基于高密度电法的水库滑坡土体电阻率试验研究

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滑坡是一种严重威胁人类生产、生活的多发性地质灾害,其中地下水是诱发滑坡变形破坏的主要因素之一,快速准确测量坡体内部水分分布及其迁移特性对边坡的监测预警及防治具有重要意义。高密度电阻率成像法是基于岩土介质电性差异的一种全面、无损、快速的检测方法,被广泛应用于堤防隐患探测、滑坡体地下水探测等方面。由于岩土体的电阻率受自身矿物类型、孔隙结构、孔隙液成分、测量温度和测量技术方法等众多因素的影响,其电阻率特性较为复杂。本文系统开展滑坡土体电阻率多因素试验研究,建立电阻率模型,为高密度电法在滑坡体含水率反演分析中提供参考。主要研究成果如下:(1)通过开展室内试验研究了温度、孔隙率、饱和度等对滑坡土体电阻率的影响,结果表明,滑坡土体电阻率随温度、含水率、饱和度的增加而减小,随孔隙率的增加而增大;电阻率与饱和度、含水率以及温度之间存在显著负相关,基于试验结果建立了考虑饱和度、孔隙率、温度的电阻率模型。(2)为研究孔隙液成分对滑坡土体电阻率的影响,对三峡库区白家包滑坡土体浸出液和附近江水进行了离子类型及浓度检测,并在此基础上设计试验方案研究了孔隙液为6种盐溶液时的导电特性及其对滑坡土体电阻率的影响规律,结果表明盐溶液电阻率受温度和浓度影响较大,受盐溶液种类影响较小;滑坡土体电阻率受盐溶液浓度和温度影响较大,受盐溶液种类较小。为了考虑盐溶液对土体电阻率的影响,引入修正系数K对前述建立的电阻率模型进行了修正,为进一步精确滑坡土体电阻率模型提供参考。(3)高密度电法在现场使用过程中,其测量方法和参数均会影响电阻率的反演分辨率,通过白家包滑坡现场试验,系统研究了跑极方式、电极间距、供电电压等因素对电阻率成像分辨率的影响,研究结果表明温纳α装置在垂直方向的分辨率优于温纳β装置;而温纳β装置在水平方向上分辨率较温纳α装置高。在温纳α跑极装置下,供电电压增大能增强地电信息的抗干扰能力,使反演结果可信度更高;电极距的增加能显著增强有效探测深度,使得目标探测范围内的地电信息资料更加丰富,提高了反演可信度。基于高密度电法反演结果及现场钻孔信息对电阻率模型进行了验证,验证结果表明,模型计算所得电阻率值与实测值整体误差较小;利用验证后的电阻率模型分析得到了白家包滑坡4条电法测线断面的含水率分布,结果表明优选的高密度电法跑极装置及测量参数和所建立的电阻率模型可以很好的用于滑坡体电阻率测量和含水率反演分析,能为高密度电法在滑坡体含水率测量、监测中的推广应用提供参考。
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