于澤瑞，方石，王巖，杜軍,陳洋

1.吉林大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，長(zhǎng)春 130061；2.吉林省地礦勘察設(shè)計(jì)研究院，長(zhǎng)春 130012；3.吉林省地礦建設(shè)集團(tuán)有限公司，長(zhǎng)春 130012；4.吉林省油頁(yè)巖與共生能源礦產(chǎn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)春 130061；5.遼寧工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，遼寧 錦州 121000

0 引言

近年來(lái)，全球地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，給人類(lèi)生活、生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的生命安全威脅和經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失?；率亲顕?yán)重的自然地質(zhì)災(zāi)害之一，產(chǎn)生條件復(fù)雜，受各種自然地質(zhì)因素影響，具有發(fā)生頻率高、破壞力強(qiáng)、造成損失巨大和發(fā)生過(guò)程迅速劇烈等特點(diǎn)，一直受到工程地質(zhì)研究者的關(guān)注。

傳統(tǒng)的滑坡調(diào)查手段多以觀測(cè)水位變化、進(jìn)行位移監(jiān)測(cè)、調(diào)查誘發(fā)原因以及降雨量等因素為主，而滑坡形態(tài)特征主要以鉆孔資料繪制的地質(zhì)剖面為依據(jù)[1]，然而這些傳統(tǒng)方法通常存在費(fèi)用高、費(fèi)時(shí)間和獲得信息局限等缺陷[2]。針對(duì)滑坡地質(zhì)調(diào)查，地球物理實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)能夠較為真實(shí)的反映出滑坡體的地層結(jié)構(gòu)和形態(tài)特征，具有突出的優(yōu)越性。因此，有不少學(xué)者將物理探測(cè)手段引入其中，取得了卓有成效的成果。代濤等[3]采用高密度電阻率法對(duì)北京撞道口村滑坡進(jìn)行探測(cè)，推斷了覆蓋層厚度、滑動(dòng)面位置及基巖埋深，為滑坡治理方案提供了準(zhǔn)確的依據(jù)；王磊等[4]利用高密度電法對(duì)寧夏西吉縣蘇堡村滑坡進(jìn)行探測(cè)，達(dá)到了預(yù)期的目的，為黃土地震滑坡的形成機(jī)理和防治研究提供了參考數(shù)據(jù)；薛翊國(guó)等[5]以山東雋家峪厚層堆積滑坡為背景，利用電阻率層析成像等手段有效地實(shí)現(xiàn)了對(duì)厚層堆積滑坡滑移面空間位置、厚度和形態(tài)的探測(cè)；張純剛等[6]利用瞬態(tài)面波勘探確定滑坡體的覆蓋范圍及基巖埋深，為隧道進(jìn)洞方案提供了依據(jù)。但是僅通過(guò)單一物探方法取得的分析結(jié)果往往存在多解性。目前，國(guó)內(nèi)無(wú)論是在理論研究還是在實(shí)踐方面，采用多種技術(shù)手段相結(jié)合的綜合分析思想和理論研究都相對(duì)較少[7]。基于此，在滑坡區(qū)開(kāi)展綜合物探研究進(jìn)行相互驗(yàn)證、相互約束，因而提高研究成果的可靠性就顯得尤為重要。

長(zhǎng)白地區(qū)地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，是吉林省地質(zhì)災(zāi)害的易發(fā)區(qū)，且災(zāi)害發(fā)生的機(jī)理和影響因素具有不確定性。錢(qián)立輝等[8]基于格網(wǎng)GIS與灰色關(guān)聯(lián)法，分析了該區(qū)域內(nèi)崩塌、滑坡和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境；王屹林[9]利用降雨影響因素對(duì)該區(qū)進(jìn)行了崩滑體穩(wěn)定性預(yù)測(cè)研究；田宇[10]基于ArcGIS采用信息量法、邏輯回歸法等對(duì)長(zhǎng)白地區(qū)進(jìn)行了滑坡地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度分區(qū)評(píng)價(jià)；趙保寧[11]利用遙感技術(shù)獲取滑坡災(zāi)害空間信息，結(jié)合層次分析與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)長(zhǎng)白地區(qū)的滑坡災(zāi)害影響因子和滑坡災(zāi)害敏感性進(jìn)行了分析。雖然取得了一定成果，但并未針對(duì)該區(qū)域具體滑坡實(shí)例進(jìn)行形成機(jī)制的研究和探討。

