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摘 要：高密度电法在勘察中有着独特的优点，目前在各行业的勘察中已被广泛运用于工程实际中，笔者主要通过现场工程实例，分析了高密度电法在滑坡工程勘察中的应用，对勘察成果进行了研究，为今后高密度电法在工程中的运用提供参考。
关键词：高密度电法；勘察；滑坡
Analysis of application of high-density electrical method in landslide survey
Liu Bin
（xi 'an changqing technology engineering co.， LTD.， shaanxi xi 'an 710018）
Abstract：The high density electric method has been a large number of applied engineering for current investigation in a variety of industries， Because the method has unique advantages. This paper mainly through on-site project example， high density electric method in the landslides engineering investigation of the application is analyzed. A focus on the investigation results of analysis is studied. It will be referenced for future high-density electrical method in engineering application.
Keywords：high-density electrical method； investigation； landslides
0.引言
高密度电法应用技术是近几年发展应用起来的地球物理电法勘探技术，其工作原理与传统的电法勘探基本相同，其地球物理前提是被勘探体中介质的电性差异。通过向被勘探体加入一定电压、电流的直流电，由于被勘探体中介质不同或电性存在差异，致使被勘探体存在电位、电流异常，这种异常经过反演得到被勘探体内部结构。高密度电法技术与传统的电法勘探相比，具有一个排列多电极同时作业、极距根据需要可以加密调整、野外工作效率高、勘探精度高、勘探深度大等优点。
1.工程地质条件
1.1滑坡区地形、地貌
场地地貌属于低山区沟谷斜坡区，河谷横断面呈敞口的“U”字型，河床区地形较开阔平缓，滑坡位于河右（南）岸见图1。
1.2滑坡形态
该滑坡在平面形状呈扇形，立体形态具“圈椅”状，滑坡区各边界比较明显，前缘位于河右岸坡脚处，后缘以坡度明显变陡处为界，左侧以冲沟为界，右侧以冲沟左岸岸坡坡肩为界，滑坡主滑动方向359°，坡度约15°～25°，局部较陡，可达35°，滑坡平均纵长225m，平均横宽400m，滑体厚11.5-13.6m，平均厚12.6m，滑坡体积约113.4万m3，属大型土质滑坡。滑坡于暴雨后产生局部蠕滑，后缘形成错坎高约0.5-1.5m，见横向张裂缝发育，长度可达20m，宽约0.1-0.3m，并在中下部见有泉水出露，前缘出现滑塌，滑坡体目前处于局部蠕动变形阶段。
1.3地质情况
根据钻孔揭露，场地区地层主要由第四系全新统冲洪积层（ ）、第四系全新统滑坡堆积层（ ）、第四系全新统坡洪积层（ ）和奥陶系下统老尖山组（ ）泥灰岩等组成，现分别描述如下：
（1）第四系全新统冲洪积层（ ）卵石：灰色、灰
白色，潮湿-饱和，稍密-中密，颗粒组成：>200mm，漂石零星分布，含量约10%，粒径一般20-25cm，最大可达45cm，200-20mm 卵石约占50-60%，粒径一般为2-15cm，20-2mm 圆砾约占10%，颗粒成份主要由灰岩、砂岩、花岗岩，中等风化，分选性差，排列混乱，磨圆度一般，呈次圆-次棱角状，形态多呈长椭圆形。充填物主要为粉细砂，含量约占20-30%。
（2）第四系全新统滑坡堆积层（ ）含碎石粉质粘土：
