边坡工程地质灾害隐患探测方法研究

龚 放

（成都师范学院， 成都 611130）

0 引言

在开展边坡工程的过程当中常常会面临着各种各样的地质现象和地质灾害，譬如滑坡、泥石流等，虽然部分现象初期表现并不强烈，但如果无法对其进行及时分析，探测出具体的地质灾害隐患，则极有可能酿成更为严重的后果，引发大规模的地质灾害。因此本文将着重围绕边坡工程地质灾害隐患探测方法展开初步探究，希望能够为提高边坡工程施工质量，有效规避地质灾害提供相应参考帮助。

1 边坡工程的岩土性质概况

笔者在查阅大量相关研究资料后发现大多数研究人员认为边坡失去稳定性，主要是以地层岩土性质作为其物质基础，有大量的研究资料证明岩土体类型和性质成分等均会在不同程度上影响着边坡的稳定性。如果地层本身结构较为松软，缺乏足够的抵御风化的能力和抗剪强度，则在水的作用以及其他营力作用之下，地层性质将随之出现相应的变化，成为泥土状的软弱夹层，譬如说泥岩地层、片岩等等[1]。而此类夹层本身稳定性相对差，岩土比较容易出现裂缝，特别是随着时间的推移，其裂缝还将逐渐扩大，导致大量地面积水下渗，进而对地下水质量造成污染。通常情况下，具有较高稳定性的边坡，其岩土体地质性质也更加优良。

2 边坡工程地质灾害隐患探测方法

2.1 浅层地震勘探

2.1.1 反射波法

在对边坡工程的浅层地震进行勘探的过程中，经常使用的一种探测方法便是反射波法，该项探测方法现阶段已经被运用在了众多工程地质灾害隐患探测和地质勘探工作当中。通过采用反射波法对边坡工程地质灾害隐患进行探测，从理论上来说就是通过采用水平叠加技术，依次叠加各激发点以及接收点当中接收的，由相同反射点发出的地震记录，使得多次波、随机干扰波等所产生的干扰影响能够被降至最低，进而在顺利完成速度等各项参数提取工作的同时，保障信噪比以及地震剖面具有较高的质量水平。

2.1.2 折射波法

现如今国内外在对浅层地震构造进行勘探的过程当中使用最为频繁的一种探测方法就是折射波法，该探测方法自从被广泛运用以来，在对基岩深度和起伏状态，岩性接触带具体位置、延伸方向等各项重要参数和性质的探测方面具表现出了良好的探测效果，探测结果具有较高的精确度和真实性。勘探人员通过利用折射波法能够对基岩纵波速度进行准确测定，并掌握其具体的分布情况，在此基础上对边坡工程的岩性变化情况、具体致密性等进行全面、精准地把握，以此有效保障工程设计和建设质量[2]。在许多大型工程建设如公路桥梁、房屋建筑等当中，工程人员通常会选择使用该方法进行地基勘探，其通过使用双重相遇追逐观测系统，将检波点距设定在5m，可以对滑动界面的位置等进行精准确定，工程人员在参考其他重要参数资料之后，即可更加科学合理地完成工程设计与施工工作。

2.1.3 瑞雷波法

通常情况下，在弹性界面周围分布着瑞雷波，在边坡工程当中，通过借助瑞雷波对浅层地质进行勘探，同样可以准确探测具体的工程地质灾害隐患，为边坡工程建设排除质量干扰因素。相比于上述两种探测方法，瑞雷波法的应用范围更加广阔，对于浅层地层以及潜水面以下地层分层等，瑞雷波法均可以表现出良好的分辨性能。在使用该探测方法对工程地质灾害隐患进行探测时，一般使用24道接收，检波之间则相隔大约2m。

