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物探技术在滑坡地质灾害勘查中的应用

2020-03-19毛新建

中国金属通报 2020年24期
关键词:面波电法瞬态

毛新建

(湖南省核工业地质局三○二地质队,湖南 郴州 423000)

我国很多地区滑坡地质灾害发生率比较高,每次灾害的影响范围较大,对于区域社会经济均会造成较大不良影响。为了有效降低滑坡地质灾害发生率,需选择先进的技术类型,对滑坡地质灾害区域进行地质勘查,及时发现安全隐患,了解滑坡地质结构稳定性,并采取相应的加固处理措施,降低滑坡地质灾害所造成的损失。物探技术为新型勘查技术类型,使用方式便捷,应用优势明显,因此,对滑坡地质灾害勘查中物探技术的应用方式进行深入研究意义重大。

1 滑坡地质灾害形成原因

1.1 滑坡形成的地质条件

滑坡地质灾害的形成条件比较复杂,主要有以下几点:第一,区域地形地貌因素。如果区域地面坡度比较大,地势高,则软弱面在重力因素的影响下稳定性不断降低,容易引发滑坡地质灾害。第二,地层岩性因素。土体结构形式以及土壤性质也是形成滑坡地质灾害的关键因素,根据调查发现,很多滑坡地质区域岩土类型包括碎屑岩、软弱岩等,遇水后稳定性以及抗剪性均降低,并形成软弱滑动面,引发滑坡地质灾害。第三,地下水活动因素。当土质边坡受到地下水因素影响后,边坡结构软化,同时空隙水压不断提升,土体结构抗剪强度降低,由此引发滑坡地质灾害。

1.2 影响滑坡产生的主要因素

导致滑坡地质灾害发生的主要因素包括以下几点:第一,降雨。在降雨季节,降雨量比较大,雨水可渗透至地下结构中,并对地下水活动以及地质结构稳定性产生较大影响。第二,地震,某些区域斜坡坡度在25°以上,一旦发生地震灾害,就会造成滑坡地质灾害。第三,人为因素。随着人类社会经济的快速发展,工程项目建设数量不断增多,包括水利工程、道路工程等,在项目建设中,如果安全防护措施应用不当,则会对边坡土壤结构造成扰动作用。

2 滑坡地质灾害的危害分析

滑坡地质灾害一般是在多种因素影响下所形成的,一旦发生滑坡地质灾害,就会对区域社会经济以及周边群众日常生活造成较大不良影响。滑坡地质灾害的危害性主要体现在以下几点:第一,如果滑坡土体与农田、居民住宅之间的距离比较小,则在滑坡土层以及岩石体的滑动过程中会产生巨大惯性作用,导致农田以及建筑工程毁坏。第二,我国很多地区的村庄、城市均依山而建,一旦发生滑坡地质灾害,则基础设施、工程项目均会受到严重破坏,如果滑坡地质灾害发生在雨季,则还可能会引发山洪、泥石流等地质灾害。第三,如果矿区发生滑坡地质灾害,则需立即停止采矿生产,并对矿区进行整修,如果滑坡地质灾害比较严重,还可能会导致矿区坍塌,危害矿区工作人员生命安全。

3 滑坡地质灾害勘查中的物探技术

3.1 高密度电法

高密度电法属于直流电阻法,其是在常规电法勘查技术的基础上所发展的,应用原理与常规电法大致相同,但是与常规电法相比具有一定的应用优势。在滑坡区域勘查中,不同岩层以及同一岩层中的内部结构以及组成形式差异比较大,因此电阻率也有所不同,在高密度电法的实际应用中,可充分应用其差异,对滑动面实际情况进行探测分析,利用电极将直流电传入地下环境中,并形成稳定性比较强的电场,再利用勘查仪器设备对观测点电阻率变化情况进行观测,据此即可了解滑坡地质区域地下岩层实际情况。

3.2 GPS 物探法

在滑坡地质灾害勘查中,GPS 物探技术的应用也比较常见,使用方式快速便捷,定位精度较高,在实际应用中不会受到勘查区复杂环境因素的影响。但是,GPS 物探技术也有一定的弊端,即应用成本比较高,同时还需要根据勘查区与实际情况合理制定复测周期。

