综合物探在地质滑坡灾害调查中应用

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［摘要］地质灾害是由于各种地质作用导致地质体或地质环境发生变化，同时地球物理场也会发生变化。因此，利用物探方法如何快速、有效地为地质灾害进行勘查评估显得尤为重要。利用地质雷达和高密度电法联合探测的方法，给出了地质雷达剖面影像和4条高密度电阻率剖面，并根据地球物理场特征进行了研究分析，同时结合地质资料查明了相山公园显通寺周边山体滑坡的范围和规模，依据高密度电法推断了勘查区存在一断裂构造（F1），该断裂在研究的滑坡区域上方通过。

［关键词］地质灾害；综合物探；地质雷达；高密度电法

0引言

物探是以目标地质体与周围介质的物性差异为前提，根据物性差异选择正确的方法与技术进行勘查［1］。物探工作的开展遵循由已知指导未知、综合大信息量、优化组合的原则，避免物探异常的多解性，提高物探资料解释成果的可靠性和准确率，同时以能够查明问题为目标，合理选定有效的物探方法进行优化组合［2］。本文以安徽省相山公园一处浅层滑坡为例，采用地质雷达及高密度电法等综合物探方法，快速、准确地确定了诱发该次滑坡的主要因素，并查明潜在滑坡的范围、规模等情况，为下一步滑坡地质灾害治理设计提供了可行的地球物理依据［3-7］。

1勘查区地质背景

勘查区地层属华北地层大区、晋冀鲁豫地层区、徐淮地层分层、淮北地层小区，为一套标准北相地层。安徽省淮北市大部分被第四系覆盖，但勘查区为基岩出露。本区地层由上元古界（pt）南华系下统（Nh1）贾园组、赵圩组组成。古生界（Pzz）由寒武系（∈）上统凤山组、长山组、崮山组，中统张夏组、徐庄组、毛庄组，下统馒头组、猴家山组组成；奥陶系（O）由中统老虎山组、下统马家沟组、萧县组、贾汪组组成。勘查区位于中朝淮地台东南之淮河台坳淮北陷褶断带的中部，四级构造单元为宿州凹断褶束。勘查区附近的褶皱构造有相山西背斜。相山西背斜走向17°，长2km、宽1.2km，核部地层为寒武系中统张渠组，翼部地层为寒武系上统崮山组、长山组、凤山组上、下段，西翼产状48°~74°，东翼产状20°~70°。勘查区断层有相山逆断层。相山逆断层位于程蒋山背斜（区外），相山背斜西翼，南段伸入本区，全长18.5km，本区长2.8km，断层走向北部5°左右，伸入本区逐渐转变为31°，倾角大于65°，在相山一带下寒武统至中寒武统逆冲在下奥陶统之上。南段相城逆断层以30°与其相交。

2综合物探工作

2.1剖面布设

勘查区探地雷达剖面和高密度电法剖面布设如图1所示。依据现场滑坡情况，探地雷达剖面共布设6条。其中，近东西向布设4条（L1-L4），剖面里程50~66m；沿山体挖开面布设1条（L5），剖面里程90m；近南北布设向1条（L6），剖面里程80m。高密度电法剖面共布设4条。其中，近东西向布设3条（G1-G3），剖面里程158m；近南北向布设1条，剖面里程178m。探地雷达L2剖面与高密度电法G2剖面部分重合。