筆者以吉林省長(zhǎng)白朝鮮族自治縣解放村大湖滑坡為例，借助高密度電法和多道瞬態(tài)面波法，獲取電阻率和面波速度等參數(shù)，結(jié)合鉆探成果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，系統(tǒng)地研究該滑坡的結(jié)構(gòu)形態(tài)、物質(zhì)組成并標(biāo)定滑面位置，分析論述滑坡的成因機(jī)制，進(jìn)而形成一套具有針對(duì)性的成因機(jī)制概念模型，為其他地區(qū)類(lèi)似的滑坡研究提供參考和借鑒。同時(shí)，本次研究成果也可為該滑坡后期的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)以及治理設(shè)計(jì)提供有力依據(jù)，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 研究區(qū)地質(zhì)概括

1.1 地形地貌

長(zhǎng)白縣全境坐落在吉林省長(zhǎng)白山的南麓，地勢(shì)東北高、西南低。境內(nèi)最高點(diǎn)位于長(zhǎng)白縣最北端的中朝三號(hào)界樁點(diǎn)，海拔高度為2 457.4 m；沿江最低點(diǎn)為七道溝河與鴨綠江匯合處，海拔450 m；平均海拔為1 570 m[8]。全區(qū)可分為火山地貌、構(gòu)造剝蝕地貌、侵蝕堆積地貌和堆積地貌4個(gè)類(lèi)型。研究區(qū)位于長(zhǎng)白縣縣城西北，處于梨樹(shù)溝河河道及左岸山體邊坡地帶，地理坐標(biāo)128°10′32.83″E、41°26′51.28″N(圖1)?；碌刭|(zhì)災(zāi)害發(fā)育在梨樹(shù)溝河的左岸山體上，海拔783～865 m，相對(duì)高差82 m，山脊走勢(shì)總體上呈北西向，山體坡度為15°～45°，主滑方向SW244°。研究區(qū)大的地貌單元屬于長(zhǎng)白熔巖臺(tái)地東南側(cè)的邊緣地帶，進(jìn)一步劃分為構(gòu)造剝蝕的山間“V”型溝谷及斜坡堆積地貌[12]。

圖1 大湖滑坡全貌圖Fig.1 Full view of Dahu landslide

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

長(zhǎng)白地區(qū)處于中朝準(zhǔn)地臺(tái)遼東臺(tái)隆，火山活動(dòng)頻繁，構(gòu)造活動(dòng)復(fù)雜，構(gòu)造主要以北東、北西及北北東的斷裂構(gòu)造為主[13]。區(qū)域較大的斷裂構(gòu)造主要有：北北東走向的依蘭-伊通斷裂、北東向的敦化-密山斷裂帶、北東走向的鴨綠江-甄峰山斷裂、北東走向的圖們江斷裂、北西及東西走向的斷裂帶。研究區(qū)大地構(gòu)造單元屬于中朝準(zhǔn)臺(tái)地-遼東臺(tái)隆-營(yíng)口-寬甸臺(tái)拱-長(zhǎng)白斷塊，區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查無(wú)活動(dòng)性斷層[3](圖2)。

圖2 研究區(qū)域構(gòu)造單元分布圖Fig.2 Distribution map of regional tectonic units

1.3 地層巖性

研究區(qū)地表出露地層由老至新為：中生界侏羅系上-中統(tǒng)四道溝組(J2-3s)和新生界第四系(Q)地層[14](表1)。

中生界侏羅系上--中統(tǒng)四道溝組(J2-3s)上部以灰白、灰綠及紫紅色酸性晶屑巖屑凝灰?guī)r為主，夾流紋巖、凝灰?guī)r中產(chǎn)化石。下部為流紋巖及凝灰熔巖夾酸性晶屑巖屑凝灰?guī)r、角礫熔巖。地層厚度1 657～1 707 m，位于工作區(qū)內(nèi)的山坡上，第四系全新統(tǒng)覆于之上。