黄褐、褐灰、褐黄色等，稍湿，可-硬塑状，表层为薄层耕植土，含植物根系和碎块石包含物，粉质粘土干强度中等，韧性中等，含铁锰质结核。碎石含量约15-20%，粒径一般2-8cm，局部见块石，粒径约20-25cm，碎块石矿物成分主要为花岗岩、泥岩和灰岩，呈强风化状，局部粘粒含量较重。
（3）第四系全新统坡洪积层（ ）碎、块石：灰白、
灰绿、灰黑、黄褐色等，稍湿，稍密-中密，颗粒组成：>200mm 块石含量约50-60%，粒径一般20-50cm，最大岩芯长度可达85cm，200-20mm碎石约占15-25%，粒径一般2-10cm，20-2mm 角砾约占10%，颗粒成份主要为花岗岩、泥岩、砂岩、灰岩，其中，全-强风化，局部中风化，分选性差，排列混乱，磨圆度差，呈棱角-次棱角状，形态不规则。充填物主要为粘性土，含量约占15-25%。
（4）奥陶系下统老尖山组（ ）泥灰岩：干，矿物成分主要为方解石、白云石及粘土矿物，隐晶质结构，薄～中厚层构造，节理裂隙发育，钙质、泥质胶结，含铁锈蚀，泥灰岩中发育较多蜂窝状孔洞。
2.高密度电法
2.1地球物理特征
经现场测试和前人资料，场区内各地层电阻率：卵石 >泥灰岩>含碎石粉质粘土>碎、块石，场区内各地层电阻率有一定差异，具备开展高密度电法的基础，为查明下伏基岩的空间变化提供了地球物理特性基础。 2.2工作布置
勘察区内地层较为单一，本次物探工作布置四条高密度电法勘探线（W1-W1'剖面、W2-W2'剖面、W3-W3'剖面、W4-W4'剖面），具体位置见图2。
1.3工作原理及方法技术
高密度电阻率法是一种结合了直流电阻率测深法和直流电阻率剖面法的物探方法。它是一种阵列勘探方法，也称自动电阻率系统，是直流电法的发展，其功能相当于四极测深与电剖面法的结合。通过电极向地下供电形成人工电场，其电场的分布与地下岩土介质的电阻率的分布密切相关。
图3 高密度电法电极滚动和二维剖面记录数据排列示意图
图3高密度电法电极滚动和二维剖面记录数据排列示意图测量时，M 不动，A、N、B 逐点从两边向M 移动，直到A 到达M 前一个电极，得到一条滚动线；接着M 向右移动一个电极间距，A、N、B 逐点从两边向M 移动，得到另一条滚动线；依次类推（如图3），通过对地表不同部位人工电场的扫描测量，得到视电阻率断面图像。这样，由此来了解地下介质视电阻率ρs的分布，根据岩土介质视电阻率的分布推断解释地下地质结构。
本次高密度电阻率法勘探使用仪器为国产WGMD-3型高密度电阻率法测量系统。高密度电阻率法电极间距为5m，电极总数为60根，采用温纳装置，供电电压270V。
3.物探工作成果
3.1资料分析及解释
室内对野外采集高密度数据的进行回放，根据长期工作经验，将数据无飞点和虚假异常（如八字形、捺形等）的原始数据视为优良原始数据；数据飞点和虚假异常点个数小于数据总点数的5%，视为合格数据；数据飞点和虚假异常点个数大于数据总点数的5%，视为不合格数据。对不合格数据作报废处理，并找出原因，重新作业或建议采用其他勘探手段。
本次物探高密度电法野外数据无飞点和虚假异常，均为优良数据。高密度数据反演计算采用RES2DINV 高密度电法反演软件。反演处理主要包括：建立初始的二维地电模型、进行地形校正、选择反演参数（阻尼系数、迭代次数、收敛极限）等，最终获得地电断面模型，用于地质解释。
高密度反演模型中横坐标代表距离（单位米），纵坐标代表的是海拔高程（单位米）。图中彩色分级是电阻率的分级数据，按电阻率从高到低的变化规律，分别赋于紫色→红色→黄色→浅蓝色→蓝色→深蓝色变化。在资料分析，是根据电阻率值变化及相对值、等值线的形态等因素推断解释地下地质结构。
3.2物探成果
依据各剖面反演成果图，结合区域地质资料对整个测区的物探资料进行综合解释，各剖面的综合成果图见附图。各剖面解释结果如下：
3.2.1 W1-W1'剖面
根据图4结合地质钻探资料分析如下：测线表层电阻率20-60Ω.m 的电性层推断为含碎石粉质粘土，厚度为6.5-12.0 米；下伏电阻率10-40Ω.m的电性层推断为碎、块石，厚度为26.0-36.0 米；最下层电阻率60-120Ω.m 的电性层推断为基岩，基岩岩性为泥灰岩，基岩顶板埋深为30.5-44.0 米。
3.2.2 W2-W2'剖面
