地质灾害勘查的地球物理方法及其发展趋势_郭建强

2003年10月

24卷5期:483-486

地 球 学 报Oct.2003

24(5):483

-486ACTAGEOSCIENTIASINICA

地质灾害勘查的地球物理方法及其发展趋势

郭建强

1,2)

朱庆俊

1,2)

(1)中国地质大学,湖北武汉,430074;

2)中国地质调查局水文地质工程地质技术方法研究所,河北保定,071051)

摘 要 地质灾害的勘查是地质灾害评估、灾害治理方案设计、防治工程实施的重要保证,其中物探技术可以发挥重要作用。近年来,物探勘探技术在此方面的实验研究工作发展迅速,本文对这种新的应用技术进行了简要的综述,以利于地质灾害勘查工作的进一步发展。

关键词 地质灾害 物探 滑坡 岩崩

NewGeophysicalTechniquesforExplorationofGeologicalHazards

GUOJianqiang

1,2)

ZHUQingjun

1,2)

(1)ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan,Hubei,430074;

2)InstituteofHydrologicalandEngineeringGeologyandTechnology,Baoding,Hebei,071051)

Abstract Theexplorationofgeologicalhazardscanguaranteethefulfillmentofsuchtasksasevaluatinggeologicalhazards,drawingupaplanfortacklinghazardsandcarryingoutapreventionandcontrolproject.Thegeophysicaltechniquesplayanespeciallyimpor-tantroleincarryingoutthesetasks.Inrecentyears,thegeophysicaltechniquesfortacklinggeologicalhazardshavebeendevelopedrapidly.Thispapergivesabriefdescriptionofthesetechniques,whichareveryusefulinthehazards-prospectingwork.Keywords geologicalhazards geophysicalprospecting landslide rockfall

区别于天然地震、沙漠化、水土流失等地质灾害现象,人们通常把近期内可直接对人类生命财产、环境造成损失的自然或人为因素引起的地质作用,称为地质灾害。它们包括诸如崩、滑、流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降、海水入侵、库岸塌坍、堤坝渗漏等(段永侯,1993)。它们随着人类改造自然活动的日益加剧和人类生存空间的不断扩展,而对人类的生存和安全构成危险。据统计,中国每年因地质灾害(不包括天然地震)所造成的经济损失可达100亿人民币,约占灾害损失的25%~30%,死亡近千人。因此,如何对各类地质灾害进行科学的评估、有效地预防是广大地质灾害勘探工作者所面临的艰巨任务。

地质灾害勘查强调的是引发灾害的作用,强调对人类构成的潜在危险性。所以,地质灾害的勘查、评价、治理工作与社会经济活动是不可分的。

地球物理勘查技术方法因具有方便,快捷,成本

低,可提供点、线、面的丰富信息等优势,在地质灾害的勘查、评价和防治工作中发挥着独特的作用。它可以提供建立地质灾害模型的基础数据,可以为灾害监测网点的布置、防治工作的设计提供依据。同时为分析成灾机理、进行灾情评估提供有益的信息。

2 地质灾害勘查的地球物理方法

对灾害体进行有目的的勘查是了解、分析灾害和提供灾害治理方案必不可少的工作。由于地质灾害体一般分布范围小、地形复杂、所在区域人口密集、所要探测的目标体尺寸较小,因而给勘查工作带来一定的困难。因此,应用地球物理方法进行地质灾害的勘查需要一些特殊的技术与方法。

地球物理方法对地质灾害体的勘查可以提供3个方面的信息:¹提供灾害体的空间分布、几何形

本文为地质调查项目/物探技术方法在地质灾害勘查中的集成与优化0的部分成果。

改回日期:2002-9-1;责任编辑:宫月萱。第一作者:郭建强,男,1964年生,在读博士生,高级工程师,主要从事水文物探研究。

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态、边界位置等,如地裂缝的展布、滑坡体的厚度、范围、隐伏地面塌陷的位置等;º提供控制灾害体的关键地质要素的特征,如断裂构造、岩溶、洞穴、地下水活动、裂缝发育等;»提供灾害体的一些活动特征,如温度、射气场、重力场的前兆性变化等。