表1 研究區(qū)地層巖性

1.4 水文地質(zhì)條件

根據(jù)含水介質(zhì)、地下水賦存條件和水動(dòng)力特征等，將研究區(qū)內(nèi)地下水劃分為松散巖類(lèi)孔隙水、基巖裂隙水兩類(lèi)[5]。

松散巖類(lèi)孔隙水含水層主要為沖積砂礫石、砂卵石層，厚度一般4～5 m。水位埋深1～6 m，最大達(dá)10 m。位于梨樹(shù)溝河河道兩側(cè)，主要接受大氣降水和側(cè)向基巖裂隙水補(bǔ)給，水量受季節(jié)影響較大，徑流短以補(bǔ)給梨樹(shù)溝河水方式排泄。

基巖裂隙水主要賦存于中生代的侏羅系地層的基巖裂隙中。賦水性與構(gòu)造發(fā)育程度密切相關(guān)。該類(lèi)地下水主要接受大氣降水補(bǔ)給，以地下徑流或泉的方式排泄。

2 研究方法簡(jiǎn)介

2.1 高密度電法

高密度電法又稱(chēng)高密度電阻率法，是以地殼中巖石的電阻率差異為物質(zhì)基礎(chǔ)，觀測(cè)和研究人工電場(chǎng)的變化和分布規(guī)律，從而解決地質(zhì)問(wèn)題的一種勘探方法[15]。將多個(gè)電極同時(shí)排列在測(cè)線上，通過(guò)對(duì)電極自動(dòng)轉(zhuǎn)換器的控制，實(shí)現(xiàn)電阻率法中各種不同裝置、不同極距的自動(dòng)組合，從而一次布極可測(cè)得多種裝置、多種極距情況下的多種電阻率參數(shù)(圖3)。高密度電法是在常規(guī)電法基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，與常規(guī)電法相比，具有成本低、效率高，反映信息豐富、直觀，資料解釋方便等特點(diǎn)。在高密度電法探測(cè)研究方面，Piegari et al.[16]在坎帕尼亞地區(qū)的測(cè)試區(qū)開(kāi)展電阻率層析成像和統(tǒng)計(jì)分析法在滑坡探測(cè)模型中的應(yīng)用，顯示了其在評(píng)估邊坡穩(wěn)定性上的潛力；Friedel et al.[17]利用電阻率層析成像和巖土工程勘察相結(jié)合研究瑞士北部托塞格附近降雨誘發(fā)的滑坡，證明其有助于優(yōu)化監(jiān)測(cè)試驗(yàn)設(shè)計(jì)；李富等[18]利用高密度電阻率法通過(guò)對(duì)土質(zhì)、巖石和破碎巖石類(lèi)滑坡的研究，推斷了滑坡體的類(lèi)型、物質(zhì)組成。何清立等[19]利用高密度電法對(duì)工作區(qū)滑坡進(jìn)行勘查，查明了滑坡體空間形態(tài)特征、滑動(dòng)面埋深以及與滑坡發(fā)育相關(guān)的斷裂情況。

圖3 高密度電法勘探系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Structural diagram of high density electrical exploration system

2.2 瞬態(tài)面波法

瞬態(tài)面波法是一種地震波法，它是相對(duì)于穩(wěn)態(tài)面波法而言的。主要以面波在介質(zhì)中傳播時(shí)的穿透深度與波長(zhǎng)的相關(guān)性及其在層狀介質(zhì)傳播的頻散特性為理論依據(jù)[20]。目前，瞬態(tài)面波法一般采用瞬態(tài)沖擊力作為震源激發(fā)面波，通過(guò)檢波器記錄面波的垂直分量，分析面波在不同介質(zhì)中的相速度差異，來(lái)解釋巖土的物性特征[21](圖4)。面波沿地面表層傳播，同一波長(zhǎng)的面波傳播特性反映了地質(zhì)條件在水平方向的變化，而不同波長(zhǎng)的面波傳播特性則反映了不同深度的地質(zhì)變化情況[22]。在面波法應(yīng)用方面，Mihai et al.[23]探討利用多道面波分析(MASW)方法提高滑坡周邊地區(qū)巖土工程信息質(zhì)量的可能性，并揭示了剪切波速隨深度的演化趨勢(shì)與勘探邊坡的穩(wěn)定程度有關(guān)；Paulina et al.[24]在波蘭南部的特戈博爾滑坡比較了地震干涉法和多道面波分析法的數(shù)據(jù)采集、處理和解釋?zhuān)贸鰞烧呔捎脕?lái)估算地下橫波速度場(chǎng)的結(jié)論；劉云禎等[25]應(yīng)用SWS瞬態(tài)面波數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，結(jié)合工程勘察、煤田勘探等實(shí)例，展示了瞬態(tài)面波法的廣闊應(yīng)用前景。賈輝等[26]利用面波在淺部土層中的傳播特性以及面波相速度與巖土力學(xué)參數(shù)的相關(guān)性，推斷了場(chǎng)地渣土及垃圾回填的分布范圍。

