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高密度电法在济南某地区滑坡勘察中的应用

2014-11-10冯宁陈永昊刘晓飞常乐

科技创新导报 2014年18期
关键词:风化层第四系电法

冯宁 陈永昊 刘晓飞 常乐

摘 要:论文中简要的介绍了探测滑坡的意义、高密度电阻率法的应用前提、优势,结合实例,获得了工作区的二维高密度电阻率反演断面图,通过对视电阻率二维成像图异常形态,电性特征的分析,推断出覆盖层厚度、基覆界线,从而查明了滑坡体厚度及滑动面起伏形态、滑坡体的工程地质特点,为滑坡进行有效的治理提供了重要依据。

关键词:滑坡 高密度电阻率法 地质灾害调查

中图分类号:P694 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)06(c)-0088-02

滑坡是指裸露地表的土层、松散堆积物、风化岩石等在重力作用下,沿着斜坡内的一个或多个软弱面产生整体向下滑移的现象。滑坡造成的地质灾害直接或间接危害人类的安全和生态环境平衡并给社会和经济建设造成损失。高密度电阻率法是一种快速、经济的评价方法,尤其是在解决变型地质灾害问题时具有明显的优越性;可以实现高效、快速、准确地评价,及时指出隐患部位,有针对、有目标的迅速采取措施,减小经济损失,避免不必要的人员伤亡[1]。

1 工作区地球物理特征

工作区位于济南市东南部,地处大山深处,具备泥石流发育的典型地形地貌,且汇流区域内存在大量第四系松散堆积物,山高沟深,地形陡峭,山坡坡度一般在12~37 °之间,汇流面积大,出口狭窄,属典型漏斗状地形。在历史上曾发生过滑坡地质灾害。

工作区存在一大型汇流区,区内共发育冲沟18条,其中主沟3条,支沟15条,强降水条件下形成的地表水径流沿支沟汇入主沟后向村南小水库汇集,在此处向下游排泄。泥石流流通区、堆积区界线不明显,主要沿山间沟谷流通、堆积。

岩土体电阻率随岩性、风化程度及岩石破碎程度的不同,存在一定差异。由小极距电测深统计,工作区第四系较松散,视电阻率范围在30~100 ohmm,主要岩性为残坡积、冲洪积砂质粘土、粘质砂土夹碎石、砾石等;岩石随着风化程度的不同,视电阻率亦不同,岩石风化程度越高,视电阻率越低;岩石节理裂隙发育程度越高,岩石越破碎,含水量随之增加,视电阻率亦随之降低;泥石流堆积物视电阻率一般低于基岩风化层,视电阻率范围在100~260 ohmm;风化层视电阻率范围在200~500 ohmm;基岩主要为斜长角闪岩、绿泥透闪片岩、黑云斜长变粒岩以及坚硬的石英闪长岩,较完整的岩石视电阻率较高,其视电阻率常见值范围2×102—n×103 ohmm,大部分较完整岩石的视电阻率在几千欧姆米。第四系、泥石流、风化层和基岩的电阻率值呈递增情况,具有明显电性差异,为本次工程物探勘察提供了较好的地球物理前提。

2 高密度电阻率法工作方法技术

高密度电阻率法是基于垂向直流电阻率测深与直流电阻率剖面测量两种方法相结合的基本原理,通过高密度电法测量系统中的软硬件,控制在同一条多芯电缆上布置连结的多个电极,使其自动组成多个垂向测深点或多个不同探测深度的探测剖面,根据控制系统中选择的探测装置类型,对电极进行相应的排列组合,按照测深点位置的排列顺序或探测剖面的深度顺序,逐点或逐层探测,实现了自动布点、自动跑极、自动供电、自动观测、自动记录、自动计算、自动存储。把存储数据调入RTomo图像处理软件,可自动生成各测深点及各剖面层的曲线或整体剖面图像。

