張宗輝，喻璀璨

綜合物探技術在兩水滑坡勘察中的應用

張宗輝，喻璀璨

（桂林理工大學 地球科學學院，廣西 桂林 541004）

滑坡是地質災害中最常見的、分布范圍最廣，產生危害最嚴重的一種。結合工區(qū)地質情況和地球物理特征，本文選用了高密度電法、瑞雷波法以及地震映像法在滑坡區(qū)進行研究和應用。研究表明，相比常規(guī)的勘察手法，采用綜合物探方法對滑坡進行勘察，實驗表明：高密度電法對地下的電性分布有較好的的反映，但無法直接判斷滑動面的幾何形態(tài)；地震映像法能夠較為直觀的反映地下彈性界面的起伏情況，對不良地質現(xiàn)象反映明顯；瑞雷波法對淺層有較高的分辨率，可以不受地層速度的干擾，能夠較詳細的探測滑坡體的內部情況。不僅解決了單一物探結果的多解性問題，提高了結果的準確性，而且工作效率高、相對成本較低。

滑坡；勘查；綜合物探方法；高密度電法；瑞雷波法；地震映像法

滑坡災害發(fā)生地的地形地貌特征、地質構造、地下水情況等客觀因素都會對滑坡發(fā)育及分布規(guī)律產生一定的影響，同時也會受到人類活動等外在因素的制約，因此滑坡地質災害的形成和發(fā)生是一個較為緩慢的綜合性物理變化的過程[1,2]。

1 物探方法簡介

工程地球物理勘探是基于各種地下介質的物理性質的差異，通過觀察地下各種地球物理場的變化規(guī)律，來探查目標層或地質體的分布，如大小、埋深、形狀等，達到解決工程和水文地質工程問題的目的[3,9]。本文以高密度電法、瑞雷波法以及地震映像法為例，概述了其在滑坡地質災害勘探中的應用。

圖1 高密度電法勘探系統(tǒng)結構示意圖

1. 1 高密度電法

高密度電阻率法是一種直流電阻法，它是以常規(guī)電法勘探為基礎后逐漸發(fā)展而來的[4,5]。它雖然與常規(guī)電法的的原理相同，但卻具有很多優(yōu)點。勘探系統(tǒng)結構示意圖如圖1。

不論是同一巖層還是不用的巖層，它們的內部結構和組成有一些差異，導致它們的電阻率也具有一定的差異。高密度電法可通過這種差異查明滑動面情況。它利用電極將直流電向地下傳輸，形成一個相對穩(wěn)定的電場，然后通過儀器觀察測點的電阻率變化情況，進而了解測區(qū)位置的地下巖層情況等要素。

1.2 瑞雷波法

瑞雷波的傳播及質點軌跡隨深度變化如圖2所示，當質點運動在水平軸和垂直軸上的分解振動振幅異號時，合成后的質點的軌跡是沿順時針方向旋轉的橢圓；符號相同時，軌跡為逆時針橢圓[6]。

圖3 滑坡區(qū)全貌

瑞雷波在向地下傳播時，質點振動的振幅會隨著傳播深度的增加而逐漸減小。通過觀察瑞雷波的傳播特性，來分析地下的地質情況。當波長相同時，傳播特性反映同一深度水平方向上地質情況；當波長不同時，反映的是地下不同深度的各個地質情況。在野外進行工作時，通過地面激發(fā)地震波，進行數(shù)據(jù)收集，然后對振幅進行處理得到頻散曲線，從而了解測區(qū)地層情況。

1.3 地震影像法

地震映像法也被稱為高密度地震法，因為它產生震源的方式與高密度電法相同，都是通過錘擊或者放炮的方式產生震源，并且測點密度也比較大。地震映像法最特別的地方就是在記錄每道地震波時，都是選取相同的偏移距，在進行野外勘察工作時，每一次地震波激發(fā)和接收完成之后，激發(fā)點和檢波器就會順著測線方向向前移動相同的距離，然后開始下一次的工作，當完成整條測線的采集工作后，就得到一條測線的地震剖面圖。從它的工作形式可以看出，主要選擇測區(qū)最適合的偏移是整個工作中的關鍵問題，它對探測結果產生了直接的影響。地震映像法在工作時所利用的有效波并不是某一種特定波，而是根據(jù)測區(qū)地質環(huán)境的具體情況選取一種或者幾種，因此它也被稱為地震多波勘探[7]。

2 工程實例分析

2.1 地理位置

滑坡區(qū)地處資源縣兩水苗族鄉(xiāng)鳳水村對門山境內，位于中低山地貌斜坡地帶?；滤幍囟蔚孛矄卧獙贅嬙烨治g碎屑巖中低山地貌區(qū)，地勢一般在西北高，東南低。溝壑發(fā)育，山谷大多是“V”形。山體坡度較陡，一般為35°～55°，局部達65°～75°。大部分土壤都是裸露的，沒有采取任何保護措施。

根據(jù)工作要求和場地條件，本次野外工作選用了以地震波映像、多道瞬態(tài)面波法為主、高密度電法為輔的綜合物探方法。場內公布值了16條測線，其中滑坡1區(qū)布置了一條地震映像法測線，滑坡2區(qū)共布置了9條測線，7-7’～14-14’為地震映像法測線，15-15’為高密度電法測線；滑坡3區(qū)布置了6條測線，1-1’ ～6-6’為地震映像法測線。工程物探綜合平面圖如圖4。