根据图5结合地质钻探资料分析如下：测线表层电阻率20-60Ω.m 的电性层推断为含碎石粉质粘土，厚度为6.3-12.4 米；下伏电阻率10-40Ω.m 的电性层推断为碎、块石，厚度为16.2-44.4 米；最下层电阻率60-120Ω.m的电性层推断为基岩，基岩岩性为泥灰岩，基岩顶板埋深为23.9-53.4 米。
3.2.3 W3-W3'剖面
根据图6结合地质钻探资料分析如下：测线表层平距0-285 米段电阻率20-60Ω.m 的电性层推断为含碎石粉质粘土，厚度为2.7-17.1米；测线表层平距285-370 米段电阻率30-150Ω.m 的电性层推断为卵石土，厚度为17 米左右；下伏电阻率10-40Ω.m 的电性层推断为碎、块石，厚度为35.2-42.7 米；最下层电阻率60-120Ω.m 的电性层推断为基岩，基岩岩性为泥灰岩，基岩顶板埋深为36.7-53.9 米。
3.2.4 W4-W4'剖面
根据图7结合地质钻探资料分析如下：测线表层电阻率20-60Ω.m 的电性层推断为含碎石粉质粘土，厚度为6.5-20.5 米；下伏电阻率10-40Ω.m 的电性层推断为碎、块石；最下层电阻率60-120Ω.m 的电性层推断为基岩，基岩岩性为泥灰岩，基岩顶板埋深为46.2-53.7 米。
4.结论与建议
4.1结论
通过本次物探工作，得到以下结论：
（1）基本查明了滑坡体第四系松散覆盖层厚度，厚度为20.5-53.9 米。
（2）基本查明了滑坡体基岩起伏和埋深。
4.2建议
（1）物探断面是依据地层电性特征解释而得，所以物探断面并不全等同于地质断面。电阻率值并非代表一种岩性，而是多种岩性的综合值，使用时应结合地质资料进行分析。
（2）本次物探勘探严格按照设计物探剖面位置进行，各物探剖面起算点见平面布置图，结算点为物探野外工作布线终点，工作量为实际布线长度，所作物探高密度电法勘探成果图，剖面编号与地质剖面编号一致。
（3）由于工区地形变化太大，部分地段卵石出露，接地电阻偏大，野外数据采集质量受到一定影响，给数据处理的精度带来一定的影响，建议结合地质资料进行使用。
参考文献
[1] 傅良魁.电法勘探教程.地质出版社，1985
[2] 王广仓、董延朋.高密度电阻率法数据的地形改正.地质装备，2008
[3] 杨华、李金铭.电阻率层析成像技术.中国地震，2004
关键词：高密度电法；勘察；滑坡
Analysis of application of high-density electrical method in landslide survey
Liu Bin
（xi 'an changqing technology engineering co.， LTD.， shaanxi xi 'an 710018）
Abstract：The high density electric method has been a large number of applied engineering for current investigation in a variety of industries， Because the method has unique advantages. This paper mainly through on-site project example， high density electric method in the landslides engineering investigation of the application is analyzed. A focus on the investigation results of analysis is studied. It will be referenced for future high-density electrical method in engineering application.
Keywords：high-density electrical method； investigation； landslides
0.引言
