高密度电法在黄土地区公路滑坡勘察中的应用.docx

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1、高密度电法在黄土地区公路滑坡勘察中的应周武摘要：文章通过在黄土地区的公路边坡工程中采用高密度电 法，查明公路边坡地层结构及地质条件，查明滑坡边界、规 模、滑面准确位置，为边坡滑塌治理设计提供可靠的工程地 质依据和设计参数。在此基础上，文章以高密度电法反演剖 面成果详细分析，结合钻探成果资料绘制滑坡地质剖面，探 测结果说明，利用高密度电法方法推测滑动面应用效果显著。 关键词：高密度电法；滑坡;勘察中图分类号：TU413文献标识码:A文章编号：1674-1064(2022) 04-0-03D0I： 10. 12310/j. issn. 1674-1064. 2022. 04. 009地质灾害是由于

2、各种地质作用导致地质体或地质环境发生 变化，地球物理场同时也会发生变化口。滑坡位于甘肃省 天水市张家川S221公路，受持续强降雨影响，坡体产生变 形，随后开展成滑坡。探测边坡工程不良地质灾害，一般先 采用物探方法沿线路进行调查勘探，确定异常区后再用钻探 验证。常用的工程物探方法包括高密度电阻率法、微动勘探法、地 震反射法等。然而，由于场地条件和勘察周期紧张，再加上 勘察本钱等因素，公路边坡工程要求物探成果的精确度高、 时效性短，使得公路边坡工程物探勘察具有高效、快速的特 点。因此，如何利用物探方法快速、有效地勘查评估地质灾 害就显得尤为重要。利用高密度电法探测高效、快速的特点， 布设三条高密度

3、电阻率剖面，根据地球物理场特征研究分析。 同时，结合地质资料查明工区公路边坡滑坡的范围和规模， 并根据高密度电法推断查明裂缝位置以及延伸情况，推测潜 在滑面，为边坡滑塌治理设计提供可靠的工程地质依据和设 计参数。1地质概况及地球物理特征工程区地貌属黄土梁地貌，地形波状起伏，在流水等外力的 作用下水土流失严重，形成支离破碎的梁状山体，山体基本 被第四系上更新统马兰黄土覆盖，零星有新近系泥岩在坡脚 露出。根据本次地质调绘及钻探成果，滑坡区地层按其时代 及成因，分为第四系全新统滑坡堆积层（Q）、第四系上更新 统马兰黄土（Q）和新近系泥岩（N）。经调查和勘探显示，滑坡堆积物主要由马兰黄土组成，底部 有

4、少量泥岩碎石，滑动面位于湿软状黄土层或岩土交界面, 加之受地下水的影响，易形成不利滑面。坡面整体上缓下陡, 黄土梁上部相对平缓，坡度小于8 ,呈阶梯状，现均已开 垦为农田。原路基边坡坡率为1：0.75,三级台阶式边坡， 其中区域二段坡体已被完全破坏，坡面堆积黄土状土，后壁 陡立。区域一滑坡前缘对公路形成挤压使之变形鼓起，后缘 坡体连续分布有环状裂缝，滑坡处于暂时稳定状态。区域二 滑坡体坡面下滑严重，前缘堆积至S221公路一级边坡。本区域边坡地层较为单一，表层马兰黄土电阻率 P s=20Q m100Q m,下部新近系泥岩地层电阻率 P s=10Q m40 Q mo由于滑坡堆积体的存在改变了电流

5、线的正常运行规律，滑坡堆积体与裂缝发育位置在视电阻率 等值线断面图上形成呈圈闭状、半圈闭状高阻团晕。所以, 在该滑坡区不同地层视电阻率较大差异，为高密度电法提供 了较为有利的地球物理条件。工程区岩体物性参数如表1所示。2高密度电法工作方法常用的边坡勘察物探方法中，高密度电阻率法可以保证足够 的探测深度和分辨率2。高密度电法的基本原理与传统的 电阻率法完全相同，都是以岩土体的导电性差异为基础，研 究地层在人工施加电场的作用下传导电流的分布规律，通过 研究地层视电阻率变化，分析岩土层的岩性、结构、构造等 特征3。其主要特点为：一次性布置多个电极，通过自动 控制转换装置自动观测和记录所布设的剖面；兼

6、具剖面法和 测深法的功能；采集速度快，获取的地点信息丰富；根据探测 目的灵活选择合适的测深装置4。因此，高密度电法具有 本钱低、效率高、信息丰富、图像直观等优点。本次选择温纳装置采集数据。温纳装置的优点是垂向分辨率 较高，信号强度最强，勘探深度适中。测量时，AM二MN二NB为 一个电极间距，A、B、M、N逐点同时向右移动，得到第一条 剖面线；接着，AM、MN、NB增大一个电极间距，A、B、M、N 随之逐点同时向右移动，得到另一条剖面线。这样不断扫描 测量下去，得到倒梯形断面5。温纳装置跑极方式如图1所示。本次高密度电法布设三条高密度剖面，野外数据采集使用重 庆奔腾数控技术研究所生产的WDA1型

