高密度电测深法在黄土滑坡勘察中的应用.pdf

———文章编号：１００９４５３９（２０１８）增１０２２７０４・线路／路基工程・高密度电测深法在黄土滑坡勘察中的应用罗小冬（陕西铁道工程勘察有限公司物探所陕西西安７１００００）摘要：电测深法作为一种成熟的物探方法在工程地质勘察中的应用越来越广泛，尤其在岩溶、水文、构造、地质灾害检测等领域均取得较好的效果。本文主要论述了小点距密极距的电测深法在阎良一西安成阳机场一阿房宫城际铁路泾阳县泾河右岸庙店村北侧滑坡勘察中的应用，勘察结果与后期钻探验证基本一致，取得了较的效果。关键词：高密度电测深法地裂缝滑坡中图分类号：Ｐ６４２文献标识码：Ａ—ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９４５３９．２０１８．Ｓ１．０６０Ｈｉｇｈ－ｄｅｎｓｉｔｙＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＳｏｕｎｄｉｎｇＭｅｔｈｏｄＡｐｐｌｉｅｄｆｏｒＳｕｒｖｅｙｉｎｇＬｏｅｓｓＬａｎｄｓｌｉｄｅＬｕｏＸｉａｏｄｏｎｇ（ＧｅｏｐｈｙｓｉｃａｌＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＳｈａａｎｘｉＲａｉｌｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｕｒｖｅｙ’Ｃｏ．Ｌｔｄ．，ＸｉａｌｌＳｈａａｎｘｉ７１００００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｓｏｕｎｄｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ａｓａｋｉｎｄｏｆｍａｔｕｒｅｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｉｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｓｕｒｖｅｙ，ｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｉｎｋａｒｓｔ，ｈｙｄｒｏｌｏｇｙ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｄｉｓａｓｔｅｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｍａｉｎｌｙｄｉｓｃｕｓｓｅｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｆｏｒｓｕｒｖｅｙｉｎｇｔｈｅｎｏｒｔｈｌａｎｄｓｌｉｄｅａｔＪｉｎｇＲｉｖｅｒｒｉｇｈｔｂａｎｋｏｆＭｉａｏｄｉａｎｖｉｌｌａｇｅｉｎＪｉｎｇｙａｎｇｃｏｕｎｔｙｉｎ—’ＹａｎｌｉａｎｇＸｉａｎＸｉａｎｙａｎｇ—ＡｉｒｐｏｒｔＥｐａｎｇＰａｌａｃｅ—ｉｎｔｅｒｃｉｔｙｒａｉｌｗａｙｂｙｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｓｏｕｎｄｉｎｇｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈｓｍａｌｌｄｉｓｔａｎｃｅ．Ｔｈｅｓｕｒｖｅｙｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｂａｓｉｃａｌｌｙｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｌａｔｅｒｄｒｉｌｌｉｎｇｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ａｎｄａｃｈｉｅｖｅｄａｇｏｏｄｒｅｓｕｌｔ．