高密度电法在滑坡地质灾害勘查中的应用

长孙月雷 高争锋 王树祥

（中陕核工业集团二一四大队有限公司，陕西 西安 710054）

高密度电法作为直流电法的一种作业方式，其特点是一次布极，实现跑极和数据采集的自动化，野外工作效率高，数据可靠性高，但由于其布极密度较高，经常应用在地形比较好的地区。高密度电法的应用和发展，对于解决目前滑坡地质灾害调查等工程勘查，起了很大作用。

甘肃省天水市北山中梁地区因受地质沉陷和红、黄土层沉积，形成黄土丘陵地貌，滑坡地质灾害频繁发生，危及当地民众生命财产安全。为此，结合前期地质调查情况分析，决定通过高密度电法探测工作[1-8]，初步查明调查区滑坡体滑动面位置及埋深等情况，为科学治理滑坡体提供科学依据。

1 地质、水文及地球物理特征

1.1 地质概况

勘查区处于西秦岭山地和陇西黄土高原过渡带，位于藉河北岸，地表黄土覆盖，只在部分坡沟有小面积的第三系泥岩出露。黄土丘陵区内黄土斜梁、斜坡与冲沟并存，沟深坡陡，地形坡度一般为10°～30°，部分地段达40°～50°，冲沟沟坡段达50°以上，沟谷几乎垂直藉河呈南北向发育，切割深度一般10～30 m，多为黄土冲沟，部分冲沟切割到泥岩。区内发育滑坡、泥石流等地质灾害。区内出露的地层为新第三系和第四系，新第三系（N）为一套湖泊相沉积物，岩性以灰绿色泥岩、砂质泥岩为主，产状近乎水平，分布于黄土丘陵和河谷区底部，在部分冲沟零星出露；第四系（Q）广泛分布于全区，按成因类型可分为两种类型：风积物，土质疏松，透水性强，抗水性差，具大孔隙性和湿陷性，呈不整合披覆于所有老地层之上，与滑坡、泥石流形成关系密切；冲洪积物，主要分布于冲沟和斜坡坡脚地带，由滑坡作用形成，以黄土为主，混杂少量泥岩。区内构造线以NW、NWW 向为主，如图1。

图1 勘查区地质构造图

1.2 水文特征

区内地下水主要为第四系黄土潜水，分布于黄土斜坡及坡脚地带，水位埋深15～19 m，水量小，主要接受大气降水补给，向北东方向经短距离径流，以蒸发或潜流形式排泄。该类地下水广泛存在于区内黄土层中，常会在含水层及下伏泥岩接触面形成软弱带，引发滑坡。

1.3 地球物理特征

地层结构电性变化差异为高密度电法探测方法的开展提供了良好的地球物理前提条件。通过对勘查区的实地调查及钻孔验证表明：滑坡体存在着明显的滑动面，滑动面上部滑体、滑动带及下部地层之间有明显的电阻率差异。滑动面是由一系列的羽状裂隙组成滑动带，在大气降水的作用下，这样的滑动带含水量增大，相对滑动带上下地层电阻率降低，与滑动带上下地层存在一定电阻率差异，这也是通过高密度电法探测滑动面的理论依据。

甘肃省天水市北山中梁地质灾害调查区内工业与民用传输电缆类不利因素较少，电性信号背景干净，能够获得准确数据。在此基础上，利用电法勘探解决地质问题的前提条件。

2 工作方法技术

根据勘查区的地形条件和本次物探工作的目的任务，高密度电法成为本次工作的首选方案。勘查区地势较为平缓，使用RTK 确定测点位置。本次工作技术标准执行《物化探工程测量规范》（DZ/T 0153-2014）、《电阻率剖面法技术规范》（DZ/T 0073-2016）和《电阻率测深法技术规范》（DZ/T 0072-2020）。野外工作采用ADUK-2B 型高密度电法仪进行数据采集，该仪器数据采集部分和多路转换开关于一体，轻便高效；装置类型选取AMNB四极测深排列装置，如图2。

图2 高密度电法数据采集示意图

3 数据处理与解释

本次物探资料解释充分结合了勘查区已施工钻孔资料及水文地质资料，遵循从已知到未知原则，认真分析电性断面参数和地质断面之间的联系。数据处理利用瑞典反演软件Res2dinv 进行反演解释，其数据处理流程：将原始数据从仪器导入计算机并储存→剔除坏点数据、改正干扰数据→格式转换→绘制视电阻率瑞典软件反演地质解释图。

本次运用高密度电法对勘查区进行探测，共布置测线8 条。以下对WT3、WT6 两条典型剖面进行分析。

WT3 剖面，拟断面视电阻率最大值334.67 Ω·m，最小值1.777 Ω·m。根据拟断面及类比勘查区钻孔资料，可以推测出两个滑动面：第一个滑动面埋深约3～12 m，滑动面连续；第二个滑动面埋深约7～25 m，滑动面连续，如图3。

图3 WT3 测线高密度电法ρs 二维反演解释剖面图

WT6 剖面，拟断面视电阻率最大值152.35 Ω·m，最小值1.656 Ω·m。根据拟断面及类比勘查区钻孔资料，推测出两个滑动面：第一个滑动面埋深约3～9 m，滑动面连续；第二个滑动面埋深约0～28 m，滑动面连续，如图4。

图4 WT6 测线高密度电法ρs 二维反演解释剖面图

4 结论

（1）高密度反演拟断面图上整体分析，测区的地层大致分为粉质粘土层、泥岩层等，结合钻井资料，整个调查区的地层视电阻率呈滑坡后缘高、前缘低，浅部高、深部低特征。从拟断面图上可以看出，在滑坡体后缘表层视电阻率值较高，一般可达100～400 Ω·m，随着深度增加，电阻率值变低；在滑坡体前缘表层视电阻率值较低，一般为20～10 Ω·m，随着深度增加，电阻率值变更低，最低大约在2 Ω·m 以下。在滑坡体后缘水位比较低，导致滑坡体后缘视电阻率值较高，在滑坡体前缘水位比较高，在有的地段地下水以泉的形式涌出，且有盐碱结晶析出，导致滑坡体前缘视电阻率值较低。

（2）根据电测及钻孔资料综合推测调查区滑坡体主要发育两个滑动面：第一个滑动面为粘土层内部滑动面，滑动面上部滑坡体电阻率大于滑动面下部地层，埋深一般约1～17 m，滑坡体为不同时期叠加形成，滑动面划痕不清晰，滑坡体稳定性差，规模较小，但是随着降水及人类工程活动的加强，也可能随时形成新的滑坡灾害；第二个滑动面为泥岩内部滑动面，这种滑动面由于形成时间上较长，滑动面形成一破碎的滑动带，一般较连续，富含地下水，在滑动带内电阻率通常小于上部滑坡体及下部地层，埋深一般约10～35 m，滑坡体为长期缓慢滑动形成，滑动破碎带清晰。总体上滑动面随着高程的降低，在接近滑坡体前沿时滑动面埋深较深，而靠近滑坡体后沿相对较浅。

（3）对勘查区8 条测线分别进行了相关预处理，使用Res2dinv 软件进行了单条断面的反演，并结合钻孔和地质资料，推断出了滑动面位置，为下一步工作提供重要依据。