为提高实际工作效果,正式生产前,在地质特征较为清晰,覆盖层厚度基本得到控制的地段进行方法有效性试验;尝试了温纳剖面装置,施伦贝谢尔测深装置,偶极剖面装置,微分剖面装置等多种排列装置,经对测量结果的分析比较,以上各种装置(排列)对地层都有反映,但温纳排列装置所获得的地电断面对地下结构的反映更为精细、清晰。因此本次工作采用温纳剖面装置,点距3 m。

工作仪器为重庆地质仪器厂生产的DUK-2A型高密度电法测量系统及RTomo高密度电阻率成像与图视系统。把存储数据调入RTomo图像处理软件,加入地形数据,经过地形改正,数据反演,并进行数据网格化、等值线划分、充填色彩后,生成电阻率剖面图像,结合地质资料,定性分析判断地下岩土体的分布、风化特征及构造情况。

3 资料处理及地质解译

3.1 推断解释原则

主要依据电阻率图像在横向和纵向的变化,横向上,第四系和泥石流电阻率小于风化层,风化层的电阻率小于较完整的岩石,纵向上,地层从上向下,风化一般越来越弱,电阻率越来越高这是划分风化层、泥石流等在横向和纵向分界线的依据。

3.2 物探资料的推断解释

根据勘探的目的和需要,以及现场场踏勘情况,布置了高密度视电阻率剖面2条,分别为GD1线、GD2线,方位NW37°。

GD1剖面:该剖面地形起伏较大,由图1可见,整体视电阻率变化范围在50~6000 ohmm,异常区电阻率在500 ohmm以内。剖面70~180 m之间风化层很薄,下部视电阻率值大都在600 ohmm以上,为基岩反应,岩石相对较完整;异常主要分布在220~440 m之间,该区间220~390 m之间图像的浅部视电阻率值较低,在200 ohmm以下,为第四系地层和泥石流堆积体的反应;390~440 m之间图像的上部视电阻率值在200~500 ohmm之间,是风化层的反应。在220~380 m之间的泥石流堆积体及风化层等松散层较松散,厚度5.8~10.5 m,有滑坡隐患,在外力作用下易形成滑坡。

GD2剖面线:该剖面地形起伏较大,由图2可见,视电阻率变化范围为45~6500 ohmm。异常主要位于在120~440 m,视电阻率值在500 ohmm以内。120~390 m,浅部视电阻率值在200~500 ohmm之间,是风化层的反应,下部视电阻率值大都高于600 ohmm,反应段下部岩石相对完整;390~440 m的地层浅部视电阻率值较低,在200 ohmm以下,是该处第四系地层和泥石流堆积体的反应。在270~380 m之间的泥石流堆积体及风化层等松散层较松散,厚度为10~16.8 m,有滑坡隐患,在外力作用下易形成滑坡。

从工作区的GD1线、GD2线高密度电法反演图像可见,区内无明显的断层异常特征出现,推断工作区无断裂构造存在。

4 结语

通过高密度电阻率法测量,得出如下结论:通过高密度电阻率法勘察,划分了松散层厚度,该区域松散层厚度变化较大,变化范围5.8~16.8 m;发现潜在滑坡体发现一处,所处位置坡面陡立,坡体为第四系松散堆积物,以碎石土为主,下伏为花岗片麻岩,存在天然滑动面。在强降雨条件下易发生滑动。

此次采用高密度电法进行滑坡勘察取得了较好的效果,查明了滑坡体的规模、空间形态特征,滑动面的埋深等问题,具有较高的实用性和准确性[2],为地质灾害调查工作的开展提供了一定依据。但为了取得更好的勘察效果,应结合其他勘察手段,如钻井,从而更进一步提高滑坡勘察的准确性。

参考文献

[1] 张勇,蓝红珠.高密度电法在滑坡勘察中的应用[J].科技广场,2010(9).

[2] 武斌,曹蜀湘,张淳,等.高密度电阻率法在四川青川张家沟滑坡勘查中的应用[J].地质学报,2008(10).

[3] 雷宛,肖宏跃,邓一谦.工程与环境物探[M].地质出版社,2006.

[4] 郭建强.地质灾害勘查地球物理技术手册[M].北京地质质出版社,2003.