2.2 电法勘探方法

2.2.1 电阻率测深

地下岩石和矿石的导电性并不完全相同，受此影响电场分布状态也会随之发生相应的变化。基于这一点，可以采用电阻率测深法，在专业仪器的帮助之下，可以准确显示具体的电场分布情况，从而有效帮助工程人员解决地质问题。根据具体电极的排列方式，电测深法也可以被分为不同的种类。而目前在边坡工程以及其他工程建设当中最常使用的电阻率测深法主要有两种，分别为三极和四极电测深法。前者主要是通过保持测线和一个对称四极当中的供电电极以一定距离，进而构成一个三极排列。在测线方向排列的三极主要是由两个测量电极和一个供电电极共同构成，放置在远离测线位置处的供电电极则通常被人们表示成C极。三极排列中的供电电极所产生的电场直接影响着最终的测量结果，当两个供电电极不断增大的情况下，电阻率测深法所探测的深度也将逐渐增加。通过利用公式即可计算出电阻率。在这一公式当中，K代表的就是电极装置系数，A、B分别代表两个供电电极，其中距离测线相对较远的供电电极为B，M与N则代表两个测量电极。

四极电测深法当中，主要是由两个供电电极和两个测量电极共同组合而成，供电电极和测量电极的分布均以测点为对称轴，呈对称分布的状态。与三极排列测量方式相同的是，随着两个供电电极的不断加大，探测深度也将逐渐增加。而利用公式，在供电电极发生变化的情况下可以转却计算出当前极距下的视电阻率。无论是三极还是四极电测深法，均可以准确展现出垂直方向上相同测点不同电极距下的视电阻率，通常在水平岩层或是倾斜角在20°以内的岩层当中比较适合使用电测深法对工程的地质构造、覆盖厚度等进行准确勘测。

2.2.2 激电测深法

虽然激电测深法和电阻率测深法同样属于电测深法的范畴当中，有助于边坡工程对地质灾害隐患进行精准探测，但不同于电阻率测深法具有应用范围相对较广的特点，激电测深法的探测对象具有明显的局限性。一般只用于对局部不均匀体或是具有较高含水量的边坡滑动层顶部埋深进行探测，此外，激电测深法也可以用于准确探测平面当中滑动层的具体分布状态与分布规律。由于其应用范围比较狭窄，因此在实际边坡工程当中很少运用该项探测方法进行地质灾害隐患的勘测。

3 边坡工程中地质灾害隐患探测方法的实际运用

3.1 浅层地震勘探法的应用

在某边坡工程当中，由于测区位置处于山区，地形复杂多样且拥有众多高山，边坡相对较陡，加之当地将数量比较大，因此测区范围内植被覆盖率比较高，茂盛生长的植物也在一定程度上增加了边坡工程地质灾害隐患探测的工作难度。为了准确掌握工程测区的地质构造情况，了解具体的岩层风化程度等相关信息，工程人员最终决定使用折射波和瑞雷波相互结合的探测方法完成该工程地质灾害隐患探测工作[3]。在瑞雷波探测法当中，工作人员在对原始资料进行编辑并进行能量均衡之后，进入到外科切除和零相位滤波的环节当中，在完成面波主能量团的拾取等流程之后，结合相关公式对互功率谱进行计算，同时计算出连续相位谱，此时通过选择相邻道计算面波速度，并将其加入至数据库当中即可显示出最终的结果。在对折射波资料进行处理的过程中，工程人员选择了准旅行时法，并且搭配使用t0时间发对最底层折射波速度进行计算。

在折射波法的运用之下，使得50m内地表地质分层工作得以顺利落实，在结合其他相关探测资料将测区岩性依次划分成覆盖层、全风化和强弱风化层之后，可以准确了解到山脊位置处有滑坡带，而严重的覆盖层风化问题使得岩土出现了比较严重的土质疏松问题，进而直接影响到该边坡工程的稳定性。在参照具体解释图并对滑坡各点主滑动面坡角进行逐一计算之后，发现其坡角范围为8°到28°，因此该边坡工程具有中等危害程度的滑坡问题。虽然根据探测结果来看，滑动主要出现在东西方向，但考虑到坡角的范围差距过大，因此主滑动面同样有可能存在从中间向两边滑动的问题。