圖4 工程物探綜合平面圖

2.2 資料分析

2.2.1地震波影像

從地震波映像時間剖面圖上可以看出，經(jīng)過滑動的巖土體與下伏不動體存在振幅、頻率等方面的差異，同相軸反射波的頻率低、振幅大，續(xù)至波有振蕩拖尾現(xiàn)象；有些反射波同相軸有錯動、上下位移現(xiàn)象；有些反射波同相軸呈“眼”狀、“弧形”等特征（圖5）。

圖5 測線8-8’與9-9’地震映像時間剖面

2.2.2 高密度電法

圖6 高密度電法視電阻率等值線斷面圖

從高密度電法視電阻率等值線斷面圖可以看出，測區(qū)內地表的視電阻率一般呈高阻現(xiàn)象，而在150～250m段上，經(jīng)過滑動的上層土體，由于相對較松散，又經(jīng)過雨水浸潤，則呈現(xiàn)低阻的現(xiàn)象（圖6）。

2.2.3多道瞬態(tài)面波法

由多道瞬態(tài)面波視速度等值線圖可知，場地總共可分為三層，第一層厚度在3~6m，局部可達到8m，面波視速度在130～230m/s；第二層厚度在3～8m，面波視速度在230～330m/s；第三層面波視速度在330～850m/s（圖7）。

圖7 測線8-8’和9-9’多道瞬態(tài)面波視速度等值線圖

2.2.4小結

依據(jù)多道瞬態(tài)面波及地震波映像等對場地進行分層如下（圖8）：

第一層：場地覆蓋層，主要為種植土和粘土，局部為滑坡滑落物，主要為粘土和塊石混合物；該層厚度一般在3～6m，局部達8m以上，該層多道瞬態(tài)面波速度一般在130～230m/s之間，縱波速度一般在150～700m/s之間。

第二層：該層為強風化巖，多道瞬態(tài)面波速度一般在230～330m/s之間，縱波速度一般在700～1 300m/s之間，該層厚度不均勻，一般在3～8m之間，滑動面位于第二層強風化層頂部。

第三層：該層為中風化巖，多道瞬態(tài)面波速度一般在330～850m/s之間，縱波速度一般在1300～ 3 400m/s之間。

通過高密度電法、多道瞬態(tài)面波法以及地震映像法相結合，完成了資源縣兩水苗族鄉(xiāng)鳳水村對門山境內滑坡的探測，講述了探測的測線布置情況，對每種物探方法取得的圖像進行分析解釋，確定了滑坡體的規(guī)模，滑坡體內地層巖性，滑動邊界以及滑動面的特征，為后續(xù)滑坡的治理提供了可靠地依據(jù)；該場地內地質災害以滑坡為主，測區(qū)滑坡已導致邊坡失穩(wěn)滑塌，產生拉裂縫?；瑒用婊境噬隙赶戮彽幕【€型?；瑒用嫔疃纫话阍?～8m之間，前緣從公路切方邊坡剪出?；轮饕獮樯喜扛采w層滑坡，滑體物質主要為第四系殘坡積土，滑動面為巖土接觸面；滑床主要為全風化砂巖、強風化砂巖夾頁巖?；聻樾⌒突拢瑢贍恳交?。

圖8 測線8-8’、9-9’工程解釋斷面圖

3 總結

選用綜合物探方法對滑坡進行勘察應用研究，無論是對物探技術本身的進步，還是對滑坡災害的研究都具有重要的意義。本文結合滑坡區(qū)的工程地質條件以及地球物理特征，采用高密度電法、瑞雷波法以及地震映像法對滑坡進行綜合勘探，得出的結論如下：

1）利用介質的電性差異以及彈性特征，選用高密度電法、地震映像法以及瑞雷波法相結合，不但解決了單一物探方法的存在多解性問題，而且提高了推斷滑動面埋藏深度以及規(guī)模的準確性。

2）高密度電法對地下的電性分布有較好的的反映，但無法直接判斷滑動面的幾何形態(tài)；地震映像法能夠較為直觀的反映地下彈性界面的起伏情況，對不良地質現(xiàn)象反映明顯；瑞雷波法對淺層有較高的分辨率，可以不受地層速度的干擾，能夠較詳細的探測滑坡體的內部情況。

3）滑坡勘察工作中使用鉆探與物探相結合的方法，先物探，然后對于重點地區(qū)再進行鉆孔驗證，不僅減少了鉆探的工作量，而且提高了勘察質量。

4）一種物理勘探方法所得到的信息有限，會影響對探測對象的判斷結論。尤其是對大型滑坡的勘察中，結果存在不唯一性，并且隨著滑坡深度和廣度的增加，單個方法的探測分辨率較低，因此，在進行滑坡的勘察工作時，結合測區(qū)的具體地質條件和周圍環(huán)境，盡量選擇多種方法組合進行綜合勘探，一方面可以提高結果的準確性，另一方面也使工作效率大大提高。

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The Application of Comprehensive Geophysical Exploration Technology to the Shuangshui Landslide Investigation

ZHANG Zong-hui YU Cui-can

(College of Earth Sciences, Guilin University of Technology, Guilin, Guangxi 541006)

This study applies high-density resistivity method, Rayleigh wave method and seismic imaging method to the Shuangshui landslide investigation. The results indicate that the high-density resistivity method has a good response to the electric distribution in the ground, but can’t judge directly the geometry of the sliding surface;the seismic imaging method can directly reflect the fluctuation of the underground elastic interface and clearly reflect the adverse geological phenomena; the Rayleigh wave method has higher resolution for shallow layer and can detect the internal condition of the landslide body in detail without disturbance by the seismic velocity of the formation.

Shuangshui landslide; exploration; high-density resistivity method; seismic imaging method; Rayleigh wave method;

P319.3

A

1006-0995（2020）01-0147-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2020.01.029