圖4 多道瞬態(tài)面波法系統(tǒng)示意圖Fig.4 Schematic diagram of multi-channel transient surface wave method system

3 數(shù)據(jù)采集與質(zhì)量控制

研究區(qū)地層結(jié)構(gòu)和組成不同，第四系坡積含粉土碎石與侏羅系凝灰?guī)r等巖土體在地電特性和波阻抗方面具有較大差異，具備進(jìn)行高密度電法和瞬態(tài)面波法實(shí)測(cè)的地球物理?xiàng)l件。在充分考慮到滑坡地形影響及兩種方法適用性的前提下，最終布設(shè)高密度電阻率法測(cè)線8條，編號(hào)依次為A-A′、B-B′、C-C′、D-D′、E-E′、F-F′、G-G′、H-H′；布設(shè)多道瞬態(tài)面波法測(cè)線7條，編號(hào)依次為A-A′、B-B′、C-C′、D-D′、E-E′、F-F′、G-G′。測(cè)線從西南到東北覆蓋滑坡整體，高密度電法測(cè)線長(zhǎng)度約295 m，瞬態(tài)面波法測(cè)線長(zhǎng)度約120 m(圖5)。

圖5 測(cè)線平面布置圖Fig.5 Layout plan of survey line

高密度電阻率法儀器使用重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究所研制生產(chǎn)的主機(jī)WDJD-4型多功能數(shù)字直流激電儀及其配套的WDZJ-4多路電極轉(zhuǎn)換器。為了突出滑坡體的垂直地層信息，綜合考慮深度及地形等因素，采用固定斷面掃描測(cè)量中的α排列，即溫納四極裝置進(jìn)行野外數(shù)據(jù)的采集[27-28]。一次性布設(shè)60根電極，點(diǎn)距5 m，一次測(cè)量完成一條固定斷面下方的16條剖面(記錄層數(shù)為16層)，共552個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，探測(cè)深度40～50 m。

為確保觀測(cè)數(shù)據(jù)的可靠，每個(gè)排列的壞點(diǎn)總數(shù)不超過(guò)測(cè)量總數(shù)的3%[29]。觀測(cè)始末和每隔2 h采用兩次供電觀測(cè)來(lái)檢查供電電流的穩(wěn)定性，兩次電流觀測(cè)結(jié)果的相對(duì)誤差控制在-0.5%～0.5%之間，嚴(yán)格控制觀測(cè)均方相對(duì)誤差[30]，其公式為：

本次高密度電法檢查工作量占總工作量的4.17%，得到總均方相對(duì)誤差M值為2.63%(表2)。

表2 高密度電法質(zhì)量檢查點(diǎn)統(tǒng)計(jì)

多道瞬態(tài)面波工作使用北京市水電物探研究所生產(chǎn)的SWS型多波列數(shù)字圖像工程勘探和工程檢測(cè)儀，該型儀器具有面波采集和常規(guī)地震采集等功能，本次工作面波數(shù)據(jù)的采集是以單點(diǎn)激發(fā)“最佳窗口”24道接收施測(cè)方法采集數(shù)據(jù)。偏移距5 m，道間距3 m，采樣間隔0.5 ms，記錄長(zhǎng)度1 024 ms。面波的激發(fā)采用人工錘擊，錘重24磅，激發(fā)點(diǎn)上鋪鋁合金墊板。

