楊 波， 甘建軍， 楊 濤， 彭 晟， 楊 玲

(1. 江西省航道管理局宜春分局豐城航道處，江西 宜春 330052；2. 南昌工程學(xué)院 鄱陽(yáng)湖流域水工程安全與資源高效利用國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室， 江西 南昌 330099)

滑坡對(duì)交通設(shè)施安全的影響較大，灰?guī)r具有可溶蝕特性，雖然傳統(tǒng)的鉆探方法可以探明灰?guī)r區(qū)滑坡的地下巖溶發(fā)育及地層分布情況，但因成本較高、費(fèi)時(shí)費(fèi)力而經(jīng)常被高密度電法勘探代替。高密度電法勘探利用巖土導(dǎo)電的差異性可以模擬一些工程問(wèn)題，但對(duì)于復(fù)雜工程地質(zhì)條件的起伏滑面和土-水接觸破碎帶、溶蝕帶等探測(cè)，鉆探方法隨機(jī)性太大，難以滿(mǎn)足工程建設(shè)或滑坡治理的需要。高密度電法的可從連續(xù)性和空間分布上探測(cè)灰?guī)r的溶蝕現(xiàn)象，目前，成為研究灰?guī)r區(qū)滑坡穩(wěn)定性及滲透性等問(wèn)題的重要方法[1]。本文通過(guò)在近灰?guī)r區(qū)巖溶區(qū)域采用小間距、多點(diǎn)距，遠(yuǎn)灰?guī)r區(qū)逐級(jí)放大間距，增大線長(zhǎng)，減小電極布點(diǎn)，從滑體的形態(tài)特征出發(fā)，基于地質(zhì)力學(xué)模式的一致條件，建立基于GMD模型條件下幾何上等按工程布置、地質(zhì)條件設(shè)置高密度電法的點(diǎn)距和電壓參數(shù)關(guān)系。在相鄰地層異變區(qū)域增設(shè)布點(diǎn)布線密度一致的混合區(qū)域，防止巖溶勘查深度的模糊性，使各區(qū)域界限清晰，滿(mǎn)足工程建設(shè)的需求。通過(guò)鉆探勘察驗(yàn)證，表明了該方法的有效性[2]。

1 高密度電法

高密度電阻率法簡(jiǎn)稱(chēng)為高密度電法，其原理是利用人工電流場(chǎng)導(dǎo)入滑坡地層，利用微機(jī)PC端收集、觀測(cè)、分析地層視電阻率的變化，并作出色譜圖，進(jìn)形象劃分出不同地層的特征色譜，從而形象地剖析地下空間特征。高密度電法的主要儀器及布置如圖1所示。

高密度電阻率法野外工作程序是：插入電極-接線-聯(lián)通電極轉(zhuǎn)換開(kāi)放-輸入測(cè)量信號(hào)-收集存儲(chǔ)反饋信息-PC端解譯物探信息-繪制視電阻率色譜圖。該方法最大的特點(diǎn)是全自動(dòng)化收集數(shù)據(jù)，不僅可以采集到大量的數(shù)據(jù)，而且可以避免由于人工操作引起的人為誤差。

由于高密度電法的進(jìn)行了粗測(cè)，需要按照物探剖面線進(jìn)行補(bǔ)充勘查驗(yàn)證，以保證不同區(qū)域相應(yīng)的地層特性的一致性和精確度。

2 工作方法

2.1 勘測(cè)布置方法

勘測(cè)布置示意圖如圖1所示。

圖1 滑坡勘測(cè)布置示意圖

在測(cè)區(qū)野外布設(shè)7條測(cè)線，即坡體前緣沿大橋方向(NW-SE)方向布設(shè)3條長(zhǎng)約280m～295m基本平行的沿線；為研究滑體中部巖溶分布，在滑體中部布設(shè)平行于大橋方向測(cè)線1條，長(zhǎng)175m；同時(shí)，為研究滑體地層的空間分布特征，沿主滑方向布設(shè)3條件基本平行的，長(zhǎng)約180m～220m的測(cè)線。整個(gè)滑坡區(qū)7條測(cè)線總長(zhǎng)約1.63km。根據(jù)地形及巖溶的分布情況，橫斷面1-4號(hào)測(cè)線布置36～60個(gè)電極，電極間距5m,記錄層數(shù)8層；縱斷面5-7號(hào)測(cè)線布置37～45個(gè)電極，電極間距5m，記錄導(dǎo)數(shù)10層。

2.2 資料反演與解釋

采用的是最新開(kāi)發(fā)出來(lái)的二維電阻率和極化率反演成像軟件進(jìn)行初步的二維反演成像處理，用圓滑模型的逐步逼近法進(jìn)行迭代反演，直到地電模型與實(shí)測(cè)電阻率達(dá)到誤差范圍內(nèi)。

3 成果資料解譯

3.1 橫斷面解譯成果

采用高密度電阻率數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，先轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式，對(duì)不合理的點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行刪改，結(jié)合測(cè)繪地形分別調(diào)整，利用上述程序反演，繪制電阻率色譜圖。測(cè)區(qū)覆蓋層既有填筑土，又有殘坡積土、碎塊石等，電阻率差異性大。滑坡中后緣崩滑堆積物主要成分為碎塊石，空隙大，不利用于電流的傳導(dǎo)，在圖中表現(xiàn)為視電阻率較高的暗紅色區(qū)域；當(dāng)坡底土洞、溶洞積水時(shí)，導(dǎo)電性迅速增強(qiáng)，在圖上表現(xiàn)為低視電阻率的特征[4]。