[5] 廖全涛,王建军,李成香,等.高密度电法在滑坡调查中的应用[J].资源环境与工程,2006,20(4):430-431,435.endprint

摘 要:论文中简要的介绍了探测滑坡的意义、高密度电阻率法的应用前提、优势,结合实例,获得了工作区的二维高密度电阻率反演断面图,通过对视电阻率二维成像图异常形态,电性特征的分析,推断出覆盖层厚度、基覆界线,从而查明了滑坡体厚度及滑动面起伏形态、滑坡体的工程地质特点,为滑坡进行有效的治理提供了重要依据。

关键词:滑坡 高密度电阻率法 地质灾害调查

中图分类号:P694 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)06(c)-0088-02

滑坡是指裸露地表的土层、松散堆积物、风化岩石等在重力作用下,沿着斜坡内的一个或多个软弱面产生整体向下滑移的现象。滑坡造成的地质灾害直接或间接危害人类的安全和生态环境平衡并给社会和经济建设造成损失。高密度电阻率法是一种快速、经济的评价方法,尤其是在解决变型地质灾害问题时具有明显的优越性;可以实现高效、快速、准确地评价,及时指出隐患部位,有针对、有目标的迅速采取措施,减小经济损失,避免不必要的人员伤亡[1]。

1 工作区地球物理特征

工作区位于济南市东南部,地处大山深处,具备泥石流发育的典型地形地貌,且汇流区域内存在大量第四系松散堆积物,山高沟深,地形陡峭,山坡坡度一般在12~37 °之间,汇流面积大,出口狭窄,属典型漏斗状地形。在历史上曾发生过滑坡地质灾害。

工作区存在一大型汇流区,区内共发育冲沟18条,其中主沟3条,支沟15条,强降水条件下形成的地表水径流沿支沟汇入主沟后向村南小水库汇集,在此处向下游排泄。泥石流流通区、堆积区界线不明显,主要沿山间沟谷流通、堆积。

岩土体电阻率随岩性、风化程度及岩石破碎程度的不同,存在一定差异。由小极距电测深统计,工作区第四系较松散,视电阻率范围在30~100 ohmm,主要岩性为残坡积、冲洪积砂质粘土、粘质砂土夹碎石、砾石等;岩石随着风化程度的不同,视电阻率亦不同,岩石风化程度越高,视电阻率越低;岩石节理裂隙发育程度越高,岩石越破碎,含水量随之增加,视电阻率亦随之降低;泥石流堆积物视电阻率一般低于基岩风化层,视电阻率范围在100~260 ohmm;风化层视电阻率范围在200~500 ohmm;基岩主要为斜长角闪岩、绿泥透闪片岩、黑云斜长变粒岩以及坚硬的石英闪长岩,较完整的岩石视电阻率较高,其视电阻率常见值范围2×102—n×103 ohmm,大部分较完整岩石的视电阻率在几千欧姆米。第四系、泥石流、风化层和基岩的电阻率值呈递增情况,具有明显电性差异,为本次工程物探勘察提供了较好的地球物理前提。

2 高密度电阻率法工作方法技术

高密度电阻率法是基于垂向直流电阻率测深与直流电阻率剖面测量两种方法相结合的基本原理,通过高密度电法测量系统中的软硬件,控制在同一条多芯电缆上布置连结的多个电极,使其自动组成多个垂向测深点或多个不同探测深度的探测剖面,根据控制系统中选择的探测装置类型,对电极进行相应的排列组合,按照测深点位置的排列顺序或探测剖面的深度顺序,逐点或逐层探测,实现了自动布点、自动跑极、自动供电、自动观测、自动记录、自动计算、自动存储。把存储数据调入RTomo图像处理软件,可自动生成各测深点及各剖面层的曲线或整体剖面图像。

为提高实际工作效果,正式生产前,在地质特征较为清晰,覆盖层厚度基本得到控制的地段进行方法有效性试验;尝试了温纳剖面装置,施伦贝谢尔测深装置,偶极剖面装置,微分剖面装置等多种排列装置,经对测量结果的分析比较,以上各种装置(排列)对地层都有反映,但温纳排列装置所获得的地电断面对地下结构的反映更为精细、清晰。因此本次工作采用温纳剖面装置,点距3 m。

