滑坡调查

如题所述

滑坡是一种常见的地质灾害。所谓滑坡是指天然斜坡和人工边坡在岩土体重力、水、地震力及其他因素作用下,突然或逐渐地发生断裂并向下滑动的过程与现象。它常发生在铁路、露天采矿(石)场的边坡和人工水库、自然水系的边岸。

一般说来,边坡的物质构造和结构是造成滑坡的内在因素,而重力和水的作用则是引起滑坡的外因,水有时起重要作用。为有效地评价滑坡的危害,需了解滑坡体的构造和成分,各岩土层的状态、特征(如厚度、含水量)及地下水的状况,并利用钻孔测定地下水的流速、流向等。

对滑坡的研究表明,滑坡体、滑动面(其厚度较大时形成滑动带)、滑坡床在物质构成、物质结构、孔隙度、含水率方面均有显著差异,从而造成其密度、电性、弹性波传播速度等物理参数的种种差异,在地下水位较低的滑坡体上部,土壤受热还导致滑坡体与滑坡床之间出现温度差。这些地球物理特性为用物探方法调查与监测滑坡提供了依据。

在滑坡调查研究中,常用的方法有电测深法、地震法、自然电场法、温度测量法、充电法、放射性测量等。以下列举几种物探方法在滑坡调查中的应用。

1.电法

用电法调查滑坡的地球物理前提是,在滑动带内,岩石已经风化,其天然结构遭到破坏,矿物组分发生了变化。同时,含水量和孔隙水含盐量也增大。这些变化导致滑坡体的岩石电阻率降低(表6-2-2),滑动带的水电阻率可低于研究区地下水平均电阻率的1.5~2倍。

表62--2 岩石电阻率与滑坡体电阻率的比较

(据前苏联高加索里海沿岸和克里米亚的测量资料)

采用的电法主要是电剖面法和电测深法。用电剖面法的目的是探测同一深度上地电断面的视电阻率的水平变化,由低阻异常推断含水量增多的地段和地下水赋存的大致深度,为可能产生滑坡的地区设计地下水排除工程提供依据。

用电测深法的目的是探测测点处不同深度上视电阻率的变化。电测深曲线类型,在滑坡体范围内表现为H 型(ρ1>ρ2<ρ3),在滑坡体外表现为其他类型。由H 型曲线的分布区则可圈定滑坡体的范围。

图6-2-4是对前苏联伏尔加河谷某滑坡的研究结果

王振东,1984。地球物理方法在滑坡调查研究中的应用,国外地质勘探技术,第1期。。由图可看出,电测深曲线普遍为三层的H 型曲线。其解释结果是:第一层由比较干燥的沉积物组成,其视电阻率ρS1=20Ω·m;第二层是滑坡体的主要部分,其含水量(34%~37%)、视电阻率(ρS2=4~5Ω·m)低;第三层是未受滑坡作用的粘土质岩石,其含水量为25%~28%,视电阻率值与第一层的

数量级相当(ρ1=n×10Ω·m)。以上推断结果后为钻探所证实

王振东,1984。地球物理方法在滑坡调查研究中的应用,国外地质勘探技术,第1期。。

图6-2-4 伏尔加河谷某滑坡的地电剖面

(据王振东,1984)

1—现代冲积物;2—含水量增加的滑坡体;3—相对稳定的岩石;4—电测深点

图6-2-5是前苏联加格拉城附近一个滑坡上的电法工作结果。

图6-2-5 加格拉城附近某滑坡视电阻率等值线图

(据王振东,1984)

1—ρS等值线(Ω·m);2—古滑坡边界;3—现代滑坡断壁;4—过分湿润带;5—现代滑坡边界

由图可看出,滑坡的中央部位视电阻率低值异常位置与土壤最大饱和水区相对应,测区西北部视电阻率低值梯度带异常反映了异常处存在一地下水通道,地下水经通道进入滑坡体的中央部位,形成新的滑坡断壁。

2.自然电位测量和温度测量

图6-2-6是用自然电位测量和温度测量研究阿德勒城附近一个小型活动滑坡的结果。由图可看出,由于滑动带内的地下水从滑坡体后缘向滑坡体前缘渗透,在滑坡体位置上出现明显的带状分布的自然电位负异常,负异常极大值大于-10mV。带状负异常中心位置对应着滑坡体的对称轴。沿着带状负异常周围分布的等电位线密集带大致反映了滑坡体的滑动边界。滑坡体前缘出现的负异常是由于滑动带内的地下水渗入断裂后向地面方向渗透所致。

图6-2-6 阿德勒城附近某滑坡自然电位测量和温度测量结果

(据王振东,1984)

1—断层;2—自然电位等值线(mV);3—滑坡体边界;4—等温线(℃)

