基于高密度电阻率法的滑坡体探测

时彦芳　苗德刚

(山东省地矿工程勘察院)



基于高密度电阻率法的滑坡体探测

时彦芳苗德刚

(山东省地矿工程勘察院)

摘要滑坡是一种常见的地质灾害，近年来，我国的滑坡地质灾害日渐频繁，对人民的生命财产造成了很大威胁。采用高密度电阻率法对某滑坡进行探测，结合钻孔资料推断了滑坡体形态、滑动面位置及埋深，取得了较好的勘探效果，不仅效率高、成本低，而且结果直观、地质效果明显，为后期滑坡治理提供了可靠的地球物理依据。

关键词滑坡高密度电阻率法物探线

滑坡是由斜坡上不稳定的岩土体在重力作用下沿一定的软弱面整体或局部向下缓慢滑动引起的，在山地地貌中发生较多，是斜坡破坏类型中分布最广、危害最严重的一种地质灾害。

滑坡事件的发生是诸多内因和外因共同作用的结果。内因主要是地质构造和岩体的物理力学性质，破碎断裂、节理发育、褶皱倾斜、与线路走向接近的大倾角岩层是滑坡发生频率较高的地质构造。地层的岩体力学性质也是引起滑坡产生的重要因素，如页岩、风化岩以及松软堆积层，因其水稳性和自身黏结强度都较差，比较容易发生滑坡[1-2]。因此，在实际工作中要重视对滑坡体及其周围环境的勘查，针对性地治理。对滑坡体形态及影响范围的探测是滑坡治理的前提，为了使地质灾害治理工作更加快速高效，许多地球物理探测方法被应用于滑坡的探测中，高密度电阻法可以探测滑坡体的发育形态及空间分布特征，指导后期综合治理工作的开展。

1高密度电阻率法原理

高密度电阻率法原理与直流电阻率法完全相同，是基于传统的电剖面法和电测深法相结合的物探方法。通过多芯电缆上布置连结的多个电极自动组合，结合高密度电阻法测量系统中的软硬件，可一次对剖面多个垂向测深点或多个不同深度进行探测。其突出优点是数据点密，数据量大，数据采集可靠，反映的地电信息丰富；一次布极即可完成剖面上一种或多种装置的测量工作，工作效率大大提高；野外工作结束后，即可绘出剖面的视电阻率色谱图，方便后续资料的定性和定量解释[3-5]。

2滑坡区概况

青龙庄滑坡是山东省泗水县1∶5万地质灾害调查中查明的重大地质灾害隐患点，沿道路展布，长约150 m，高50～90 m。近几年来，该地区降雨量偏大，2012年曾因暴雨引发山洪，降雨量的增加进一步加剧了地质灾害的易发性和危险性。

2.1地层岩性

滑坡治理区主要出露古生代寒武纪沉积地层，少量新生代第四纪松散沉积物，岩性主要以灰岩、页岩为主。

寒武纪地层中寒武系长清群(∈ĉ)馒头组顶部为鲜红色易碎页岩，中部为杂色页岩夹薄层状灰岩、泥质灰岩、条带状灰岩；底部为矽质灰岩、石英砂岩及黄红色底砾岩；寒武系-奥陶系九龙群(∈j)张夏组以灰黑色厚层鲕状灰岩及灰岩为主，夹黄绿色及紫色页岩，底部为乳白色结晶灰岩；崮山组(∈ 3g)以黄绿色泥质页岩、薄层状泥灰岩为主，夹少量薄层鲕状灰岩；三山子组(∈3c)以薄层灰岩、竹叶状灰岩为主，夹具氧化圈的竹叶状灰岩及中厚层不纯灰岩。

第四纪地层主要分布在山间及河流两侧、凹地及低山丘陵区，主要为山前组和临沂组，岩性受堆积类型控制各有不同，残坡积以砂质黏土、碎石、角砾为主，冲洪积以砂、砂砾石、砂质黏土、黏质砂土、粉砂为主，厚度一般小于20 m。

2.2滑坡体地球物理特征

根据现场地质调查，青龙庄滑坡体为近期发生的现代滑坡，属中型土质滑坡。区域地貌类型为中度切割低山，微地貌为32°陡坡，岩石裸露，地下水类型为岩溶裂隙水。滑体上覆松散层为残积堆积物，为粉质黏土或石灰岩风化堆积物及碎石，结构松散，透水性较好。滑坡体为寒武系灰岩与页岩互层，灰岩易被水溶蚀，溶孔、溶隙发育，页岩遇水易软化，破碎较强烈。基底层由寒武系隔水岩石组成。

完整稳定的岩体视电阻率值较高，如岩石风化破碎则视电阻率值降低。从工程地质的角度分析，滑坡体的滑面岩土体相对较为软弱，且含水率较高，电阻率值较低，与滑坡体及下伏基床相比，存在着较大的电阻率差异，这就为高密度电阻法勘探提供了有利条件。本次工程实例中，黏性土的电阻率值在20～70 Ω·m，碎石土的电阻率值在40 020～800 Ω·m，下伏基岩电阻率值大于1 000 Ω·m，地层电性差异明显。