工作仪器为重庆地质仪器厂生产的DUK-2A型高密度电法测量系统及RTomo高密度电阻率成像与图视系统。把存储数据调入RTomo图像处理软件,加入地形数据,经过地形改正,数据反演,并进行数据网格化、等值线划分、充填色彩后,生成电阻率剖面图像,结合地质资料,定性分析判断地下岩土体的分布、风化特征及构造情况。

3 资料处理及地质解译

3.1 推断解释原则

主要依据电阻率图像在横向和纵向的变化,横向上,第四系和泥石流电阻率小于风化层,风化层的电阻率小于较完整的岩石,纵向上,地层从上向下,风化一般越来越弱,电阻率越来越高这是划分风化层、泥石流等在横向和纵向分界线的依据。

3.2 物探资料的推断解释

根据勘探的目的和需要,以及现场场踏勘情况,布置了高密度视电阻率剖面2条,分别为GD1线、GD2线,方位NW37°。

GD1剖面:该剖面地形起伏较大,由图1可见,整体视电阻率变化范围在50~6000 ohmm,异常区电阻率在500 ohmm以内。剖面70~180 m之间风化层很薄,下部视电阻率值大都在600 ohmm以上,为基岩反应,岩石相对较完整;异常主要分布在220~440 m之间,该区间220~390 m之间图像的浅部视电阻率值较低,在200 ohmm以下,为第四系地层和泥石流堆积体的反应;390~440 m之间图像的上部视电阻率值在200~500 ohmm之间,是风化层的反应。在220~380 m之间的泥石流堆积体及风化层等松散层较松散,厚度5.8~10.5 m,有滑坡隐患,在外力作用下易形成滑坡。

GD2剖面线:该剖面地形起伏较大,由图2可见,视电阻率变化范围为45~6500 ohmm。异常主要位于在120~440 m,视电阻率值在500 ohmm以内。120~390 m,浅部视电阻率值在200~500 ohmm之间,是风化层的反应,下部视电阻率值大都高于600 ohmm,反应段下部岩石相对完整;390~440 m的地层浅部视电阻率值较低,在200 ohmm以下,是该处第四系地层和泥石流堆积体的反应。在270~380 m之间的泥石流堆积体及风化层等松散层较松散,厚度为10~16.8 m,有滑坡隐患,在外力作用下易形成滑坡。

从工作区的GD1线、GD2线高密度电法反演图像可见,区内无明显的断层异常特征出现,推断工作区无断裂构造存在。

4 结语

通过高密度电阻率法测量,得出如下结论:通过高密度电阻率法勘察,划分了松散层厚度,该区域松散层厚度变化较大,变化范围5.8~16.8 m;发现潜在滑坡体发现一处,所处位置坡面陡立,坡体为第四系松散堆积物,以碎石土为主,下伏为花岗片麻岩,存在天然滑动面。在强降雨条件下易发生滑动。

此次采用高密度电法进行滑坡勘察取得了较好的效果,查明了滑坡体的规模、空间形态特征,滑动面的埋深等问题,具有较高的实用性和准确性[2],为地质灾害调查工作的开展提供了一定依据。但为了取得更好的勘察效果,应结合其他勘察手段,如钻井,从而更进一步提高滑坡勘察的准确性。

参考文献

[1] 张勇,蓝红珠.高密度电法在滑坡勘察中的应用[J].科技广场,2010(9).

[2] 武斌,曹蜀湘,张淳,等.高密度电阻率法在四川青川张家沟滑坡勘查中的应用[J].地质学报,2008(10).

[3] 雷宛,肖宏跃,邓一谦.工程与环境物探[M].地质出版社,2006.

[4] 郭建强.地质灾害勘查地球物理技术手册[M].北京地质质出版社,2003.

