趙福平，辛?xí)?/p>

(1.湖南省有色地質(zhì)勘查局 二四七隊(duì)，湖南 長(zhǎng)沙 410129；2.承德石油高等專(zhuān)科學(xué)校 計(jì)算機(jī)與信息工程系， 河北 承德 067000)

山體滑坡是指斜坡上的土體或巖體，受河流或地下水活動(dòng)、雨水浸泡及人工切坡等因素影響，在重力作用下，沿軟弱面或者軟弱帶向下滑動(dòng)的自然現(xiàn)象。在滑坡體穩(wěn)定性計(jì)算與滑坡體治理方案的設(shè)計(jì)過(guò)程中，滑坡體的幾何形態(tài)、構(gòu)造情況是整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，因此如何準(zhǔn)確而又經(jīng)濟(jì)地確定滑坡體的這些參數(shù)就顯得尤為重要。常用的方法是在滑坡區(qū)域內(nèi)按一定間距打探鉆或人工挖孔，這種方法所需工程量大、費(fèi)用高且費(fèi)時(shí)。高密度電阻率法的數(shù)據(jù)采集過(guò)程結(jié)合了電測(cè)深和電剖面兩種觀測(cè)系統(tǒng)，采集數(shù)據(jù)量大，在電極距較小情況下觀測(cè)精度高，對(duì)電性不均勻體有良好的探測(cè)效果[1-3]，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)滑動(dòng)面的快速定位，節(jié)約經(jīng)濟(jì)和時(shí)間成本[4-6]。

1 高密度電法基本原理

高密度電法有較高的測(cè)點(diǎn)密度，一次可完成一條縱橫二維的電測(cè)深斷面，它通過(guò)A、B電極向地下供電(電流為I)，然后測(cè)量M、N極電位差ΔU，從而求得該記錄點(diǎn)的視電阻率值(ρS=K×ΔU/I)。我們對(duì)野外采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行反演處理,可獲得蘊(yùn)含豐富的地質(zhì)信息的斷面圖，通過(guò)對(duì)勘察內(nèi)橫向和縱向不均勻介質(zhì)視電阻率數(shù)值特征的分析和解譯，以此達(dá)到對(duì)目標(biāo)體進(jìn)行識(shí)別的目的。高密度電法布置見(jiàn)圖1。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

滑坡區(qū)位于株洲市某在建項(xiàng)目場(chǎng)地西側(cè)，屬于原始地貌屬丘陵斜坡，地勢(shì)西高東低，滑坡區(qū)西側(cè)最高約117.37 m，東側(cè)最低標(biāo)高約76.99 m，地面坡度10～30°。區(qū)內(nèi)出露地層主要為第四系人工填土層，第四系坡殘積層，滑坡堆積層，下伏基巖為石炭系砂巖、泥巖及泥灰?guī)r，地下水總的運(yùn)動(dòng)方向順勢(shì)由東往西順坡向徑流，排泄于坡腳，其滲流對(duì)滑坡的穩(wěn)定較為不利。工作工程布置見(jiàn)圖2。共布設(shè)5條高密度電法剖面，以查明滑動(dòng)面(帶)的位置，野外工作采用WDA-1型超高密度視電阻率測(cè)深系統(tǒng)，溫納-施倫貝爾(α)裝置，電極間距3 m，電極總數(shù)60個(gè)，供電電壓270 V。

2.2 物性分析

地球物理勘探方法以地下介質(zhì)間的物性差異作為其物理前提，通過(guò)觀測(cè)、研究人工激發(fā)或天然物理場(chǎng)的空間或時(shí)間分布規(guī)律來(lái)達(dá)到解決工程地質(zhì)問(wèn)題的目的。測(cè)量了工區(qū)內(nèi)各地層巖性的視電阻率，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)(見(jiàn)表1)。

表1 巖土層介質(zhì)電性分析特征表

由表1可知，炭質(zhì)泥灰?guī)r(滑動(dòng)面)電阻率值約10.0～30.0 Ω·m，遠(yuǎn)低于下伏基巖中風(fēng)化層，存在較好的物性基礎(chǔ)。

2.3 典型剖面分析

圖3為L(zhǎng)05測(cè)線綜合推斷結(jié)果。從圖3中可知，場(chǎng)地的電性特征自地表至基巖表現(xiàn)為高阻A>低阻B<高阻C，分析認(rèn)為：①淺表高阻A為風(fēng)化灰?guī)r組成的覆蓋層，巖土分界面清晰(黑色虛線所示)，與鉆孔揭露一致性較好，里程93.0～106.0 m，由于地表土層隨滑坡面下滑使下層風(fēng)化灰?guī)r出露，因而表現(xiàn)為高阻；②中部低阻B為石炭系強(qiáng)風(fēng)化碳質(zhì)泥灰?guī)r層，層界面清晰，與鉆孔揭露一致性。由于巖體破碎且在地下水穩(wěn)定水位以下，富水性較好，表現(xiàn)為低阻異常；③深部高阻C為石炭系中風(fēng)化層，由于本次勘探區(qū)域地層巖性復(fù)雜，地質(zhì)體含泥量及含炭量不均勻，電阻率值有所變化。基于異常分析認(rèn)為，滑動(dòng)面(帶)主要為強(qiáng)風(fēng)化地層與中風(fēng)化地層的過(guò)渡帶處(紅色虛線所示)。

為驗(yàn)證物探結(jié)果，布設(shè)了鉆孔ZK7、ZK8、ZK11、ZK15、ZK16，布設(shè)位置參見(jiàn)圖3。鉆探結(jié)果表明，滑動(dòng)面主要為強(qiáng)風(fēng)化層與中風(fēng)化層界面的炭質(zhì)泥灰?guī)r層，其深度及分布范圍與物探結(jié)果高度吻合，由于早期滑舌前沿形成的臨空面遇水軟化膨脹，在地表降雨入滲的作用下降低了強(qiáng)風(fēng)化層巖體的抗剪強(qiáng)度，導(dǎo)致了滑坡。

2.4 擬三維圖像分析

為更直觀反映推斷滑坡體和滑坡面的空間分布關(guān)系，制作了擬三維切片，圖4從北北西視角主要反映垂直滑坡體的斷面異常形態(tài)，圖5從南北視角主要反映沿平行滑坡體斷面異常形態(tài)，達(dá)到了較為立體地反映基巖起伏面及滑動(dòng)面空間位置的目的，為估算滑坡體方量，為滑坡治理及支護(hù)設(shè)計(jì)提供科學(xué)參考。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)反演后的剖面總結(jié)了高阻>低阻<高阻的“H”型三層結(jié)構(gòu)地電特征，分析認(rèn)為淺部高阻層為上覆第四系覆蓋層表現(xiàn)；中部低阻為下伏基巖強(qiáng)風(fēng)化層；底部高阻為中風(fēng)化層，在此基礎(chǔ)上推斷滑動(dòng)面(帶)的位置、埋深及分布范圍，通過(guò)鉆探驗(yàn)證取得很好的效果。此外通過(guò)擬三維切片達(dá)到了從不同視角，較為立體地反映基巖起伏面及滑動(dòng)面空間位置的目的，為合理估算滑坡體方量及設(shè)計(jì)提供精確的數(shù)據(jù)依據(jù)。