為保證采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，采樣前進(jìn)行自檢，查看各通道的噪音情況，以保證穩(wěn)定性和一致性。選擇4 Hz低頻檢波器接收，確保其與地面耦合狀況良好，激振后檢查各通道的采集信號(hào)[31]。實(shí)際采集中，對(duì)波形不正常的重新進(jìn)行采集，選出面波能量強(qiáng)、干擾小、信噪比高且無(wú)壞道的記錄作為該測(cè)點(diǎn)的面波數(shù)據(jù)。

4 數(shù)據(jù)處理及成果解釋

數(shù)據(jù)處理和成果解釋以地質(zhì)資料為基礎(chǔ)，物探異常特征為依據(jù)逐步完善。遵照先定性后定量，由點(diǎn)到面的原則。通過(guò)高密度電法反演斷面圖與多道瞬態(tài)面波法波速等值線圖，結(jié)合鉆探成果對(duì)研究區(qū)做出分析。

4.1 數(shù)據(jù)處理

高密度電法數(shù)據(jù)處理是一個(gè)人機(jī)交互的過(guò)程。利用計(jì)算機(jī)將野外收集的原始數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)傳輸與轉(zhuǎn)換后導(dǎo)入RES2DINV軟件，對(duì)由儀器、人為錯(cuò)誤、外界干擾或電極接地不良等產(chǎn)生的虛假或突變的“尖點(diǎn)”數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除和插值替換；添加地形數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)校正，進(jìn)而增大結(jié)果的可靠性；經(jīng)過(guò)相應(yīng)的模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)平滑(濾波)以壓制測(cè)量過(guò)程中的隨機(jī)干擾，并根據(jù)測(cè)區(qū)內(nèi)干擾情況設(shè)置阻尼系數(shù)；使用最小二乘法進(jìn)行迭代反演計(jì)算，得到各測(cè)量剖面的視電阻率反演圖進(jìn)行解釋工作[6,32-33]。

瞬態(tài)面波數(shù)據(jù)處理主要包括時(shí)距域(X-T)的處理與頻散曲線的提取。利用面波處理軟件載入測(cè)點(diǎn)的面波記錄文件，在時(shí)距域(X-T)顯示和檢查實(shí)測(cè)記錄數(shù)據(jù)，識(shí)別和清理干擾波型，以便突出面波在頻率波數(shù)譜中的能量幅度；通過(guò)利用二維快速傅里葉變換(FFT)將時(shí)空域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到頻率波數(shù)域(F-K)，在頻率波數(shù)域頻散能量譜搜索確定基階面波頻譜峰脊，拾取頻率波數(shù)譜數(shù)據(jù)，進(jìn)而獲得面波頻散曲線[34-37]；在面波繪圖軟件中輸入測(cè)線上的各測(cè)點(diǎn)位置、面波數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合處理，形成面波等速度彩色剖面圖[38-40]。

4.2 高密度成果解釋

通過(guò)實(shí)測(cè)，共得到8條測(cè)線的高密度電阻率法反演斷面圖。本文選取具有代表性的B-B′測(cè)線剖面與鉆孔信息進(jìn)行標(biāo)定和對(duì)比，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