Ｋｅｙ—ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈｄｅｎｓｉｔｙｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｓｏｕｎｄｉｎｇｍｅｔｈｏｄ；ｇｒｏｕｎｄｆｉｓｓｕｒｅ；ｌａｎｄｓｌｉｄｅ１引言在黄土地区由于黄土本身的湿陷性、大孔隙、力学强度较低等特性造成黄土地区易出现水土流失、地基不均匀沉降、坍塌、滑坡等地质灾害，黄土滑坡更是因其频发性、复杂性和灾难性成为黄土地区典型的地质灾害之一，其大多发生于黄土塬边河流阶地位置，主要原因是因为上部黄土遇水结构迅速破坏，并产生下沉，而塬边植被较少，稳定性极差，塬下部由于河流冲刷或人类活动的破坏同样失去稳定性，最终导致上部塬边产生竖向裂缝，裂缝体外部土体在重力作用下沿软弱层向河流方向滑动产生滑坡¨。Ｊ。电测深法作为直流电法中的一种方法，是利用探测目标体与周围介质之间的电性差异来达到判断目标体的方法，地裂缝和滑坡均是在水作用下形成的，在接触面位置应有电阻率差异，———收稿日期：２０１７０７２０；修回日期：２０１８一０１０５作者简介：罗小冬（１９８３一），男，助理工程师，主要从事地球物理勘探工作。所以地裂缝下部的软弱层和滑坡面可以使用电测‘—深法勘探３４１。２高密度电测深法概述及原理电测深法原理为通过接地电极将直流电供人地下，建立稳定的人工电场在地表观测某点在垂直方向的电阻率变化，从而了解地下地层的分布特点＂。６Ｊ。为了提高勘察结果的精度，在采集电测深数据时使用加密点距和加密极距方式可采集更多更高精度的数据，所以称为高密度电测深法，其具有采集数据量大、易于布置观测系统、对地质异常体的判定定位准、准确度高的优点。观测系统为（见图１）：Ａ、Ｍ、Ｎ、Ｂ四个电极布置套雪二霉亳甓点苎粤古三：ｌ＝：：２————电极为Ａ、Ｂ，测量电极茹苫矗百苦产一为Ｍ、Ｎ，观测数据时：：：：：：：：：Ｍ鬯。曼耋』：耄．，！翼奎裂图，电Ｏ测ＯＯ深０Ｏ电Ｏ极ＯＯ移０动和二维“一定值时，ＭＮ按要求增剖主豢。茹赢西ｉ祟。ｉ＋铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１８ｌ增１）万方数据・线路／路基工程・大），ＡＢ同步对称增大至要求长度，每增加一次电极距采集一次数据（重复观测，降低误差），得到一个点的高密度数据，接着ＡＭＮＢ同时移动至下一个观测点，重复上述步骤。以此类推，通过在地表不同位置建立同一观测系统，采集到高密度电测深数据＂矗］。地层视电阻率计算公式旧Ｊ：‘△Ｐ＝Ｋｙ／，△式中，Ｐ为地层视电阻率；Ｖ为测量电极（Ｍ、Ｎ）问的电位差；，为测量回路电流强度；Ｋ为装置系数。四级对称电测深Ｋ值按下列公式计算：Ｋ＝仃・ＡＭ・ＡＮ／ＭＮ所采数据为视电阻率，虽然视电阻率也能反应出地下地质体的电性特征，但视电阻率受到地层埋深和厚度的影响较大，各地层电阻率差异较小，容易造成对异常体深度及范围判定的精确性降低，为提高对成果分析的准确性，应对采集到的视电阻率曲线按剖面进行二维反演得到反演电阻率等值线图。３泾河右岸庙店村北侧滑坡３．１地质概况工区位于陕西省泾阳县境内的泾河右岸，黄土塬上部塬面高差较小、地形平坦，为Ｑ，风积黏质黄土，以下为Ｑ：黏质黄土夹布数层古土壤；塬下表层为滑坡体堆积黄土，滑面以下为Ｑ：黏质黄土；滑坡前缘以下为Ｑ。冲积砂类土、碎石类土。黄土塬边既高又陡为滑坡体后壁，塬边分布数条地裂缝，在地表水的作用下，地裂缝崩塌形成崩滑性滑坡ｕ０。