[5] 廖全涛,王建军,李成香,等.高密度电法在滑坡调查中的应用[J].资源环境与工程,2006,20(4):430-431,435.endprint

摘 要:论文中简要的介绍了探测滑坡的意义、高密度电阻率法的应用前提、优势,结合实例,获得了工作区的二维高密度电阻率反演断面图,通过对视电阻率二维成像图异常形态,电性特征的分析,推断出覆盖层厚度、基覆界线,从而查明了滑坡体厚度及滑动面起伏形态、滑坡体的工程地质特点,为滑坡进行有效的治理提供了重要依据。

关键词:滑坡 高密度电阻率法 地质灾害调查

中图分类号:P694 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)06(c)-0088-02

滑坡是指裸露地表的土层、松散堆积物、风化岩石等在重力作用下,沿着斜坡内的一个或多个软弱面产生整体向下滑移的现象。滑坡造成的地质灾害直接或间接危害人类的安全和生态环境平衡并给社会和经济建设造成损失。高密度电阻率法是一种快速、经济的评价方法,尤其是在解决变型地质灾害问题时具有明显的优越性;可以实现高效、快速、准确地评价,及时指出隐患部位,有针对、有目标的迅速采取措施,减小经济损失,避免不必要的人员伤亡[1]。

1 工作区地球物理特征

工作区位于济南市东南部,地处大山深处,具备泥石流发育的典型地形地貌,且汇流区域内存在大量第四系松散堆积物,山高沟深,地形陡峭,山坡坡度一般在12~37 °之间,汇流面积大,出口狭窄,属典型漏斗状地形。在历史上曾发生过滑坡地质灾害。

工作区存在一大型汇流区,区内共发育冲沟18条,其中主沟3条,支沟15条,强降水条件下形成的地表水径流沿支沟汇入主沟后向村南小水库汇集,在此处向下游排泄。泥石流流通区、堆积区界线不明显,主要沿山间沟谷流通、堆积。

岩土体电阻率随岩性、风化程度及岩石破碎程度的不同,存在一定差异。由小极距电测深统计,工作区第四系较松散,视电阻率范围在30~100 ohmm,主要岩性为残坡积、冲洪积砂质粘土、粘质砂土夹碎石、砾石等;岩石随着风化程度的不同,视电阻率亦不同,岩石风化程度越高,视电阻率越低;岩石节理裂隙发育程度越高,岩石越破碎,含水量随之增加,视电阻率亦随之降低;泥石流堆积物视电阻率一般低于基岩风化层,视电阻率范围在100~260 ohmm;风化层视电阻率范围在200~500 ohmm;基岩主要为斜长角闪岩、绿泥透闪片岩、黑云斜长变粒岩以及坚硬的石英闪长岩,较完整的岩石视电阻率较高,其视电阻率常见值范围2×102—n×103 ohmm,大部分较完整岩石的视电阻率在几千欧姆米。第四系、泥石流、风化层和基岩的电阻率值呈递增情况,具有明显电性差异,为本次工程物探勘察提供了较好的地球物理前提。

2 高密度电阻率法工作方法技术

高密度电阻率法是基于垂向直流电阻率测深与直流电阻率剖面测量两种方法相结合的基本原理,通过高密度电法测量系统中的软硬件,控制在同一条多芯电缆上布置连结的多个电极,使其自动组成多个垂向测深点或多个不同探测深度的探测剖面,根据控制系统中选择的探测装置类型,对电极进行相应的排列组合,按照测深点位置的排列顺序或探测剖面的深度顺序,逐点或逐层探测,实现了自动布点、自动跑极、自动供电、自动观测、自动记录、自动计算、自动存储。把存储数据调入RTomo图像处理软件,可自动生成各测深点及各剖面层的曲线或整体剖面图像。

为提高实际工作效果,正式生产前,在地质特征较为清晰,覆盖层厚度基本得到控制的地段进行方法有效性试验;尝试了温纳剖面装置,施伦贝谢尔测深装置,偶极剖面装置,微分剖面装置等多种排列装置,经对测量结果的分析比较,以上各种装置(排列)对地层都有反映,但温纳排列装置所获得的地电断面对地下结构的反映更为精细、清晰。因此本次工作采用温纳剖面装置,点距3 m。