滑坡的高密度電阻率法B-B′測(cè)線方向自SW向NE，長(zhǎng)度為295 m，剖面南西方向?yàn)樾√?hào)點(diǎn)方向，沿測(cè)線朝北東方向依次增大，剖面高差起伏較大，起點(diǎn)與終點(diǎn)垂直高差近50 m(圖6)。B-B′測(cè)線顯示電性在縱向分層較好，在橫向上差異較大，剖面表層呈現(xiàn)高低阻相間的不穩(wěn)定電性層，表明巖體分布不均勻。電阻率低的位置阻值為49.3～104 Ω·m，主要對(duì)應(yīng)粉土較多地段；高阻值位置為318～462 Ω·m，主要對(duì)應(yīng)碎石較多地段。測(cè)線在90～200 m段地表淺層電阻率較零亂，符合坡積層電性特征。測(cè)線前、中和后部地表往下深度0～10 m，剖面所在的中間電性層出現(xiàn)較大范圍低阻異常區(qū)，異常區(qū)連續(xù)性較好，電阻率<130 Ω·m，推斷主要與土體的含水率有關(guān)，表明這些位置含水性較好，屬于地下富水區(qū)，其富水程度不同，在剖面上的電阻率有所差異，解釋為碎石層結(jié)構(gòu)較為松散，透水性較強(qiáng)，接受大氣降水、地表水補(bǔ)給成為軟弱含水層面，在電性上區(qū)分度明顯。而深部電阻率值逐漸增大，呈現(xiàn)出層狀結(jié)構(gòu)，含水程度低，解釋為基巖層，表示巖體趨于完整，其電阻率為151～671 Ω·m。由于地層電性差異顯著，B-B′測(cè)線所反映的電阻率斷面上滑動(dòng)面形態(tài)特征明顯，推斷在該測(cè)線中部區(qū)域向下平均深度約15 m的位置為滑動(dòng)面。結(jié)合鉆孔巖性資料(圖7)，揭露滑坡的上覆地層為第四系全新統(tǒng)坡積含粉土碎石、角礫層，下伏含礫黏土層及侏羅系強(qiáng)-中風(fēng)化凝灰?guī)r，鉆孔范圍內(nèi)的地層情況與高密度電法測(cè)試結(jié)果基本一致。

圖6 B--B′測(cè)線電阻率法反演斷面圖Fig.6 Inversion section of B--B′ line resistivity method

圖7 鉆孔柱狀圖Fig.7 Histograms of boreholes

4.3 瞬態(tài)面波成果及解釋

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，得到7條測(cè)線的多道瞬態(tài)面波頻散曲線和波速等值線圖，選取B-B′測(cè)線速度等值線圖與鉆孔信息進(jìn)行標(biāo)定和對(duì)比，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

滑坡的多道瞬態(tài)面波法B-B′測(cè)線方向自SW向NE，長(zhǎng)度為120 m，地面高程786～828 m(圖8)。等值圖中面波速度范圍在260～1 690 m/s，總體速度隨著深度增加而增大。通過(guò)面波測(cè)試方法及鉆孔巖性資料對(duì)地下巖土層標(biāo)定對(duì)比，基本探明測(cè)區(qū)內(nèi)地層的分布情況和巖土性質(zhì)。具體解釋為,第一層：地層面波速度偏低，該層速度一般在260～700 m/s之間，在水平位置0～10 m和80～100 m段分別出現(xiàn)明顯相對(duì)較低的速度異常，反映這兩段淺部土體較為松散，塊、碎石間充填差。此層主要為含粉土碎石、角礫，是滑坡體的主體組成物質(zhì)，層厚一般在5～9 m;第二層：面波速度在700～1 140 m/s之間，反映該層巖土體呈稍密實(shí)狀態(tài)，碎石間充填較上覆地層偏好，該層厚度不均勻，一般在3～9 m之間，主要為碎石、含礫黏土及強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r。因滑坡體的波速一般比滑動(dòng)面以下的巖土體低，滑動(dòng)面常為速度差異界面，推斷滑動(dòng)面位于此層含礫黏土層和強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r頂面附近，深度約9～15 m位置，形態(tài)為弧狀；第三層：地層面波速度較高，并呈逐漸增加的趨勢(shì)，速度約為1 140～1 690 m/s，反映該層結(jié)構(gòu)隨著深度增加逐漸密實(shí)，主要為中風(fēng)化凝灰?guī)r。

圖8 B--B′測(cè)線多道瞬態(tài)面波法波速等值線圖Fig.8 Wave velocity contour map of multi-channel transient surface wave method on B--B′measuring line