１１Ｊ，且多次崩塌，推动前期积累的数次滑坡继续滑动，导致区域内塬边地层稳定性极差¨引。３．２本次勘察工作目的（１）查明测区内塬上靠近滑坡体后壁位置的地裂缝展布形态、扩展深度及其充填土厚度。（２）查明塬下滑坡堆积体的厚度，据此推断滑面位置。３．３地球物理特征电测深法是以电阻率的高低值来判定地层岩性及地质构造，并根据电阻率值的大小以及展布形态来判释地下地质异常体位置及分布特征的一种物探方法。影响电阻率的高低主要有矿物成分、岩石的层理结构、构造及富水情况等因素。结合现场试验测定和工区地球物理资料分析得出工区内各类地层的电阻率值见表１。铁道建筑技术表１工区地层电阻率范围地层岩性电阻率ｐ／（ｎ・ｍ）裂缝发育区５０～１ｌＯＱ２黏质黄土１５～５０３．４现场踏勘及确定施工方案在工地现场由于黄土塬塬边与滑坡体后壁之间存在１０ｉｎ左右垂直塌落高差，连续剖面的物探勘察方法均无法布置剖面，经过现场踏勘确定：（１）采用小点距５～２０ｍ、密极距２～５ｍ的高密度电测深法布置３条物探剖面（见图２）。（２）垂直裂缝发育的走向布置纵剖面，有利于查明裂缝发育范围。（３）由于地裂缝及滑坡要求精度较高，协调ｉ见０量人员放控制桩摔制点距一图２物探１、２、３剖面平面布置３．５工作参数及质量控制数据采集使用本单位研制的ＧＤＴ一２型高分辨率地质探测仪。该仪器具有分辨率高，可达３％（目的层厚度与埋深之比）有性能稳定、野外数据采集重复性好、仪器体积小、携带方便等特点。采集数据时使用的ＭＮ电极为本单位研制的ＢＪＤ３５０型管状不极化电极，该电极特点具有接地好、极差小、极化稳、测量数据稳定等优点ｎ３１。野外数据采集时，为保证数据采集质量，每个电极距均进行两次以上误差小于２％的重复读数。工作模式为四极ＧＤＳ高密度电测深，为保证探测深度，最大电极距ＡＯ＝ＡＢ／２＝１００Ｉｎ，ＭＯ＝２ｍ。３．６资料处理高密度电测深的资料处理所用软件主要为ｗｉｎ－ｇｌｉｎｋ软件。先把电测深野外实测数据导入ｗｉｎｇｌｉｎｋ软件，接下来可以查看曲线，进而编辑曲线以减小因地形等影响因素造成的假异常，再对编辑后的曲ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１８ｒ增７Ｊ万方数据・线路／路基工程・线按剖面进行二维反演，得到反演电阻率图，再用Ｓｕｒｆｅｒ绘制出反演电阻率等值线图，见图３～图５。Ｋｏ＋０ｌＫ０＋１００ｌＫｏＴ２００ｌＫ０＋３００１Ｋ０＋４００ＩＫ０－４２０图３一剖面反演电阻率等值线萋一。钻孑Ｌ推断裂缝区域３．７资料解释通过对采集的电测深曲线和绘制的反演电阻率等值线图进行综合对比分析解释如下：分析剖面图电阻率形态，剖面电性成层状和区域状分布，电阻率等值线均匀分布，地层主要为黏质黄土，电阻率Ｐ＝１５～５０Ｑ・ｍ。一剖面：在１Ｋ０＋０１２～１Ｋｏ＋１５０段上部电阻率明显较高，区域状分布，结合地质调查资料，推断此高阻区域底部为裂缝发育分界面，发育深度约３４ｍ；电阻率Ｐ＝５０～１１０ｎ・ｍ，下部为ｑ：黏质黄土，电阻—率Ｐ＝１５５０Ｑ・ｍ；在１Ｋ０＋１５０～１Ｋ０＋４０２段上层为一均匀层状分布的高阻带，推断此处为滑坡面，厚度最大约为１７ｍ，下部为ｑ：黏质黄土，电阻率Ｐ＝１５～５０Ｑ・ｍ。二剖面：在２Ｋ０＋０１０～２Ｋ０＋１５２段上部电阻率较高，同一剖面位置基本一致，推断此处为裂缝发育区，发育深度约３７ｍ，电阻率Ｐ＝５０～１１０ｎ・ｍ，下部为Ｑ２黏质黄土，电阻率Ｐ＝１５～５０Ｑ・ｍ；在２Ｋ０＋１５２～２Ｋ０＋４０４段上层均匀层状分布一条高阻带，推断为滑坡面位置，深度最大约为１８ｍ，下部为ｇ：—黏质黄土，电阻率Ｐ＝１５５０ｎ・ｍ。