工作仪器为重庆地质仪器厂生产的DUK-2A型高密度电法测量系统及RTomo高密度电阻率成像与图视系统。把存储数据调入RTomo图像处理软件,加入地形数据,经过地形改正,数据反演,并进行数据网格化、等值线划分、充填色彩后,生成电阻率剖面图像,结合地质资料,定性分析判断地下岩土体的分布、风化特征及构造情况。

3 资料处理及地质解译

3.1 推断解释原则

主要依据电阻率图像在横向和纵向的变化,横向上,第四系和泥石流电阻率小于风化层,风化层的电阻率小于较完整的岩石,纵向上,地层从上向下,风化一般越来越弱,电阻率越来越高这是划分风化层、泥石流等在横向和纵向分界线的依据。

3.2 物探资料的推断解释

根据勘探的目的和需要,以及现场场踏勘情况,布置了高密度视电阻率剖面2条,分别为GD1线、GD2线,方位NW37°。

GD1剖面:该剖面地形起伏较大,由图1可见,整体视电阻率变化范围在50~6000 ohmm,异常区电阻率在500 ohmm以内。剖面70~180 m之间风化层很薄,下部视电阻率值大都在600 ohmm以上,为基岩反应,岩石相对较完整;异常主要分布在220~440 m之间,该区间220~390 m之间图像的浅部视电阻率值较低,在200 ohmm以下,为第四系地层和泥石流堆积体的反应;390~440 m之间图像的上部视电阻率值在200~500 ohmm之间,是风化层的反应。在220~380 m之间的泥石流堆积体及风化层等松散层较松散,厚度5.8~10.5 m,有滑坡隐患,在外力作用下易形成滑坡。

GD2剖面线:该剖面地形起伏较大,由图2可见,视电阻率变化范围为45~6500 ohmm。异常主要位于在120~440 m,视电阻率值在500 ohmm以内。120~390 m,浅部视电阻率值在200~500 ohmm之间,是风化层的反应,下部视电阻率值大都高于600 ohmm,反应段下部岩石相对完整;390~440 m的地层浅部视电阻率值较低,在200 ohmm以下,是该处第四系地层和泥石流堆积体的反应。在270~380 m之间的泥石流堆积体及风化层等松散层较松散,厚度为10~16.8 m,有滑坡隐患,在外力作用下易形成滑坡。

从工作区的GD1线、GD2线高密度电法反演图像可见,区内无明显的断层异常特征出现,推断工作区无断裂构造存在。

4 结语

通过高密度电阻率法测量,得出如下结论:通过高密度电阻率法勘察,划分了松散层厚度,该区域松散层厚度变化较大,变化范围5.8~16.8 m;发现潜在滑坡体发现一处,所处位置坡面陡立,坡体为第四系松散堆积物,以碎石土为主,下伏为花岗片麻岩,存在天然滑动面。在强降雨条件下易发生滑动。

此次采用高密度电法进行滑坡勘察取得了较好的效果,查明了滑坡体的规模、空间形态特征,滑动面的埋深等问题,具有较高的实用性和准确性[2],为地质灾害调查工作的开展提供了一定依据。但为了取得更好的勘察效果,应结合其他勘察手段,如钻井,从而更进一步提高滑坡勘察的准确性。

参考文献

[1] 张勇,蓝红珠.高密度电法在滑坡勘察中的应用[J].科技广场,2010(9).

[2] 武斌,曹蜀湘,张淳,等.高密度电阻率法在四川青川张家沟滑坡勘查中的应用[J].地质学报,2008(10).

[3] 雷宛,肖宏跃,邓一谦.工程与环境物探[M].地质出版社,2006.

[4] 郭建强.地质灾害勘查地球物理技术手册[M].北京地质质出版社,2003.

[5] 廖全涛,王建军,李成香,等.高密度电法在滑坡调查中的应用[J].资源环境与工程,2006,20(4):430-431,435.endprint

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