温度测量证实在滑坡体的中心出现了高温异常,异常值大于31℃。这是因为滑坡体所在地段的地下水位低,表层土壤受热后,其温度容易升高。在滑动带内地下水渗出的地方,即滑坡体周边和坡脚,出现低温异常,温度为23~25℃。根据以上温度测量的等温线特征也可大致划出滑坡体的范围。

通过研究不同时间测得的自然电位曲线和温度曲线的变化特征,可对滑坡动态进行监测。

3.地震法

滑坡体通常沿着滑动面下滑,一般情况下能大体上保持整体性,但在其发生、发展过程中,总是有不同程度的变形和解体,从而使滑坡体内的岩土弹性波传播速度比滑坡床岩土的小。据此,地震法能很好地划分滑坡体与滑坡床,确定滑动面(带)的位置。

图6-2-7是前苏联高加索里海沿岸索契城附近,对某个滑坡进行地球物理研究的结果。该滑坡体由垆姆土组成,下伏风化泥质板岩。

电测深测量结果表明,滑坡由上、中、下三层组成。上层为滑坡体,其岩性为垆姆土,ρS=13~29Ω·m;中层为滑动带,其岩性为风化泥质板岩,ρS=4~6Ω·m;下层为滑坡床,其岩性为未风化泥质板岩,pS=9~12Ω·m。

图6-2-7 索契城附近某滑坡地电、地震剖面

(据王振东,1984)

1—电性界面;2—地震界面;3—视电阻率(Ω·m);4—纵波速度(m/s)

地震勘探结果仅给出一地震界面,该界面把滑坡地段分为两个速度层,第一层包括了滑坡体和滑动带,其波速VP=340~360m/s,第二层为滑坡床的未风化泥质板岩,其波速VP=1360~1400m/s。地震界面位置与用电测深法所给出的电性界面位置大致吻合

王振东,1984。地球物理方法在滑坡调查研究中的应用,国外地质勘探技术,第1期。。

图6-2-8是某铁路滑坡工区的地震勘探结果。测得滑坡体的堆积层波速VP=500~800m/s,滑坡床的板岩波速VP=1500~2000m/s,滑坡带的强风化层波速VP=300~800m/s。由时距曲线可求得滑坡体的厚度,从而确定出了滑动面的深度

王振东,1984。地球物理方法在滑坡调查研究中的应用,国外地质勘探技术,第1期。。

图6-2-8 某铁路滑坡工区地震勘探剖面

(据长春地质学院水文物探编写组,19 80)

图6-2-9 充电法测定滑坡体

(据长春地质学院水文物探编写组,1980)

4.充电法

用充电法可测定滑坡体的滑动方向和滑动速度。其工作方法见图6-2-9。首先,将充电电极,即有导线联接到地面的金属球A1、A2…放置在滑坡体钻孔中的不同深度上,并用土将钻孔填满。另一供电电极C 放在“无穷远处”接地,“无穷远处”的距离为充电电极A 最大埋深的20~50倍。然后,按一定时间间隔测量不同深度的金属充电球在地面引起的电位分布。若滑坡体没有滑动,则不同时间测得的同一深度充电的电位曲线是重合的,相反,若滑坡体有滑动,则在某一深度h上测得的电位曲线较滑动前测得的电位曲线有一个相对位移(图6-2-9),这个深度h反映了滑动面的深度。从电位曲线位移的方向、距离可推断出滑坡体下滑的方向、距离和速度[5]

5.氡气测量

氡气测量可用于填绘滑坡构造,发现已有的和潜在的岩石破碎带,确定滑坡体的范围,研究滑坡过程的动态。

滑坡造成滑坡体本身射气场偏高,但其氡浓度依滑坡所处的发展阶段和构造位置的不同而有不同。如在亚美尼亚的吉里然滑坡区,滑动地段的氡浓度为12~16相对单位;而在相对稳定的地段,其氡浓度为4~7相对单位。在同一滑坡体内氡浓度的水平亦不同,在靠近滑坡体轴部的剖面上,平均浓度要比在滑坡体边部的高,尤其是在活动滑坡上。根据滑坡体边部附近氡气浓度降低的特征,可大致确定滑坡体的范围,根据剖面上锯齿状的浓度曲线特征,可划出滑坡体上的不稳定地段(图6-2-10)

地质矿产部情报研究所,1986。城市物探的某些新方法,地质科技动态,第5期。。

图6-2-10 莫斯科列宁滑坡区氡气测量结果

1—观测剖面和氡气测量曲线(相对单位);2—产生变形的建筑物位置;3—建筑物中产生的裂隙;4—滑坡界线;5—应力集中和解除带的轴

图6-2-11是沿滑坡方向α径迹测量和磁场测量的结果。该滑坡区被潮湿的粘土覆盖,下伏结晶岩,滑坡倾角约40°。由图可看出,在滑坡体上,出现低值的α径迹异常和磁异常,异常范围大致反映了滑坡体的长度

李淑仪,1987。氡测量法在地质工作中的应用,国外地质勘探技术,第4期。。

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