高密度电法应用技术是近几年发展应用起来的地球物理电法勘探技术，其工作原理与传统的电法勘探基本相同，其地球物理前提是被勘探体中介质的电性差异。通过向被勘探体加入一定电压、电流的直流电，由于被勘探体中介质不同或电性存在差异，致使被勘探体存在电位、电流异常，这种异常经过反演得到被勘探体内部结构。高密度电法技术与传统的电法勘探相比，具有一个排列多电极同时作业、极距根据需要可以加密调整、野外工作效率高、勘探精度高、勘探深度大等优点。
1.工程地质条件
1.1滑坡区地形、地貌
场地地貌属于低山区沟谷斜坡区，河谷横断面呈敞口的“U”字型，河床区地形较开阔平缓，滑坡位于河右（南）岸见图1。
1.2滑坡形态
该滑坡在平面形状呈扇形，立体形态具“圈椅”状，滑坡区各边界比较明显，前缘位于河右岸坡脚处，后缘以坡度明显变陡处为界，左侧以冲沟为界，右侧以冲沟左岸岸坡坡肩为界，滑坡主滑动方向359°，坡度约15°～25°，局部较陡，可达35°，滑坡平均纵长225m，平均横宽400m，滑体厚11.5-13.6m，平均厚12.6m，滑坡体积约113.4万m3，属大型土质滑坡。滑坡于暴雨后产生局部蠕滑，后缘形成错坎高约0.5-1.5m，见横向张裂缝发育，长度可达20m，宽约0.1-0.3m，并在中下部见有泉水出露，前缘出现滑塌，滑坡体目前处于局部蠕动变形阶段。
1.3地质情况
根据钻孔揭露，场地区地层主要由第四系全新统冲洪积层（ ）、第四系全新统滑坡堆积层（ ）、第四系全新统坡洪积层（ ）和奥陶系下统老尖山组（ ）泥灰岩等组成，现分别描述如下：
（1）第四系全新统冲洪积层（ ）卵石：灰色、灰
白色，潮湿-饱和，稍密-中密，颗粒组成：>200mm，漂石零星分布，含量约10%，粒径一般20-25cm，最大可达45cm，200-20mm 卵石约占50-60%，粒径一般为2-15cm，20-2mm 圆砾约占10%，颗粒成份主要由灰岩、砂岩、花岗岩，中等风化，分选性差，排列混乱，磨圆度一般，呈次圆-次棱角状，形态多呈长椭圆形。充填物主要为粉细砂，含量约占20-30%。
（2）第四系全新统滑坡堆积层（ ）含碎石粉质粘土：
黄褐、褐灰、褐黄色等，稍湿，可-硬塑状，表层为薄层耕植土，含植物根系和碎块石包含物，粉质粘土干强度中等，韧性中等，含铁锰质结核。碎石含量约15-20%，粒径一般2-8cm，局部见块石，粒径约20-25cm，碎块石矿物成分主要为花岗岩、泥岩和灰岩，呈强风化状，局部粘粒含量较重。
（3）第四系全新统坡洪积层（ ）碎、块石：灰白、
灰绿、灰黑、黄褐色等，稍湿，稍密-中密，颗粒组成：>200mm 块石含量约50-60%，粒径一般20-50cm，最大岩芯长度可达85cm，200-20mm碎石约占15-25%，粒径一般2-10cm，20-2mm 角砾约占10%，颗粒成份主要为花岗岩、泥岩、砂岩、灰岩，其中，全-强风化，局部中风化，分选性差，排列混乱，磨圆度差，呈棱角-次棱角状，形态不规则。充填物主要为粘性土，含量约占15-25%。
（4）奥陶系下统老尖山组（ ）泥灰岩：干，矿物成分主要为方解石、白云石及粘土矿物，隐晶质结构，薄～中厚层构造，节理裂隙发育，钙质、泥质胶结，含铁锈蚀，泥灰岩中发育较多蜂窝状孔洞。
2.高密度电法
2.1地球物理特征
经现场测试和前人资料，场区内各地层电阻率：卵石 >泥灰岩>含碎石粉质粘土>碎、块石，场区内各地层电阻率有一定差异，具备开展高密度电法的基础，为查明下伏基岩的空间变化提供了地球物理特性基础。 2.2工作布置
勘察区内地层较为单一，本次物探工作布置四条高密度电法勘探线（W1-W1'剖面、W2-W2'剖面、W3-W3'剖面、W4-W4'剖面），具体位置见图2。
1.3工作原理及方法技术
高密度电阻率法是一种结合了直流电阻率测深法和直流电阻率剖面法的物探方法。它是一种阵列勘探方法，也称自动电阻率系统，是直流电法的发展，其功能相当于四极测深与电剖面法的结合。通过电极向地下供电形成人工电场，其电场的分布与地下岩土介质的电阻率的分布密切相关。
图3 高密度电法电极滚动和二维剖面记录数据排列示意图
图3高密度电法电极滚动和二维剖面记录数据排列示意图测量时，M 不动，A、N、B 逐点从两边向M 移动，直到A 到达M 前一个电极，得到一条滚动线；接着M 向右移动一个电极间距，A、N、B 逐点从两边向M 移动，得到另一条滚动线；依次类推（如图3），通过对地表不同部位人工电场的扫描测量，得到视电阻率断面图像。这样，由此来了解地下介质视电阻率ρs的分布，根据岩土介质视电阻率的分布推断解释地下地质结构。