圖2 L1線反演剖面與地質(zhì)剖面

測(cè)線1的反演結(jié)果如圖2所示，0m～80m之間，剖面表層出現(xiàn)高阻特征，主要崩塌堆積物，碎塊石磨圓度差，空隙大，含水率低；90m～140m段深層為土洞或溶洞，被地下水充填，表現(xiàn)為明顯的電性分界面，深部電阻率較小，推測(cè)紅色曲線為易滑面；140m～180m為斜坡區(qū)，表層為碎石堆積層，電率較高，底層為低電阻層，鉆探表明有灰?guī)r溶洞，含水率較高。推測(cè)1線和6線交點(diǎn)處基巖埋深約為15m。

圖3 滑坡前緣L2、L3、L4線反演剖面與工程地質(zhì)剖面示意圖

圖3中3線位橋梁中軸線附近，上覆層為洪沖積土，密實(shí)度高，50m-150m處表層為大橋樁基礎(chǔ)施工基坑沉渣，含水率高，為低阻體。60m-140m段深約10m范圍內(nèi)有低阻體延展分布，為土洞溶洞中的含水所致。135m-200m段深20m左右，藍(lán)色部分呈現(xiàn)低阻異常，反演電阻率小于50Ω·m，推測(cè)為巖溶較發(fā)育地段。

測(cè)線4的反演結(jié)果表明，圖中160m-190m淺表附近有高阻體，是因?yàn)榈乇硎情_(kāi)挖裸露地層。80m-200m段，深10m以下存在低阻異常區(qū)，反演電阻率小于50Ω·m，推測(cè)為巖溶較發(fā)育地段，后經(jīng)鉆探驗(yàn)證表明為溶洞。將3個(gè)剖面作圖4所示立體圖，將3個(gè)剖面藍(lán)色低阻部分連接起來(lái)，可看出滑坡前緣橋基部分存在規(guī)模約為長(zhǎng)150m×寬50m×高75m的溶洞。

圖4 滑體5線反演剖面與地質(zhì)圖

對(duì)滑體3個(gè)不同剖面采用相探測(cè)精度時(shí)，地層分部特性完全不同，如圖5、圖6、圖7解譯成果所示，越靠近滑坡前緣，低電阻率區(qū)域越明顯。越靠近滑坡后緣，電阻率越高，說(shuō)明滑坡后緣淺表層由含水率低、孔隙度高、碎石堆積體較厚的風(fēng)化層組成[4]。推測(cè)滑面的位置在15m～35m。圖3和圖6中L5、L7線解譯結(jié)果基本類(lèi)似，L5和L7剖面深部均存在低于200Ω·m的區(qū)域，推測(cè)為存在小型溶洞或土洞。而L6剖面前緣存在電阻率低于500Ω·m的區(qū)域，推測(cè)該地層風(fēng)化嚴(yán)重，節(jié)理裂隙較發(fā)育[5]。圖2-圖6的色譜與剖面對(duì)比結(jié)果：在電極間距、解譯方法完全一樣的情況下，滑坡體與灰?guī)r基座的電阻率明顯不同，而灰?guī)r區(qū)溶洞或土洞界限清晰。覆蓋層主要存在于滑體的后緣，厚度約8m～60m；灰?guī)r主要分布在滑坡前緣深部，揭露埋深約10m～15m。

圖5 滑體6線反演剖面與地質(zhì)圖

圖6 滑體7線反演剖面與地質(zhì)圖

4 結(jié) 論

本文在已有的高密度電法基礎(chǔ)上，針對(duì)實(shí)際工程滑動(dòng)面邊界難以精確定位和灰?guī)r區(qū)基座對(duì)滑坡穩(wěn)定性的影響這兩個(gè)問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)鉆探驗(yàn)證了該方法的有效性。得出結(jié)論如下：①基于高密度電法與鉆探驗(yàn)證一致條件，建立灰?guī)r區(qū)復(fù)雜工況的野外數(shù)據(jù)采集勘探對(duì)比勘查方法系，并滿(mǎn)足滑坡、橋梁、巖溶等復(fù)雜工區(qū)的勘測(cè)方法。②通過(guò)鉆探方法驗(yàn)證了不同排列的灰?guī)r區(qū)滑坡高密度電法勘測(cè)視電阻率色譜分區(qū)分界的準(zhǔn)確性。③針對(duì)高密度電法和鉆探驗(yàn)證劃分出的滑動(dòng)面，建立模型，設(shè)置參數(shù)，利用兩種勘測(cè)方法互補(bǔ)生成的準(zhǔn)確滑面。④在灰?guī)r區(qū)采用高密度電法勘測(cè)時(shí)，雨水滲入到滑坡堆積體中，使電阻率色譜失真，通過(guò)雙管鉆探取芯法查明一致的松散巖土混合層，可對(duì)比改善高密度電法勘測(cè)效果。