地球物理方法用于地质灾害体的研究仅有二、三十年的时间,但由于其与人类经济活动的密切关系,以及人们对各种灾害体认识的不断提高和地球物理方法的快速发展而获得了迅猛的发展。目前,除一些常规的方法用于地质灾害勘查工作之外,一些新的技术方法大量地投入应用,这不仅极大地丰富了地质灾害勘查的理论和方法,也为地球物理技术的发展提供了一个新的生存空间和发展机遇。2.1 高密度电阻率法

高密度电阻率法是在常规电阻率基础上派生而来,兼具测深与剖面2种特点,装置系数灵活多样,可以针对不同的地质问题选择不同的装置形式。并具有数据量大,携带地质信息丰富和易计算处理等优点。

该方法可应用于对滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂缝、库岸、堤坝渗漏、坍塌、海水入侵的勘查,可以解决诸如滑坡体、泥石流体的分布范围、厚度;地面塌陷、崩塌、库岸坍塌中的岩溶、洞穴的分布以及埋藏特征、充填物性质;地裂缝、崩塌、滑坡、塌陷等的裂缝发育特征;堤坝渗漏中的管涌、蚁穴位置、埋深以及海水入侵的咸水界面和运移特征等。此外,不同时段的电阻率剖面对比结果可以分析滑坡体的含水量变化特征,提供滑坡变化信息(王士鹏,2000;刘传正,2000;朱自强,1999)。2.2 地质雷达

地质雷达是探测浅部土壤和岩石地质特性的一种新技术,其观测方式包括反射剖面模式、共中心点、广角反射和折射模式、透视模式,最常用的是反射剖面模式。通过测定大地中信号速度和衰减情况来确定具有电性差异的特征体的边界及圈定导电异常体。其优势在于:¹对地表和地下条件无任何破坏作用;º可以在各种噪音环境下工作,环境干扰影响小;»具有较大的探测深度(硬岩石中可达50~60m,第四纪土层可达20m以上)和较理想的分辨能力(高频段的分辨率达0.1m量级)。

地质雷达可应用于对滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷和库岸坍塌等的勘查;可以探测滑坡体、泥石流的形态、厚度特征;岩土中的洞穴、断裂、裂缝、陷落(,2.3 瞬变电磁法

瞬变电磁法是通过观测人工电磁激发的二次场时间特征来研究地下电性分布的一种方法。它具有

抗干扰能力强,受地形影响小,不受近地表电性不均匀干扰,工作效率高、对低阻体反映灵敏等特点。根据所解决的问题,可以选择不同的观测方式。该方法可应用于地面塌陷、海水入侵的勘查,可以查明与地面塌陷相关的地下岩溶、洞穴的分布及埋深,确定海水入侵的范围及深部入侵特征等。也可用于堤坝渗漏、滑坡勘查、确定渗漏通道、滑坡体形态等(朱自强,1999;周训等,1997)。2.4 浅层地震

浅层地震方法已广泛应用于工程勘探领域。它利用不同岩层中地震波传播的差异来研究地层结构的变化,具有受环境限制小、分辨率高的特点。可以采用灵活的震源方式和观测方式达到勘查的目的,按研究的地质问题和地震波的不同性质,浅地震方法可分为反射波法、折射波法和透射波法。反射波法为常用方法。

浅层地震法可应用于滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝等灾害的勘查。也可以用于确定滑坡的结构特征,如滑坡体厚度、滑面位置;确定地面塌陷中的岩溶、洞穴分布特征、空间形态;查明地裂缝的分布及错动特征等(唐大荣,1993)。

2.5 面波法(瑞利波法)

面波法(瑞利波法)是一种利用瑞利波的频散特性进行工程地质勘探的新的物探方法。它利用设置在地表的激振器,通过改变激振频率,由两个设置在地面检波器测量不同深度的瑞利波传播速度,从而判别地下不同岩层的弹性特征。与其他物探方法相比,其特点是:¹分辨率高,因为瑞利波的传播速度 …… 此处隐藏：6989字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……