高密度电法在滑坡群地质灾害勘查中的应用

刘飞

(核工业二九○研究所，广东韶关 512026)

0 引言

我国是一个多山的国家，地质灾害频发，其中滑坡和崩塌类地质灾害等最为常见。每年梅雨季节是灾害高发期，一旦发生地质灾害，其影响范围广、防治难度大，会严重损害社会经济发展和人民生命财产及安全[1-8]。因此，对崩塌、滑坡等地灾防治的研究与防治意义重大，既保证崩滑发生前发出灾害预警，又保证崩滑发生后及时进行治理。

高密度电法是一种较快捷、高效和精确的物探方法，它可以重叠布设电极于测点上，实现数据的自动采集和拼接，是一种较为理想的浅层物探方法[9-15]。本次研究选择某厂区西侧的滑坡群，共3处滑坡和1处崩塌，布设了4条高密度电法测线，采用温纳装置。通过数据采集、预处理和反演解释，对地下几十米内地层进行了推断。再通过与钻孔资料对比验证，得出本次高密度电法效果较好。

1 高密度电阻率法探测原理

高密度电阻率法利用地下不同电性异常体在供电电场作用下，产生不同的电位场分布。在电位场范围内测量地面一定距离的两点间电位差ΔUMN或某一点电位UM，根据公式ρs=K·ΔUMN/I或ρs=K·UM/I，(K为探测装置系数，I为供电电流)即可得到视电阻率值，从视电阻率的剖面分布及变化规律可推断地下电异常体的分布情况。

高密度电阻率法的工作方法如图1所示，首先在测线上等间距布设好一定数量的电极，通过电缆线将电极与仪器连接上。仪器可自动等量移动测点和变换供电极距、测量极距，进而完成整条测线的探测工作。与常规电阻率法相比，高密度电阻率法具有成本低、效率高、信息丰富、解释便捷等优点。

图1 温纳剖面法探测原理示意图

2 测区概况

本次勘查滑坡群位于韶关市某厂区西侧，共3处滑坡(分别记作HP1、HP2和HP3)和1处崩塌(记作BT1)，测区范围示意图见图2、图3。滑坡群一旦出现失稳，将危及滑坡群前缘坡脚厂区的安全。勘查区属丘陵地貌区，边坡主要为人工边坡，坡度约为20°～40°，植被主要以松树、灌木和杂草为主。

图2 HP1、BT1测区范围示意图

图3 HP1、BT1、HP2和HP3测区范围示意图

2.1 HP1特征

滑坡主滑动方向130°，长约91 m，宽约238 m，前后缘高差约30 m，滑坡后缘陡坎约1.1 m。滑坡体因变形破坏较大、土体较多，且滑坡体北侧前缘为厂区，为减小滑动土体对厂区的威胁，对滑坡体北侧坡表松散土体进行了人工清理，形成了不规则的三级边坡；滑坡体南侧坡表松散土体未进行清理，前缘土体已覆盖坡脚水沟。根据钻探取心资料、滑坡变形破坏特征及滑坡微地貌形态综合分析，滑动面应位于全风化泥岩层中，滑动面平均深度4～6 m，滑坡体物质组成为残坡积土和全风化泥岩，平均厚度约为5 m，体积约6.8×104m3，属浅层大型土质滑坡。

2.2 BT1特征

该崩塌主要因为人工开挖坡脚产生，岩质边坡整体稳定性较好。现场调查发现有一小型褶皱构造，受该构造影响局部岩体十分破碎。表层裸露主要为强风化砂岩层，局部夹有泥质页岩、炭质页岩和泥岩，岩层产状为70°，∠65°，发育有多组结构面。结构面1产状为190°，∠40°，间距5～20 cm，延伸长度为10～50 cm；结构面2产状为280°，∠40°，间距15～25 cm，延伸长度为20～40 cm。根据钻探取心资料和崩塌的变形破坏特征分析，潜在的崩塌体为强风化砂岩层，其平均厚度约为1～2 m，体积约300 m3，属小型岩质崩塌。

2.3 HP2特征

该坡体中部较裸露，可见有全风化泥岩、粉砂质泥岩，局部夹有煤线露头，岩层产状60°，∠45°。HP2滑坡体受滑动变形影响，坡表土体支离破碎，有多处发生浅表层次级滑动小型滑坡，部分浅表层的土体已完全滑落脱离母体。前缘局部排水沟已被滑坡体掩埋，坡脚抗滑桩有轻微变形。根据钻探取心资料、滑坡变形破坏特征和滑坡微地貌形态综合分析，滑动面应位于全风化泥岩层中，滑动面平均深度4～6 m，滑坡体物质组成为残坡积土、全风化泥岩，其平均厚度约为5 m，体积约8.6×104m3，属浅层大型土质滑坡。滑坡体在地表水集中入渗、人类活动及降雨等作用下，将会发生进一步变形破坏。

2.4 HP3特征

由于人类活动开挖坡脚而形成，受滑坡变形影响，坡脚水沟出现局部变形和破坏。滑坡主滑方向约为90°，后缘有明显错落的陡坎，坡向和岩层倾向斜交。滑坡经过多次滑动变形，滑坡体整体较松散，坡体中后部可见四级错台，错台呈圈椅状，近平行于滑坡后缘圆弧发育，错台高50～80 cm，延伸长度4～6 m，表明滑坡体表面发育有多个次级滑动，坡体表面和前缘的植被受滑坡滑动变形影响发生倾斜。根据钻探取心资料、滑坡变形破坏特征和滑坡微地貌形态综合分析，滑动面应位于全风化泥岩层中，滑动面平均深度约5～7 m，滑坡体物质组成为残坡积土、全风化泥岩，属浅层中型土质滑坡。

3 成果资料解释及钻孔验证

从图4和图5可以看出视电阻率曲线从上到下递减变化，呈现出浅部中高阻，深部低阻的分布特征，根据区内钻探资料，HP1和HP3区域浅部为粉质黏土，深部为强风化泥岩，属极软岩；BT1区域浅部为强风化砂岩，深部为粉质黏土；HP2区域局部夹有煤线露头，其电阻率值相对其他地方更低。

图4 高密度电法等值线视电阻率图

图5 高密度电法反演成果图

由于地表水下渗后，集中在滑坡体下部，故呈现浅部高阻，深部低阻的特征。由此推测，在人类活动及降雨等因素影响下，坡体底部将会优先发生变形破坏，进而引发地质灾害。

4 结语

本次工作采用高密度电阻率法对滑坡群进行探测，取得了较好的效果。反演剖面图揭示了滑坡群“浅部高阻，深部低阻”分布特征。此外，高密度电法对于滑坡群探测是一种较为可靠的方法，可作为滑坡类地质灾害防治研究的一种手段，具有重要的实际参考价值。