3高密度电阻率法应用

3.1野外工作布置

根据滑坡体形态，本次共布置了5条测线，其中，垂直滑坡体走向布置2条(L1和L2)，贯通整个滑坡体，沿滑坡体走向布置了3条(L3、L4和L5)，延伸至山脚，基本满足了对滑坡面埋深、规模的探测要求。测线布置见图1。

使用WGMD-9型超级高密度电阻法系统采集野外数据，由于地形起伏较大，为了保证较好的探测效果，使用抗地形干扰能力较强的温纳装置，电极距为5 m，记录层数为15。在每个排列施工之前，操作员检测各电极开关和极间接地电阻，采集数据时，实时监控仪器屏幕上显示的“I”、“V”、“R”值的变化情况，确保所采集数据的质量。为保证测量精度及地形校正的需要，各剖面的地形拐点测量与高密度施测同步进行，并标注相应的电极号。

3.2探测效果分析

3.2.1L1线资料解译

L1线位于勘查区域下侧，靠近山路，垂直滑坡体走向近东西方向布设，剖面长195 m。从图2可以看出，整个剖面视电阻率值变化较明显，局部存在低阻异常区，推断解释为滑动体和风化破碎引起的异常。在剖面43～142 m处为相对低阻区，推测为滑坡体。滑坡体为碎石土，电阻率值为16～90 Ω·m；滑床为较完整页岩和灰岩互层，岩体致密，含水量少，电阻率为100～350 Ω·m。受岩土体中含水量、黏土含量及块石含量影响，滑坡体各部位的电阻率大小存在差异。由此可推断该处滑坡体滑动面深度为0～20 m，其中在地表水平位置65～85 m处，滑动面埋藏较深，约18 m，滑坡体其他部位滑动面埋藏较浅，约5 m。

图2　L1线剖面视电阻率断面及推断地质剖面

3.2.2L4线资料解译

L4线位于勘查区域西侧，沿滑坡体走向近南北方向布设，剖面长95 m。从图3可以看出，整个剖面视电阻率值变化较明显，局部存在低阻异常区，推断解释为滑动体和风化破碎引起的异常。结合地质资料，综合分析认为L4线在剖面15～75 m处为相对低阻区，推测为滑坡体。滑坡体为碎石土，电阻率值为16～90 Ω·m；滑床为较完整页岩和灰岩互层，电阻率为100～350 Ω·m。受岩土体中含水量、黏土含量及块石含量影响，滑坡体各部位的电阻率存在差异。由此推断该处滑坡体滑动面深0～10 m，其中，地表水平位置32～42 m附近滑动面埋藏最深，为10 m左右。

图3　L4线剖面视电阻率断面

4滑坡体综合推断分析

(1)治理区地形起伏较大，地貌类型为剥蚀-溶蚀丘陵，岩层产状与坡度角大致相同，上覆盖层松散，泥岩、页岩风化强烈，地下水富集在岩土接触带上，使土体软化形成软弱带，减小了层面间摩擦力和内聚力，为滑坡体的形成提供了有利条件。

(2)根据本次物探勘查结果可知，滑坡体和未滑动部分视电阻率差异较大，表明该处滑坡体形态已形成，滑壁、滑坡脚、滑动面特征明显。在滑坡体中下部滑动面埋深为10 m左右，沿山体往上及两翼覆盖层逐渐变浅，为5 m左右，滑坡体顶部基岩已裸露，滑壁明显。

5结论

(1)沉积岩地区滑坡多与软弱夹层有关，滑动面基本由软弱夹层演变而来，地电断面图上电阻率成层性较好的分界面即为滑动面。后期可采取在坡面设置格构式框架，在坡底设置抗滑桩的方式加固处理。

(2)在地形起伏大、地质条件复杂、勘探深度较深及不适合开展地震法勘探的地区，高密度电阻法能经济高效地完成工程地质勘查任务，为以后的滑坡治理工作提供准确依据。但由于滑坡区普遍工作条件不好，地形高差变化较大，接地电阻不良，采集的原始数据易出现一些坏点和随机干扰点，在地形校正的同时需对数据进行优化处理，剔除突变点。

(3)为全面详细地反映滑坡体的形态，在实际物探线布设时，如条件允许，尽量网状布设。

(4)由于物探资料的多解性，在实际的勘探工作中，要注意物探方法和钻探方法相结合，提高资料解释的精度和准确性，更好地解决工程地质问题。

参考文献

[1]肖宏跃，雷宛.地电学教程[M].北京：地质出版社，2008.

[2]刘新华，李业君，张玉池．物探技术在那勤滑坡地质灾害勘察中的应用[J]．矿产与地质，2008,22(4):370-372．

[3]武玉龙.高密度电法在滑坡勘查工程中的应用与分析[J].土工基础，2012，26(5)：102-104.

[4]张光保.褚家营巨型滑坡的高密度电法勘察及效果分析[J].地球物理学进展，2012，27(6)：2716-2721.

[5]李来喜.物探在多期次巨型滑坡勘察中的应用[J].工程地球物理学报，2009，6(5)：575-579.

(收稿日期2015-12-01)

时彦芳(1983—)，男，工程师，250014 山东省济南市。