综合物探方法在崩塌地质灾害勘查中的应用

综合物探方法在崩塌地质灾害勘查中的应用

王勇强 姜红丹 邹一旻

深圳市自然资源和不动产评估发展研究中心 广东 深圳 518000

摘要：通过综合物探方法，可以方便、快捷地准确获取崩塌区域内部的空间信息，并全面了解具体的地灾波及范围和变形破坏位置，还有灾区地层稳定度、整体发展趋势，为后续有效治理地质灾害提供必要的资料信息。同时，综合物探法还具有相互印证、补充的优势，所以能够显著地提升物探结果的准确性。为此，本文依托深圳地区某崩塌地灾，探讨了综合物探方法在勘查过程中的实践应用情况。

关键词：勘查应用；崩塌地灾；综合物探方法

近些年来，在种种因素的影响下，深圳区域频频出现地灾灾害情况，尤其是各种程度的崩塌现象更是引起了广泛的关注^[1-2]。但是，传统的勘查法现已难以满足分析崩塌灾害的要求，而带给四周居民及建筑无严重的安全威胁。所以，为了科学地勘查、了解整个崩塌区域的整体地质情况，便可以考虑通过综合物探法来勘查地质状况，以便获得获得更加准确、高效的结果，进而充分明确灾害体的稳定度，全面增强地灾预警的准确度、可靠度。这样才能提供精准、便捷的勘查服务和专业化的应急指导，并充分确保灾害区的安全性，以此来打造出来安全示范城市、全面提高深圳市民的安全感。

一、灾区概况

某日，深圳市成功监测、预警某道路边坡出现小型崩塌情况。该灾害阻断了道路通行，据专家评价认为该次崩塌以降雨为主导因素，而岩土体地质特征、水文地质情况则为从属因素。根据边坡两侧的整体变形迹象，需要进一步强化勘查工作，并广泛路段通行管理。再根据综合瑞雷面波、测井勘查法所得的高精度结果，展开应急治理边坡工程，及时有效地避免了人员伤亡及交通损失。其中结合勘查曲线、边坡现状，技术人员判断认为边坡变形呈现出加剧趋势。所以，最后决定即刻启动应急预案，全面封闭交通，并告知附近人员避让，全方位暂停场内施工，引导过往车辆、游客、施工人员成功避开了灾害。

二、综合勘查方法分析

1、设备仪器

通过多波地震探测SWG仪器勘查瑞雷面波，用低频SSJ-4.5型检波器全面拾取测点部位的振动波形。在现场通过18磅大锤适当敲击地面，并从地表土体内直接激发出来瑞雷面波。为了上提信噪比，还在激发处放上一块直径20cm左右的圆形钢板充当激发锤垫。针对各激发点展开数次激发，存储两个或以上波形徍的面波记录文件，以控制记录数据足够好^[3-5]。在测井作业中，通过数字型JGS－1B测井仪，统一测量声视电阻率、波、自然伽玛等参数。整个系统十分轻便、快捷，能够展开双向测井，提供８档电流可选，全面自动采样，能灵活设置采样间隔。

其中通过瞬态瑞雷波多道CT成像法，采集数据分析现场所测瑞雷波，并得到崩塌点瑞雷波相速度下面的三维成像，控制道间距、偏移距各3m。

2、布设测线

考虑到较大的山体坡度、显著的地形变化以及表层岩石块、杂乱崩塌碎屑等，所以，在测线布设中，注意就可能基于测线布设基础原则，分段选取较小坡度改变、岩石碎屑薄的位置布设好，并且在山顶、山脚等位置注意补充一定的测线，以全面提升勘查精度。在具体测试时，还应顺着各条测线布置多个测点，且两两结合相邻测点，得到连续分布在一起的测点对。从测点上布置检波器上，统一拾取所需瑞雷波波形，并顺着两端延长线上分别布置各1个瑞雷波激发点。其中控制激发点距离最近1个测点可以间隔足够远，以便从该测点上能够观测到显著的瑞雷波。