4.4 綜合對(duì)比分析

高密度電阻率斷面圖和多道瞬態(tài)面波法波速等值線圖較好地顯示了滑坡體的基本形態(tài)特征，通過(guò)與鉆孔資料的進(jìn)一步比對(duì)，證實(shí)了研究的可靠性。鉆探揭露了碎石、角礫、含礫黏土和全-中風(fēng)化凝灰?guī)r等6種巖土。碎石、角礫稍濕-飽和，松散-稍密，局部中密，無(wú)分選，無(wú)層理，均勻性差；含礫黏土硬塑，干強(qiáng)度中等，韌性中等，切面光滑，土質(zhì)較均勻；全風(fēng)化凝灰?guī)r原巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造完全破壞，巖芯風(fēng)化劇烈，呈黏土狀；強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r凝灰結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖芯風(fēng)化強(qiáng)烈，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯呈碎塊狀；中風(fēng)化凝灰?guī)r凝灰結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖芯較完整，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖芯呈碎塊狀、短柱狀。第四系全新統(tǒng)坡積含粉土碎石、角礫層結(jié)構(gòu)松散，透水性強(qiáng)，底部含水量較高，多為飽和狀態(tài)，驗(yàn)證了高密度電法表層、中層電阻率低于深層電阻率，瞬態(tài)面波法淺層速度低于深層速度，高密度電阻率低阻異常與瞬態(tài)面波低速的“雙低”區(qū)域具有一致性的物探響應(yīng)。

5 討論

本文以充分了解研究區(qū)地形地貌、構(gòu)造背景、地層巖性、水文條件情況為前提，開(kāi)展地球物理實(shí)測(cè)，獲取高密度電法和多道面波法成果圖，結(jié)合鉆孔地質(zhì)資料進(jìn)行標(biāo)定，理清滑坡的形態(tài)、物質(zhì)組成及滑面位置等情況，從而為滑坡形成機(jī)制分析提供參考依據(jù)。

5.1 滑坡形態(tài)特征

根據(jù)研究區(qū)現(xiàn)場(chǎng)情況，結(jié)合鉆孔數(shù)據(jù)、高密度電法和多道瞬態(tài)面波法成果設(shè)計(jì)A-A′、B-B′、C-C′3條縱向地質(zhì)剖面線。如剖面圖A-A′所示(圖9)分析可知：

大湖滑坡在地形上東北高西南低，斜坡總體呈陡-緩-陡型，前部、后部地形較陡，中部較緩，一般坡度>25°?；碌刭|(zhì)構(gòu)造可分為3層，上部為含粉土碎石層，中部為含礫黏土層，下部為強(qiáng)風(fēng)化-中風(fēng)化凝灰?guī)r層。

從物質(zhì)組成上來(lái)看，滑床為含礫黏土層、強(qiáng)風(fēng)化-中風(fēng)化凝灰?guī)r層，黏土質(zhì)含量高，透水性弱?；麦w主要為第四系全新統(tǒng)坡積含粉土碎石層，結(jié)構(gòu)松散，透水性強(qiáng)，層厚9.0～22.8 m，山上部位較厚，中部較薄，山下較厚。鉆孔所揭示的滑坡體深度范圍與物探反映的高密度電阻率低阻異常、瞬態(tài)面波低速區(qū)間對(duì)應(yīng)性較好。根據(jù)研究區(qū)地層結(jié)構(gòu)特征，推測(cè)在含粉土碎石層與含礫黏土、風(fēng)化凝灰?guī)r接觸面附近為軟弱面，易形成滑動(dòng)面。在地下水的長(zhǎng)期作用下，堆積體可能沿基巖面頂部產(chǎn)生滑動(dòng)。

5.2 滑坡形成機(jī)制

滑坡形成機(jī)制分析需要結(jié)合地形地貌、地層巖性、降雨量和人工活動(dòng)等因素進(jìn)行綜合考量。大湖滑坡所在位置為山體邊坡地帶，地形起伏較大，總體呈陡-緩-陡型，屬于不穩(wěn)定的坡形?；麦w上覆地層巖性主要為含粉土碎石，結(jié)構(gòu)松散，裂隙發(fā)育，透水性強(qiáng)；下伏地層主要為含礫黏土、風(fēng)化凝灰?guī)r層，均為相對(duì)隔水層。研究區(qū)連續(xù)高強(qiáng)度的降雨會(huì)形成坡面徑流，對(duì)地表產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖刷；雨水入滲使坡體的重度增大，水體滲流到下部隔水層受阻逐漸富集，形成積水，使巖土軟化，降低巖層的抗剪強(qiáng)度。另外，研究區(qū)內(nèi)不合理的耕作活動(dòng)致使坡腳形成相對(duì)陡峭的臨空面，破壞了原有巖體的力學(xué)平衡，使得邊坡整體的抗滑力降低，加速了滑坡的活動(dòng)。