3.2 电法勘探方法实际应用

在另一个位于丘陵地区的边坡工程当中，其山体走向为东北方向，平行于路线走向。而山体地面高程最大值超过 350m，地面高程最低值则为 235m，相对高差为115m，跛角范围在20°到25°之间，上部第四系土层的覆盖厚度范围在3m到10m之间，工程测区地下水系发达，水位埋深在2m到5m之间，且当地多降雨天气，但降水时间分配不均。在雨水的反复冲刷的侵蚀作用下，测区坡脚出现了失稳情况，并出现高深临空面。但在滑坡的逐渐滑移下，反而达到了一种平衡效果，因此暂时该边坡工程处于稳定状态。工作人员通过在测区范围内布设十条电测深剖面线，其中垂直和平行与路线方向的电测深剖面线各五条。所有电测深剖面线的长度各不相同，但电测深测点之间的距离相同，均为2m，在工程当中总共布设了超过620个测点。

通过根据其他工程勘探结果可知，在出现滑坡位置的后缘破裂壁当中出现了正在发育的植被，岩石的风化程度比较严重，滑坡前缘位置以及坡角相对平缓，加之已有部分周围居民将其开垦成梯田，因而该边坡工程中虽然存在滑坡问题，但其保持稳定状态也已有一段时间[4]。在电阻率测深法的运用之下，检测到滑坡碎石土电阻在30到110Ω·m之间，亚粘土和灰岩的电阻率分别在40到100Ω·m之间以及120到160Ω·m之间，而岩泥电阻率则在100到110Ω·m之间，砾石电阻率至少为110Ω·m。在将电阻率测深结果和工程地质测绘图进行有机结合后，可以了解到滑坡滑体土电阻率在20到210Ω·m之间，具有相对较大的电性离散程度，考虑到土体含水量直接影响着电阻率，因此根据滑坡后缘位置电阻率较高的现象，可以推断出其滑体土含水量相对较少，另外，在中部位置处有大量人工填土，因此也使得滑坡出现了高阻带。其滑带土不仅为粘土，同时还含有大量碎屑，而根据相关探测数据显示，其滑带土具有良好的含水性和可塑性，且抗剪强度和电阻率相对较低，加之覆盖厚度相对较小，因此在绘制出的电阻率测深曲线上难以进行准确区分。

考虑到每次在降水天气下，工程中都会出现新的滑坡，并且最大一次规模的滑坡，其宽度和纵深分别达到了80m和120m。因此工程人员决定对已经出现裂缝的滑体使用粘土填充和夯实处理，并在新出现的滑体当中设置排水沟，用以有效防止地面水下渗污染地下水[5]。另外，结合边坡工程的实际情况，工程人员决定额外设置挡土墙和抗滑桩，从而进一步增强边坡的稳定性。

4 结束语

虽然经常在边坡工程当中出现的滑坡、塌陷等地质灾害本身规模相对较小，埋深也通常较浅，但仍然需要工作人员结合边坡工程的具体情况，采用与之相对应的地质灾害隐患探测方法，探明具体的地质灾害隐患。根据获取的速度等参数瑞滑动层的厚度、分布规律等予以充分掌握，进而为相关工程人员制定积极有效的地质灾害应对方案提供真实、必要的参考。在有效帮助边坡工程规避地质灾害，提高边坡工程安全性的基础上，进一步强化边坡工程的地质灾害隐患探测能力。

[1]陈昌彦，沈小克，苏兆锋，张辉，白朝旭，贾辉，顾汉民.电磁波层析成像技术在复杂地质边坡工程勘察中的应用研究[J].地球物理学进展，2012，27(02):796-803.

[2]黄伟. 公路边坡工程地质灾害危险性评估方法研究[D].重庆交通大学，2012.

[3]刘英超，刘莹.浅析边坡工程地质灾害的相关探测方法[J].科技风，2014，15(02):151-152.

[4]彭镇城.全站仪无棱镜测量技术在地质灾害及边坡工程中的应用[J].广东科技，2011，33(02):193-194.

[5]朱自强，彭冬菊.边坡隐患探测方法研究[J].工程地球物理学报，2017，11(05):405-410.