为了控制探测准确性，按本区实际情况，还有在崩塌点的山顶、山脚、沿坡向一共布置7条测线。其中测线总长220ｍ，具有85个测点，并在ZK001安排综合测井30ｍ。

三、成果讨论

1、物性参数分析推断

按钻孔所得的岩芯数据分析显示，研究区范围的基岩主要含有岩屑砂岩、粉砂岩、含砾凝灰岩等成分。其中风化水平高，裂隙发育、破碎层段与普通完好层段间具有一定程度的差别。

具体处理瑞雷面波数据的过程如下所示：按采集过来的波形信号，直接截取基础的面波震相，并且解译计算相速度。再剔除异常信息数据，并统一提取同条线上所有测点对的瑞雷波相速度—分布深度数据，得到测点对间有关崩塌体体系的相速度—深度曲线。然后，联系各测点对的有关相速度—深度布设数据信息，建立同条测线对应的相速度—深度布设，得到对应测线的准确VR—H剖面。按所得结果信息，判断、解释崩塌点部位的第4系覆盖层厚度、贯通、岩体裂隙发育情况。据结果显示，6条测线手呈现处表层风化较低碎屑物波速，在地表以下5.0mｍ附近分布着低、高速带界线。在山体坡面、坡脚附近布设测线，因坡脚附近露出基岩，故存在大波速、薄风化物厚。某测线起点与公路紧靠，与出露基岩距离较远，所以波速低，初步推测风化物厚10ｍ左右。同时，还在在山顶附近布设测线，但是反应波速与之前的相比更小，提示山顶附近存在较厚的岩石风化物：7.0～10.0m；但是，在山脚附近却厚度较小：2.0～5.0ｍ。而面波低波速区出现竖向狭窄条带，这联系着岩体竖向分层的节理裂隙。顺着裂隙渗入降水，有加快岩体风化，进而致使岩体波速的水平波速不匀。

按至少两种的测井参数展开定性解释，结合天然放射性、电性、声速等综合分析判断钻探资料。基于电测井幅值拐点根、声速曲线幅值、自然伽玛的1／2处充当分层点展开定厚解释。针对不同地层，综合分析各测井中的曲线物性特点、幅值、曲线改变形态、物性值波动范围。再按钻探资料统一判断构造、划分地层、明确岩体风化水平、完整度。

从ZK001处钻孔揭露出粉砂岩岩性，通过各测井曲线体现出钻孔以上2.40～16.60ｍ较破碎（稍差完整度），而16.60ｍ以下围岩则相对完整。其中全孔声波具有2.44~3.62km/s的速度，总的平均值大小为2.98km／s。所以，从整体上看，岩体波速会在深度不断增加的过程中也不断增大，但是却不均匀分布波速，在深部钻孔处也存在低速区分布情况。

2、结果总结

结合瑞雷面波、全面测井的综合勘查法，统一查明了崩塌（隐患）位置的覆盖层厚以及岩体裂隙贯通和发育状况；按各个位置、深度中呈现出的波速差别，能够推测出来灾区深部风化或岩体层缝隙（裂隙）情况。基于综合物探法全面勘查整个崩塌区域，获得了勘查区的实际灾害发育状况，全面提升了分析判断灾害点稳定性的科学度，为深圳政府提出灾害防治有效方案提供了必要的参考依据，并促进了全面防治地质灾害的工作，及时遏制住灾害蔓延、充分保护了市民的人身财产安全。

四、结语

综上所述，在勘查崩塌地灾情况中，先进的综合物探法呈现出很突出的应用优势，可以为灾害防治提供基本的可靠依据。所以，为了增强物探勘查效果，就应积极运用现阶段的综合物探方法，来统一探明塌陷区情况、覆盖层厚、地层岩性改变、地质构造等，并以此为基础来科学治理塌陷灾害，及时全面地维护广大民众安全。

参考文献

[1]赵庆钢,马晨,曾国龙.浅析综合物探方法在岩溶塌陷地质灾害勘查中的应用[J].西部资源,2021(02):184-186.

[2]黄继军,孙念仁,许志河.综合物探法在地质灾害勘查中的应用探究[J].世界有色金属,2019(21):145+147.

[3]甘礼洪,李宇.物探方法在矿山地质灾害勘查中的应用浅析[J].冶金与材料,2019,39(04):175+177.

[4]赵玉宝,付敏.综合物探方法在岩溶塌陷地质灾害调查中的应用研究[J].湖南交通科技,2018,44(04):47-51.

[5]刘遗平.综合物探方法在采空塌陷区地质灾害勘查中的应用探析[J].资源信息与工程,2018,33(03):152-153.