三剖面：在３Ｋ０＋００３～３Ｋ０＋１５１段电阻率较高，同一、二剖面位置基本一致，推断此处为裂缝发育分界面，发育深度约３５ｍ，电阻率Ｐ＝５０～１ｌｏＱ・ｍ，下部为Ｑ２黏质黄土，电阻率Ｐ＝１５～５０—ｎ・ｍ；在３Ｋ０＋１５４３Ｋ０＋３８５段，推断此处为滑坡面，厚度最大约为１５ｍ，下部为Ｑ２黏质黄土，电阻率Ｐ＝１５－５０Ｑ・ｍ。３．８物探成果分析综合三个剖面成果分析，反演电阻率等值线图中裂缝发展区域的电阻率呈明显高阻，且边界较明显，推断塬面地裂缝发育区边界距塬边约１００ｍ，裂缝发育深度最深约３７ｍ，最深处在二剖面位置即滑坡后壁中心区域位置，发育深度依次向裂缝区域两边递减；反演电阻率等值线图与实际地形对应的塬铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ薰ｆｌ一推断裂缝区域下上部均匀层状分布的高阻带为滑坡体，滑动面最深约１８ｍ，最深位置位于二剖面，是滑坡体中心位置，深度向滑坡体两边递减；滑坡面倾角较小，但滑动距离较远，结合资料分析为崩滑性滑坡。４结束语本次物探工作基本查明了泾河右岸庙店村北侧黄土塬边地裂缝发育规模和滑坡体的厚度及空间分布特征：测区内黄土塬上部ｑ，风积黏质黄土为地裂缝发育区域，其电性特征呈高电阻率；滑坡面上部呈层状均匀电阻率分布，勘察结果与钻探验证结果基本相符，证明此次勘察工作所采用方法、资料处理、成果解释均满足勘探要求。所以高密度电测深法作为常规物探方法相对其它勘探方式在剖面布置、施工条件、勘察效率等方面具有一定的优越性，对于勘察对象的电性差异反应也比较明显，准确解释了实际地质情况，为后续施工提供了可靠依据。参考文献［１］石菊松，李滨，吴树仁，等．宝鸡渭河北岸黄土塬边大型滑坡成因机制研究［Ｊ］．工程地质学报，２０１３，２１—（６）：９３８９４９．［２］亓星，许强，孙亮，等．降雨型黄土滑坡预警研究现状—综述［Ｊ］．地质科技情报，２０１４，３３（６）：２１９２２５．［３］马增伦，邵军．高密度电法测量系统在滑坡调查中的—应用初探［Ｊ］．铁道建筑技术，２００８（ｓ１）：５４４５４７．［４］何清立，李霄龙，王志勇．高密度电法在滑坡地质灾害勘查治理中的应用［Ｊ］．工程地球物理学报，２０１６，１３—（１）：９９１０４．［５］喻春，熊韬，王俊，等．高密度电法和电测深法在某水库渗漏探测中的应用［Ｊ］．勘察科学技术，２０１４（６）：５７—６０．［６］张光保．电测深法和地震折射层析法在多年冻土勘察—中的应用［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１５（１０）：１０４１０６．［７］王本安，王诗东．对称四极电测深法在岩土工程勘察２０１８Ｉ增１）２２９万方数据・线路／路基工程・—中的应用［Ｊ］．中国西部科技２０１５，１４（５）：４８４９．［８］徐晓蕾．电测深法在工程物探方面的应用［Ｊ］．科技—风，２０１０（２４）：２８４２８５．［９］张秉来，曹荣泰．四极电测深法在电力工程勘察中的—应用［Ｊ］．西部探矿工程，２０１２（１２）：９２９３．［１０］许领．黄土滑坡典型工程地质问题分析［Ｊ］．岩土工程—学报，２００９，３１（２）：２８７２９３．——”・・｝一・Ｐ＊＋一＋一＋＊＋＋－＋（上接第１８０页）●．左结●．占冀ｄ５’‘＾２３‘弋．ｒ。。弋＾’一、卜●×ＹＶ●●。１守》爹孛ｋ《冬、＆争６、≮氐孛苦护。’护＼‘《铲’毋：’毒《’《’铲铲＋《０’铲‘铲．４图１２左线盾构下穿隧道中心线上方处底板变形示意（单位：ｍｍ）［１１］李晓华．隧道施工扰动下黄土古滑坡复活机制及治理—［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１５（５）：９５９８．［１２］许领．泾阳南塬黄土滑坡类型与发育特征［Ｊ］．