通過(guò)上述分析認(rèn)為大湖滑坡成因的地質(zhì)力學(xué)模式為蠕滑-拉裂，建立大湖滑坡形成機(jī)制的概念模型，將滑坡的演化過(guò)程分為3個(gè)階段：第一階段為滑坡蠕滑變形階段：邊坡下部位置的人為破壞使得坡腳變陡，形成臨空面。雨季大量的降水作用于坡面，快速入滲，并在上部覆蓋層與相對(duì)隔水基巖層面之間富集，使得粉土碎石層與含礫黏土、風(fēng)化凝灰?guī)r接觸位置開(kāi)始軟化，逐漸演化成潛在的滑動(dòng)面。邊坡在自重應(yīng)力作用下，沿著潛在的滑面向臨空方向發(fā)生蠕滑變形，并在坡體后緣形成拉張裂縫。第二階段為坡體裂縫發(fā)展階段：隨著時(shí)間積累，在大氣降水等外界因素影響下，巖土體的蠕滑變形持續(xù)發(fā)展，邊坡后緣拉應(yīng)力持續(xù)增大，拉裂縫也不斷向深部持續(xù)擴(kuò)展、延伸。坡體內(nèi)節(jié)理裂隙的擴(kuò)張，提高了地表水的入滲率，加速了巖土體的軟化，進(jìn)一步破壞了坡體的穩(wěn)定。受巖土體蠕滑變形的影響，坡體開(kāi)始下錯(cuò)，變形量逐漸增大，邊坡處于加速變形狀態(tài)，并伴隨有局部巖體滑塌現(xiàn)象發(fā)生。第三階段為滑坡滑動(dòng)失穩(wěn)階段：當(dāng)巖土體不斷向下產(chǎn)生擠壓變形時(shí)，坡體內(nèi)部剪應(yīng)力不斷增加，進(jìn)入累積破壞階段。在連續(xù)降雨的作用下，水體入滲增加了坡內(nèi)巖土體的容重，使下滑力增大，加快了巖土體的滑動(dòng)變形，加速了潛在滑動(dòng)帶的發(fā)育。如此循環(huán)往復(fù)，最終使滑動(dòng)面貫通，形成有利的滑動(dòng)介質(zhì)。當(dāng)抗滑力小于坡體下滑力時(shí)，前緣巖土體失穩(wěn)發(fā)生加速滑移，并帶動(dòng)后部坡體變形下滑，進(jìn)而導(dǎo)致滑坡地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

6 結(jié)論

(1)大湖滑坡滑坡體為第四系全新統(tǒng)坡積含粉土碎石層，層厚0.9～24.3 m，結(jié)構(gòu)較為松散，透水性較強(qiáng)；滑動(dòng)帶層厚0.5～1.4 m，多為飽和狀態(tài)，且較為軟弱；滑動(dòng)面為含礫黏土層和凝灰?guī)r風(fēng)化殼頂面；滑床為含礫黏土層及全-中風(fēng)化凝灰?guī)r。

(2)大湖滑坡受地形地貌、地層巖性和水文條件等因素影響，其形成是多種因素共同作用的結(jié)果。地形地貌條件和松散的風(fēng)化巖土體結(jié)構(gòu)為滑坡的發(fā)生提供了先決條件，水的作用及人工切坡等外部因素是誘發(fā)滑坡的必要條件。

(3)大湖滑坡成因的地質(zhì)力學(xué)模式為蠕滑-拉裂，演化過(guò)程可以分為滑坡蠕滑變形、坡體裂縫發(fā)展與滑坡滑動(dòng)失穩(wěn)3個(gè)階段。

(4)綜合運(yùn)用高密度電法與瞬態(tài)面波法在研究大湖滑坡形態(tài)、滑體厚度及范圍方面具有很好的互補(bǔ)性；在定量確定滑動(dòng)面位置時(shí)，兩者具有一致性的物探響應(yīng)，成果直觀。