滑坡地质灾害勘查中物探技术的应用

罗杨铭

摘要：滑坡是一种严重的自然地质灾害，产生条件复杂，且发生频率高、破坏性强，做好滑坡地质勘查具有重要意义。本文首先对滑坡地质灾害勘查方法展开论述，其后详细探讨了几种常见的物探技术方法，包括高密度电法、地质雷达法以及瑞雷波法，最后围绕工程案例具体分析了物探技术的应用，以期可供参考。

关键词：滑坡；地质灾害；勘查；物探技术

1.引言

我国一些地方滑坡地质灾害频发，发生过程迅速剧烈，极易造成巨大的损失。为实现滑坡地质灾害的有效防治，需精准确定滑坡体各项地质参数，由此综合物探方法凭借着全面、快速、信息丰富等优势得到了广泛运用，为全面认识滑坡特征、变形破坏发展过程等提供了可靠依据，文章主要围绕物探技术的应用展开详细分析。

2.滑坡地质灾害勘查方法概述

我国是一个地质灾害频发的国家，尤以滑坡为主的，根据2019年统计数据显示，共发生地质灾害6181起，滑坡4220起，占比达到了68.27%。滑坡的发生主要受降水、地震或施工爆破的诱发，基于自身重力的牵引，打破自身土的平衡力，沿一定软弱面/软弱带整体或分散顺坡向下滑动。

为了更好的控制、监测、治理滑坡地质灾害，必须要查明滑坡面/带埋深、分布情况。传统滑坡地质灾害勘查，主要采用钻探、地质调查、土工试验等方法，效率相对较低，且获得滑坡信息量偏少。近些年，物探方法逐渐得到了广泛运用，如：高密度电阻率法、地质雷达法（Ground Penetrating Rodar，GPR）、瑞雷波法以及钻孔CT法等，具有工作效率高、精度高、数据信息量大等优点，逐渐成为滑坡地质灾害勘查主流方法。

3.滑坡地质灾害勘查中物探技术方法

所谓物探，即按照目标介质勘探中的波速度、电导性、磁性、重力密度及放射性差异等为原理的勘探方法。综合物探法的应用实现了对目标体的准确判断和分析，应用单一的物探方法解读目标体，很容易出现物理性不统一、解读不全面等弊端。通过综合物探方法，利用目标体的物理性质差异，对目标体属性进行判断分析，可有效避免多解性问题。本文以高密度电阻率法、GPR、瑞雷波法为例对其在滑坡地质灾害勘查中的应用进行阐述。

3.1高密度电阻率法

传统电阻率法存在一定的限制，观测方式有限，测点分布密度较低，不能准确判断地电断面结构与分布特征。为提高电阻率法的应用价值，当前滑坡地质灾害勘查中多应用高密度电阻率法。该方法实际应用时，采用的电极装置为α排列（温纳装置AMNB）、β排列（偶极装置ABMN）、γ排列（微分装置AMBN），或二极、三极装置等。通过多芯电缆将电极与程控式多路电极转换器相连接，一次性将1～60根电极按固定点距布设在测线上，通过多芯电缆与多极电路转换器连接，在主机控制下可实现电极排列方式、极距及测点的扫描测量。测量时需按照程序进行操作，实现点击排列方式、极距、测点的快速转换，可完成大面积的数据采集任务。同时，联合系列电法二、三维正演、反演处理软件，对采集到的地质数据进行分析与处理。因为高密度电阻率法具有信息量大及可进行非线性反演的优势，多被应用于滑坡面、断层、破碎带、含水层等勘查工程。

3.2 GPR法

GPR即地质雷达，工作原理如下：从地面发射，将电磁波送至地面下一定深度，在接收到反射波后，依据反射波的走时、幅度及波形等属性，经过图像分析与处理，确定地下目标体所处的位置和周边环境，同时可直接获得地表介质特性、结构等高分辨率信息。GPR勘查应用的电磁波主要在106Hz～109Hz波段，通过宽频带短脉冲的形式，借助地面的发射器发送至地下，当遇到某种目标体或者是地质层面时会出现反射现象，电磁波反射至地面，雷达天线接收器会自动接收并將其传送至主机，后为明确滑坡地质灾害具体情况，需对接收的雷达信号属性、特征进行分析，并组织专家与技术人员对图像进行解释，实现精准探测目标。与其他物理勘查方法相较，GPR方法的优势体现在高分辨率、高效率、抗干扰能力强，同时操作便捷，所以应用日益普及。