7、高密度电法仪，j 流放电电压为90V-540V,电极距为5mo资料处理采用SURFER8. 0. RES2DINV高密度电阻率处理软件分析。物探工作过程中，沿路线方向进行概略地质调查，重点调查核对明 显的物探异常段，做到内业解释过程与地质密切结合6。资料处理解释依据RES2DINV最小二乘法计算正、反演结果， 剔除因地形或电极周围不均匀体引起的干扰异常，去伪存真, 最终形成解释剖面示意图，给出马兰黄土与泥岩物性界面深 度和电阻率值，最后根据该钻孔及地质调查资料划分地质 。物探测线平面分布如图2所示。3成果分析与解释WT-1剖面位于滑坡区域一，剖面长度140%勘探深度最大 约22.8m。根据勘探

8、成果综合分析，地层可分为两层：第一 层视电阻率P s=10 Q100Q m,层厚约2. 3m7. 9m,推测地层为马兰黄土，地层不均匀；第二层视电阻率P s=10 Qni30Q m,推测地层为泥岩。第一层9m40m段表层视电阻率值变化较大，呈高阻异常，地层不均匀，推 测为滑塌影响区域;40m68m段表层视电阻率值变化较大， 呈半圈闭状高阻异常，地层不均匀，地表裂缝发育，推测为 潜在滑动面。剖面88m附近视电阻率变化呈半圈闭状高阻异常，推测为地表裂缝发育引起。经钻探验证，滑动面位于5.2m与高密度 电法推测滑动面位置相差0. 3moWT-1高密度电阻率断面与地质成果剖面如图3所示。WT2剖面位于

9、滑坡区域二，剖面长度135m,勘探深度最大约22.8m。根据勘探成果综合分析，地层可分为两层：第一 层视电阻率P s=10 Qni100Q m,层厚约1. 5m6. 9m,推测地层为马兰黄土，地层不均匀；第二层视电阻率P s=10 Q ni30。 m,推测地层为泥岩。第一层10m36m 段表层视电阻率值变化较大，呈高阻异常，地层不均匀，推 测为滑坡影响区域;35nl67m段表层视电阻率值变化较大， 呈半圈闭状高阻异常，地层不均匀，地表裂缝发育，推测为 潜在滑动面。剖面40m、52m、57m、62m、71m附近视电阻率变化呈半圈闭 状高阻异常，深度约2. 6m4. 4m,推测为地表裂缝发育引起。

10、经钻探验证，滑动面位于9. 3m与高密度电法推测滑动面位置10. 21n相差0.9m,泥霰界面位于深度15. 1m与高密度电法 推测14. 3nl相差0.8m。WT2高密度电阻率断面与地质成果剖面如图4所示。比照WT1剖面与WT2剖面，WT1剖面对于滑坡体的反 应效果较好，WT-2剖面对于潜在滑动面与泥岩界面推测误 差稍大，两剖面对于裂缝位置与延伸情况都能有较好的反响。WT3剖面位于滑坡区底界面附近，剖面长度180%勘探深度最大约34. lmo根据勘探成果综合分析，地层分为两层:第一层视电阻率Ps=1030Q100。 m,层厚约0. 5m6. 2m,推测地层为马兰黄土，地层不均匀；第二层视电阻

11、率P s=1030 Qm30Q m,推测地层为泥岩。第一层22m 165nl段表层视电阻率值变化较大，呈高阻异常，地层不均匀, 推测为滑坡影响区域。WT3高密度电阻率断面如图5所示。4结论与建议文章根据具体实例，对于黄土地区公路边坡工程勘察采用高 密度电法探测，取得了良好的探测成果，并得出以下结论与 建议： 第一，高密度电法对于黄土地区边坡勘探采用温纳装置取得 了较好的效果，对于坡面堆积体的反响较暂失稳滑坡体效果 好。对于一定规模裂缝，采用高密度电法可以取得很好的勘 探效果。第二，高密度电法是一种间接的手段，为获得更加可靠的勘察结论，要尽可能地采用多种勘察手段，在条件允许的情况下布设钻孔或者采

12、用多种物探方法综合判断地层。参考文献1黄旭，范尧，杨义成，等.某不稳定斜坡稳定性分析与评价J.资源环境与工程,2022 (4)： 431-435.2李金铭，罗延钟.电法勘探新进展M.北京：地质出版社, 1996.3周志军.高密度电法在隧道工程勘察中的应用J.公路, 2022 (11)： 230-232.4尚耀军.高密度电法在贵州金沙某滑坡勘察中的应用J 工程地球物理学报，2022 (6)： 771-776.5张光保.褚家营巨型滑坡的高密度电法勘察及效果分析 J.地球物理学进展，2022 (6)： 2716-2721.6谢兴隆，马雪梅，杨强，等.综合物探在复杂滑坡中的应 用一一以武都杜家沟滑坡为例J.科学技术与工程，2022(36)： 14862-14868.李存利.滑坡工程地质水文地质勘查中物探技术的应用 研究J.西部资源，2022 (5)： 85-87.