地球科—学（中国地质大学学报），２０１０，３５（１）：１５５１６０．［１３］谢明魁，赵峰，刘永柄．ＧＤＴ高分辨率地质探测仪在工∥程勘查中的应用［ｃ］中国地球物理学会第十二届学术年会论文集．北京：中国地球物理学会，１９９６：１１３．‘”“”－。｝一＋一＋一＋一＋一＋一＋＋一＋＋一＋一＋一＋一＋一＋一＋一＋－－＋－一－＋－一＋一＋＋－＋一＋・盾构右线隧道于２０１６年１０月２日通过此地段，左线隧道于２０１７年１月１９日通过此风险源地段。基于设计软件不同工况模拟施工分析的基础上，以监测数据作为保障，此区段隧道顺利施工完成。经实测，地下结构底板变形得到有效控制，最大隆起量为７．４ｍｍ，符合规范要求。４．２隧道穿越家居广场段隧道掘进效果家居广场依据计算分析结果进行加固后，盾构‘通过家居广场过程中严格按照实施力案，盾陶掘进过程中严格按照制定的盾构掘进参数，在穿越过程中平均每天掘进１０环管片共计７ｄ顺利通过家居广场。该家居广场段盾构区间拼装质量良好，无渗漏水现象，成形隧道（见图１３）结构未发生上浮现象，满足规范及设计要求。５结论与探讨图１３盾构隧道下穿家居广场处成形隧道现场（１）盾构穿越建构（筑）物过程前，根据穿越建构（筑）物基础和穿越处地层情况，选择合适的理论分析模型对穿越工况进行分析，依据分析结果采取有效的施工措施对后续顺利穿越很有指导意义。（２）盾构掘进参数依据模拟分析结果进行优化后，实际掘进过程中以监测数据进行动态控制，有效控制了建（构）筑物的变形，确保盾构隧道质量，对今后类似工程施工具有一定的借鉴意义。参考文献［１］潘团结．盾构隧道施工诱发地下建筑物灾变分析［Ｊ］．—铁道建筑技术，２０１７（ｓ１）：２９１２９３．［２］彭坤，陶连金，高玉春，等．盾构隧道下穿桥梁引起桩基变位的数值分析［Ｊ］．地下空间与工程学报，２０１２，８—（３）：４８５４８９．［３］苏东，王德胜，幸智军，等．机场线盾构隧道下穿桥梁—接近施工沉降控制［Ｊ］．施工技术，２００８，３７（９）：６７６８．７８．［４］许世伟，杨慧林．盾构隧道施工对临近市政桥梁影响—的数值分析［Ｊ］．铁道标准设计，２００９（１０）：５４５６．［５］郑世兴．盾构法隧道穿越在用桥梁桩基础施工技术—［Ｊ］．地下空间与工程学报，２００９，５（ｓ２）：１６１９１６２３．［６］李幸发．广州地铁广佛线盾构隧道穿越桥梁桩基施工—技术［Ｊ］．隧道建设，２０１３，３３（９）：７９１８００．［７］徐前卫，朱合华，马险峰，等．地铁盾构隧道穿越桥梁下方群桩基础的托换与除桩技术研究［Ｊ］．岩土工程—学报，２０１２，３４（７）：１２１７１２２６．［８］赵立锋．土压平衡盾构到达钢套筒辅助施工接收技术—［Ｊ］．铁道标准设计，２０１３（８）：８９９３．［９］杨林．地铁盾构隧道下穿既有铁路加固方案数值分析—［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１７（３）：７８８２．［１０］冯永生．浅埋小净距隧道下穿城市快速路施工技术—［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１７（１Ｉ）：９２９５．［１１］李乾，于海亮．北京地铁小间距浅覆土平行盾构隧道—施工技术［Ｊ］．施工技术，２０１２，４１（１）：７８８３．［１２］张庆贺，王慎堂，严长征，等．盾构隧道穿越水底浅覆土施工技术对策［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００４—（５）：８５７８６１．２３０铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１８Ｃ增１ｌ万方数据