3.3瑞雷波法

瑞雷波法，是借助瑞雷波的运动学及动力学特性，对滑坡类不良地质进行勘查。瑞雷波法中有部分属性与滑坡地质勘查相关，主要如下：

（1）层状介质中，瑞雷波法体现出频散属性；

（2）瑞雷波波长与穿透深度相关，波长不同，则穿透深度也会有所差异；

（3）瑞雷波的传播速度取决于介质，与介质的物力力学性质直接相关。应用瑞雷波法勘查时，需要就野外勘查环境和工作参数等合理设置。为保证勘查结果的准确性，需采用纵排列接受模式对现场勘查数据进行采集与整理。

4.工程案例

4.1调查区概况

本文以某滑坡地质灾害调查区为例展开分析，区域地势整体呈西高东低的情况，地形坡度26.2‰，坡度起伏大、地表地层松散。查阅已有钻探资料显示，区域出露上部地层是第四系全新世松散杂粘土层，厚度数米、数十米不等，不同位置分布有厚度不等的混有块石的松散风化层。区域存在复杂的“穹状复合褶皱群”，多次构造运动产生的断层互相穿插、叠加。构造十分复杂。为查明滑面特征、第四系覆盖层、岩层厚度与滑坡体稳定性，最终决定选择瞬态瑞雷面波法、高密度电法开展滑坡勘查工作。

4.2物探技术方法

基于上述调查，此区域地层主要分为两大部分，上部松散层、下部基岩，两者波阻抗、地电特性差异显著，为物探方法的运用提供了先决条件。本调查区瑞雷波法、高密度电法的运用方案如下：

（1）瑞雷波法：本次勘探中瑞雷波法的工作参数选取如下表1所示。瑞雷波勘探效果也与激发能量、频率相关，单次激振应具备较宽频谱范围、一定能量。本次经野外试验确定震源为63.5kg标贯重锤，使用三角架、倒链吊起，在与地面相距2m～3m位置下落；接收采用4Hz检波器，采集道数12道，全通滤波。

（2）高密度电法：本次高密度电法勘探中，电法装置α排列，采集为60根铜电极，电极距4.0m，扫描剖面层数、长度分别为16层、236m，可确定滑坡体滑移面，与瑞雷波法相互验证。

4.3成果解释分析

（1）瑞雷波法成果解释

本次调查区瑞雷波速成果如下图1所示，根据实测频散曲线变化规律进行地层划分，以瑞雷波点面波速度相近为同一层。

根据瑞雷波勘探线上各单点瑞雷波频散曲线图资料，按面波速度变化规律确定测线物性速度界面，并与区域地质资料进行比较，并采用专业软件绘制面波勘探彩色成果图。由此可得，滑坡体是第四系碎石土，面波波速200ms～500ms，呈依次递增情况，表明碎石土密实度依次递增，推断滑床面波波速800ms～1200ms，面波速度依次递增，表面岩石完整程度依次递增。上述推断经钻孔验证，与实际基本吻合。

（2）高密度电法成果解释

本次调查区经地形校正的高密度电法成果如下图2所示，根据图中可判断，滑床为强风化片麻岩，电阻率300Ω·m～850Ω·m；滑坡体为碎石土，电阻率30Ω·m～100Ω·m，基于岩土体含水量、粘土以及块石含量的影响，滑坡体各部位电阻率存在一定的差异的，是岩土形成时代、充填物质不同所致。

經由综合物探结果与区域地质、钻探资料分析显示，最大滑坡体的厚度达30m，是中厚层堆积碎石土沿强风化基岩面形成的滑坡，主滑带形成并向现滑坡后壁延伸。目前滑坡相对稳定，然而根据滑坡前沿开挖取石情况，存在诱发大规模滑坡的情况。

5.结语

综上所述，滑坡地质灾害勘查中，物探方法的运用越加广泛，在勘查效率、精度方面均具有显著优势。滑坡勘查中，需合理选择物探方法，诸如高密度电法、地质雷达法、瑞雷波法等，各种物探方法互为印证，尽量减少物探异常多解性，切实提高勘探精度，为相关防治措施的制订提供可靠依据。

参考文献：

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