2.2物探剖面解释

2.2.1探地雷达L1线。探地雷达L1剖面影像如图2所示。从图2分析可知，L1线浅表滑坡面破碎严重，存在较多缝隙，电磁波会因多次反射能量叠加在剖面上，表现为高能量异常。在雷达L1剖面上，横向所示虚线表示滑坡面，深度在4~6m，且小号点（山下）滑坡面深度大，大号点（山上）滑坡面深度小。在剖面50m左右存在多次反射和同相轴错断不连续的区域，推测此处存在裂隙或者为构造边界。2.2.2探地雷达L6线。探地雷达L6剖面影像如图3所示。从图3分析可知，L6线滑坡面深度整体趋势是小号点大，在6m左右；大号点小，在3m左右。在剖面30~36m、56~62m区域存在多次反射和同相轴错断不连续的区域，推测此处存在裂隙或者为构造边界；在剖面16、66m处反射弧较强，推测为滑坡界面。2.2.3高密度电法高密度电法G1剖面布设在崩塌区北侧，根据电阻率值沿水平方向的变化趋势，剖面可分为3段。其中，第1段里程在0~84m，在宏观上由地表至深部，呈层状分布的特点，第1层埋深在0~5m，电阻率值＜500Ω·m，主要为饱水的松散、破碎岩体或粘土、粉质粘土夹碎石，推测为滑坡体，第2层埋深在5m，电阻率值＞500Ω·m，为稳定的基岩面，推测为滑床；第2段里程在84~102m，此区域电阻率整体较低，推测存在一陡倾角的断裂构造（F1），由饱水的松散、破碎的强风化岩体引起，里程在84~94m浅表处存在一高阻体，推测为地表出露岩体引起；第3段里程在104~158m，此区域电阻率较高，在浅部有部分低阻体，推测由岩石风化引起。高密度电法G2剖面布设在崩塌区正上方，依据电阻率值沿水平方向的变化也可分为3段。其中，第1段里程在0~48m，和G1剖面相似，也呈现浅层（埋深0~5m）电阻率值低，为饱水的松散、破碎岩体或粘土、粉质粘土夹碎石引起的滑坡体，深部（5m以深）视电阻率值较高，推测为基岩，在48m处基岩隆起；第2段里程在48~72m，视电阻率整体较低，为断裂构造（F1）中饱水的松散、破碎的强风化岩体引起；第3段里程在72~158m，电阻率值较高，岩体完整性好,属稳定区，在130m处有一低阻小异常，推测此处岩体风化较严重。高密度电法G3剖面布设在崩塌区南侧。依据电阻率值沿水平方向的变化可分为4段。其中，第1段里程在0~22m，此段电阻率值最低，推测为饱水的松散、破碎岩体或粘土、粉质粘土夹碎石引起的滑坡体；第2段里程在22~54m，此段电阻率值较高，推测为稳定的基岩；第3段里程在54~90m，此段电阻率较低，且里程在80~90m处15m以深存在一低阻异常，推测为断裂构造（F1）渗水裂隙引起；第3段里程在72~158m，电阻率值较高，岩体较稳定。高密度电法G4剖面平行于崩塌区布设。其中，里程在0~38m电阻率＜230Ω·m，此段为滑坡面南侧冲沟区，推测为冲积含水松散物引起；里程在54~110m的浅表层（6m以浅）存在一低阻体，结合纵向高密度G1、G2剖面，此低阻体为滑坡体引起。里程在76m深层处又把此区间分为2段：在76~110m区域处于崩塌区正上方，推测岩体受侵蚀溶蚀等作用，存在裂隙；里程在110~178m电阻率高，岩体完整性好,属稳定区，110m处推测为岩性界面。高密度电法G1~G4剖面电阻率反演如图4所示。

3综合物探解释

根据以上研究成果，滑坡范围物探推断如图5所示。由图5分析可知，纵向高密度剖面G1、G2及G3被断裂F1分成2个块区。其中，F1断裂东侧电阻率高，岩体较完整，为稳定区；F1断裂西侧电阻率低，为非稳定区。非稳定区视电阻率的分布形态在横向不连贯，呈锯齿状不规则起伏。非稳定区又可分为2个区块：一块为浅表呈低阻的滑坡体，埋深在0~5m；另一块为整块呈中低阻的F1断裂破碎、风化岩体。探地雷达纵向剖面长度较短，都处于非稳定区。在雷达影像图中存在多处多次反射和同相轴不连续等异常区域，这说明不稳定区岩体破碎，存在裂隙。在横向上，高密度电法G4剖面被里程110m处的岩性界面分为非稳定区和稳定区2个块区。其中，在里程110m岩性界面北侧的非稳定区，滑坡体主要存在于里程54~110m的浅表层。探地雷达L6剖面在16、66m处较强的反射弧也是滑坡体边缘的反映。此次山体崩塌区主要在高密度电法G1剖面南侧、G3剖面北侧，宽度在20m左右。通过综合物探分析，滑坡体沿滑移方向的纵向长约50m，沿崩塌区的宽度约70m。从东向西逐渐增强，从北向南逐渐减弱，山体滑动在弱风化基岩面以上滑动，滑动面向西倾斜，滑面埋深在0~5m，北部深，南部浅。G1线的北侧，尽管此次未发生明显的山体崩塌，但根据物探异常分析，认为有滑动趋势。通过对滑坡体勘察认为，该滑坡属特小型超浅层滑坡，运动形式为推移式。勘查区被断裂F1和岩性界面分割成稳定区和非稳定区：稳定区的高阻主要由基岩（灰岩）引起；非稳定区的滑坡体由于含水量相对充分，主要表现为中低电阻率特征。

4结论

（1）采用地面综合物探勘查技术，查明了相山公园显通寺周边山体滑坡的范围和规模，属于浅层小型滑坡。（2）依据高密度电法反演成果，推断勘查区存在一断裂构造（F1），该断裂在本次滑坡区域上方通过，控制了滑坡次级破裂面的结构特征。（3）勘查区浅层寒武-奥陶系灰岩、白云质灰岩等，经过长期侵蚀、溶蚀等作用，破碎风化严重，是显通寺周边山体滑坡形成的易发地质条件，强降雨等是主要诱发因素。

作者:周金全 蔡向阳 单位:安徽省地球物理地球化学勘查技术院