3.3 瑞雷波法

瑞雷波传播特征以及质点规律随勘查深度的变化,能够在水平轴以及垂直轴上运动,并分解振动振幅异号,在对质点轨迹进行合成处理后,顺时针旋转即可形成椭圆,如果符号相同,则旋转轨迹为逆时针椭圆形。当瑞雷波在地下环境中传播时,质点振幅会随着传播深度的不断增加而减小,因此,在滑坡地质灾害勘查中,通过观测瑞雷波的传播特性,即可对地下地质实际情况进行分析。如果波长相同,则传播特性能够反映出统一深度水平方向地质实际情况,另外,如果波长不同,则能够反映出地下不同深度结构地质实际情况。

3.4 地震映像法

地震映像法又被称为高密度地震法,其产生震源的方式与高密度电法类似,均可应用锤击或者放炮的方式产生震源,同时测点密度比较大。在地震映像法的实际应用中,能够对每道地震波做好详细记录,可选择相同的偏移距,在野外勘查中,当地震波完成一次激发以及接收后,激发点以及检波器即可随测线方向向前移动,然后再进行下次工作,在完成整条测线采集后,即可获得完整的地震剖面图。

4 物探技术在滑坡地质灾害勘查中的应用实例

4.1 工程概况

某滑坡地质灾害地势为西北高、东南低,并且滑坡地质区域为沟壑发育,山谷为“V”字形,山坡坡度在35°~55°之间,局部区域坡度高达65°~75°。根据现场勘查,滑坡地质区域大部分土壤为裸露状,没有采取防护措施。在对该滑坡地质灾害进行现场勘查时,综合考虑勘查区实际情况以及技术现状,联合应用地震波映像、多道瞬态面波法以及高密度电法,制定综合物探勘查方案。在勘查区与范围内,共设置16条测线,如图1所示。

图1 工程物探综合平面图

4.2 地震波映像

通过应用地震波映像技术对滑坡区域进行地质勘查,经过滑动的岩土体与下伏不动体之间频幅以及频率差异比较大,而同相轴反射波的频率比较小,振幅较大。部分反射波同相轴发生上下位移,部分反射波具有同相轴呈“眼”状特征以及“弧形”特征。

4.3 高密度电法

在本次勘查中,高密度电法勘查结果如图2 所示,通过对图4 进行分析可见,在测区范围内,视电阻率具有高阻现象,同时,在150m ~250m 段,经过滑动的上层土体土质结构松散,另外由于受到雨水浸润影响,体现出低阻现象。

图2 高密度电法视电阻率等值线断面图

4.4 多道瞬态面波法

多道瞬态面波视速度等值线图如图3 所示,对于场地,可分为三层,其中,第一层厚度在3m ~6m 之间,局部厚度高达8m,面波视速为130m/s ~230m/s;第二层厚度为3m ~8m,面波视速度为230m/s ~330m/s;另外,第三层面波视速度为330m/s ~850m/s。

图3 测线8-8’和9-9’多道瞬态面波视速度等值线图

4.5 勘查结果

通过本次勘查分析,滑坡地质区域场地分层如下:

第一层为覆盖层,厚度3m ~6m,是由种植土以及粘土所组成的,局部有滑坡滑落物,包括粘土以及块石混合物。多道瞬态面波速度130m/s ~230m/s,纵波速度150m/s ~700m/s。

第二层为强风化岩,厚度3m ~8m。多道瞬态面波速度230m/s ~330m/s,纵波速度700m/s ~1300m/s。

第三层为中风化岩。多道瞬态面波速度330m/s ~850m/s,纵波速度1300m/s ~3400m/s。

通过联合应用多道瞬态面波法、地震映像法以及高密度电法,滑坡为小型滑坡,属牵引式滑坡,同时可确定滑坡体规模、滑坡体内地层岩性、滑动面等特征,进而为滑坡地质灾害治理提供可靠依据。

5 结语

综上所述,本文主要结合实例,对滑坡地质灾害勘查中的物探技术应用方式进行了详细探究。滑坡地质灾害危害性较大,形成条件复杂。现如今,滑坡地质勘查技术类型比较多,其中物探技术的应用优势明显,而物探技术类型比较多,要求根据实际情况选择适宜的物探技术,确定勘查技术参数,详细了解勘查区地质资料,保证勘查结果准确性。需要注意,物探技术类型比较多,如果仅采用一种物探技术,所得勘查结果准确性有限,可能会影响探测对象判断分析,对此,应根据勘查区地质条件以及周围环境选择多种勘查技术,提高勘查效率,同时保证勘查结果准确性。

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