摘 要:文章通過在滑坡勘察中運用高密度電法、瞬態(tài)面波法兩種方法,查明滑坡體的形態(tài)分布、滑動面的埋深、地層的巖土結(jié)構(gòu)的工程實例,指出綜合物探方法在滑坡勘察中的必要性。通過文章的介紹,希望對相關(guān)工作提供借鑒。
關(guān)鍵詞:滑坡;瞬態(tài)面波;高密度電法
前言
滑坡是在公路工程建設(shè)中常見的一種不良地質(zhì),在滑坡體穩(wěn)定性計算與滑坡治理方案的設(shè)計過程中,滑坡體的幾何形態(tài),地質(zhì)情況是整個設(shè)計的關(guān)鍵因素,因此如何準確地確定滑坡體的地質(zhì)條件就顯得尤為重要。常規(guī)的勘探技術(shù)(鉆探、坑探)可以確定滑坡的工程地質(zhì)條件,然而,在滑坡體上,傳統(tǒng)的鉆探、坑探等有時無法操作,物探方法確定滑坡體形態(tài)特征具有突出的優(yōu)越性,它具有連續(xù)、高效、工期短、輕便、經(jīng)濟等優(yōu)點,但也存在著自身的不足,由于所測的結(jié)果是非直接信息,導致在進行數(shù)據(jù)解釋時結(jié)果不唯一,且隨深度的增加分辨率減小,因此,在對滑坡進行地球物理探測時,應同時采用電法、地震法等多種方法,進行相互驗證,以得出正確的結(jié)果。因此,在此滑坡勘察中,采用了高密度電法和瞬態(tài)面波法相互結(jié)合的方法,查明了滑坡堆積體與基巖界面、滑坡范圍、滑動帶,查清了滑坡的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和可能存在的地質(zhì)條件,取得了滿意的效果。
1 地質(zhì)概況
測區(qū)地貌為侵蝕堆積河谷地貌,地形起伏不平,相對高差較大,地層主要為第四系上更新統(tǒng)、中更新統(tǒng)沖洪積粉質(zhì)粘土,第三系泥巖。在公路挖方過程中形成邊坡,地層失穩(wěn),產(chǎn)生滑動。
2 地球物理勘探方法的選取及工作原理
一般而言,物探方法的選取,除根據(jù)勘察的任務(wù)、目的外,主要取決于測區(qū)的地球物理特征,勘探層的厚度及測區(qū)的地形、地質(zhì)條件。從工程地質(zhì)角度分析,通常滑坡體的滑面巖土體相對較為軟弱,而且含水量較高,因此與滑坡體以下的滑床相比,存在著較大的電性、波速差異,因此,應該選擇高密度電阻率法、瞬態(tài)面波法開展綜合物探。
高密度電法是集電測深和電剖面法于一體的陣列勘探方法,既能提供探測地質(zhì)體沿水平方向的電性變化趨勢,也能反映在垂直方向不同深度電性的變化。該方法實現(xiàn)了野外測量數(shù)據(jù)的快速、自動和智能化采集,數(shù)據(jù)采樣高、信息量大,能夠比較全面地反映測量斷面的電性特征。
面波是指在彈性分界處由于波的干涉而產(chǎn)生,并且沿界面?zhèn)鞑ィ▌蝇F(xiàn)象集中在界面附近的一種彈性波,具有以下幾種主要特性:在均勻介質(zhì)條件下,面波的傳播速度與其震動頻率(基于面波的波長)無關(guān),面波在均勻介質(zhì)中傳播沒有頻散性。在不均勻介質(zhì)中,面波的傳播速度是頻率的函數(shù),面波在非均勻介質(zhì)中具有頻散性。在均勻介質(zhì)中無頻散性和在不均勻介質(zhì)中具有頻散特性是面波勘探的物理基礎(chǔ)。在多層介質(zhì)中,面波具有明顯的頻散特性。在同一地段測量出一系列頻散對應的Vr值,就可以得到一條Vr-f曲線,及面波的頻散曲線,頻散曲線的變化規(guī)律與地下地質(zhì)條件存在著內(nèi)在聯(lián)系。通過對頻散曲線的分析,即可劃分出地層的分布形態(tài)。
3 測線布置及工作參數(shù)的設(shè)置
根據(jù)山體滑坡的地形、地質(zhì)條件,布設(shè)6條測線。其中沿主滑方向布設(shè)側(cè)線4條,垂直主滑方向布設(shè)測線2條(見圖1)。采用高密度電法,多道瞬態(tài)面波法。其中高密度電法采用溫納裝置進行測量,點距5米,40、60道電極;多道瞬態(tài)面波法采用4HZ檢波器,12道檢波器,道間距2米,偏移距5米、10米。
4 資料解釋
4.1 異常特征
圖2,頻散曲線淺部速度較低,隨著深度增大,波速變大,之后,曲線出現(xiàn)一個明顯“之”字拐點,存在低速帶,分界面即為滑動面,滑動界面在覆蓋層中,埋深8-12m。
圖3,電阻率反演斷面上,電阻率在橫向上連續(xù)性好,整體電阻率變化不大,基本順著坡面,上部表層為褐黃色粉質(zhì)粘土,中部隨著粘土含量的變大呈低阻特征,順層界面明顯,推測為滑動面。
4.2地層結(jié)構(gòu)
電阻率及面波測試反映出場地整體地層物質(zhì)松散,含水量高,體現(xiàn)在電阻率低,面波波速小。通過綜合分析,認為地層可以劃分為3層。
第一層:橫波速度Vs=100-220m/s,視電阻率ρs=5-10Ω·m,推測地層為可塑狀粉質(zhì)粘土,此層橫波波速值低,視電阻率值低,含水量較高,土層較軟,推測該層層底界面為滑動面,埋深8-12m。
第2層:橫波波速Vs=260-450m/s,視電阻率ρs=1.5-4.5Ω·m,波速值較高,視電阻率值低,推測地層為硬塑狀粉質(zhì)粘土,此層層厚較厚,推測該層層底界面為巖土分界面,埋深27-35m。
第3層:橫波波速Vs>500m/s,視電阻率ρs=5-20Ω·m,與上層有明顯界面,電阻率值較上層高,推測地層為砂質(zhì)泥巖,成巖性。
通過面波和高密度電法的綜合分析,得出物探綜合解釋剖面圖(見圖4),后進行鉆孔驗證,效果良好。
圖2 瞬態(tài)面波頻散曲線圖
圖3 高密度電阻率圖
圖4 物探綜合解釋剖面圖
5 結(jié)束語
5.1 滑坡勘察場地一般地形條件較為復雜,地勢起伏不平,需提前進行現(xiàn)場踏勘,根據(jù)地形、地質(zhì)條件采用適合開展工作的物探方法。
5.2 綜合運用多道瞬態(tài)瑞雷面波和高密度電法對解決滑坡體厚度和范圍有很好的互補性,瑞雷面波探測深度較淺,但精度高,對滑動面的反映較為明顯,高密度電法探測深度較前者大,可對整體地層的分層解釋起控制作用,成果直觀,二者互相印證,提高了解釋成果的精度和準確性。
5.3 物探方法的有效性取決于探測目標存在明顯的物性差異,要針對所需解決的地質(zhì)問題采用有效的物探方法,由于物探具有多解性,采用多種方法勘查,可提高資料解釋的準確性。