论。在这种情况出现的时候，不需要过分地强调物性地层位置和实际地质层位的一一对应，而是需要将影响滑坡地层稳定性的因素探索作为主要任务，并在寻找出滑坡体内不稳定地层的前提下，确定实际的滑动面位置，并落实滑坡防治工程。