本次高密度电阻率法勘探使用仪器为国产WGMD-3型高密度电阻率法测量系统。高密度电阻率法电极间距为5m，电极总数为60根，采用温纳装置，供电电压270V。
3.物探工作成果
3.1资料分析及解释
室内对野外采集高密度数据的进行回放，根据长期工作经验，将数据无飞点和虚假异常（如八字形、捺形等）的原始数据视为优良原始数据；数据飞点和虚假异常点个数小于数据总点数的5%，视为合格数据；数据飞点和虚假异常点个数大于数据总点数的5%，视为不合格数据。对不合格数据作报废处理，并找出原因，重新作业或建议采用其他勘探手段。
本次物探高密度电法野外数据无飞点和虚假异常，均为优良数据。高密度数据反演计算采用RES2DINV 高密度电法反演软件。反演处理主要包括：建立初始的二维地电模型、进行地形校正、选择反演参数（阻尼系数、迭代次数、收敛极限）等，最终获得地电断面模型，用于地质解释。
高密度反演模型中横坐标代表距离（单位米），纵坐标代表的是海拔高程（单位米）。图中彩色分级是电阻率的分级数据，按电阻率从高到低的变化规律，分别赋于紫色→红色→黄色→浅蓝色→蓝色→深蓝色变化。在资料分析，是根据电阻率值变化及相对值、等值线的形态等因素推断解释地下地质结构。
3.2物探成果
依据各剖面反演成果图，结合区域地质资料对整个测区的物探资料进行综合解释，各剖面的综合成果图见附图。各剖面解释结果如下：
3.2.1 W1-W1'剖面
根据图4结合地质钻探资料分析如下：测线表层电阻率20-60Ω.m 的电性层推断为含碎石粉质粘土，厚度为6.5-12.0 米；下伏电阻率10-40Ω.m的电性层推断为碎、块石，厚度为26.0-36.0 米；最下层电阻率60-120Ω.m 的电性层推断为基岩，基岩岩性为泥灰岩，基岩顶板埋深为30.5-44.0 米。
3.2.2 W2-W2'剖面
根据图5结合地质钻探资料分析如下：测线表层电阻率20-60Ω.m 的电性层推断为含碎石粉质粘土，厚度为6.3-12.4 米；下伏电阻率10-40Ω.m 的电性层推断为碎、块石，厚度为16.2-44.4 米；最下层电阻率60-120Ω.m的电性层推断为基岩，基岩岩性为泥灰岩，基岩顶板埋深为23.9-53.4 米。
3.2.3 W3-W3'剖面
根据图6结合地质钻探资料分析如下：测线表层平距0-285 米段电阻率20-60Ω.m 的电性层推断为含碎石粉质粘土，厚度为2.7-17.1米；测线表层平距285-370 米段电阻率30-150Ω.m 的电性层推断为卵石土，厚度为17 米左右；下伏电阻率10-40Ω.m 的电性层推断为碎、块石，厚度为35.2-42.7 米；最下层电阻率60-120Ω.m 的电性层推断为基岩，基岩岩性为泥灰岩，基岩顶板埋深为36.7-53.9 米。
3.2.4 W4-W4'剖面
根据图7结合地质钻探资料分析如下：测线表层电阻率20-60Ω.m 的电性层推断为含碎石粉质粘土，厚度为6.5-20.5 米；下伏电阻率10-40Ω.m 的电性层推断为碎、块石；最下层电阻率60-120Ω.m 的电性层推断为基岩，基岩岩性为泥灰岩，基岩顶板埋深为46.2-53.7 米。
4.结论与建议
4.1结论
通过本次物探工作，得到以下结论：
（1）基本查明了滑坡体第四系松散覆盖层厚度，厚度为20.5-53.9 米。
（2）基本查明了滑坡体基岩起伏和埋深。
4.2建议
（1）物探断面是依据地层电性特征解释而得，所以物探断面并不全等同于地质断面。电阻率值并非代表一种岩性，而是多种岩性的综合值，使用时应结合地质资料进行分析。
（2）本次物探勘探严格按照设计物探剖面位置进行，各物探剖面起算点见平面布置图，结算点为物探野外工作布线终点，工作量为实际布线长度，所作物探高密度电法勘探成果图，剖面编号与地质剖面编号一致。
（3）由于工区地形变化太大，部分地段卵石出露，接地电阻偏大，野外数据采集质量受到一定影响，给数据处理的精度带来一定的影响，建议结合地质资料进行使用。
参考文献
[1] 傅良魁.电法勘探教程.地质出版社，1985
[2] 王广仓、董延朋.高密度电阻率法数据的地形改正.地质装备，2008
[3] 杨华、李金铭.电阻率层析成像技术.中国地震，2004