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1、第27卷第5期物 探 与 化 探Vol.27,No.52003年10月GEOPHYSICAL&GEOCHEMICALEXPLORATIONOct.,2003地球物理方法在地质灾害勘查中的应用杨进,武炜(中国地质大学,北京 100083)摘要:结合实例介绍了探地雷达、电法及地震勘探等方法在地质灾害中的应用效果,对其它方法如声波检测技术、重力测量及氡气测量等方法在地质灾害勘查中的应用进行了简要总结,并提出了目前地质灾害勘查中存在的一些问题。关键词:地球物理方法;地质灾害勘查;探地雷达;电法勘探;地震勘探中图分类号:P631 文献标识码:A 文章编号:1000-8918(200
2、3)05-0333-05 地质灾害是自然灾害的主要类型之一,常见的勘测地下介质的某些物理特性(密度、磁化率、电阻有斜坡岩土体地质灾害(崩塌、滑坡、泥石流),地面率、自然电位、弹性、介电常数、放射性和地温等)的变形地质灾害(地面沉降、地面塌陷、地裂缝),矿井差异,探测的可靠性主要也取决于目标与周围环境地质灾害(地下采空区、煤层自燃、煤与瓦斯突出、岩物理特性的对比度、目标的埋深及盖层的特性等。爆、陷落柱),特殊岩土工程病害(膨胀土、盐渍土、软并且物探方法与钻探等方法比较,具有工效高、成本土、冻土、红土、砂土),土地荒漠化地质灾害(沙质荒低、装备轻便并且能够快速提供大面积的综合资料漠
3、化、水土流失、土地盐渍化、工矿型荒漠化),地下等优点。水资源恶化,水土环境异常,海岸带地质灾害(海水1.1探地雷达入侵、海岸侵蚀)等类型。中国是世界上地质灾害最探地雷达(简称GPR)是20世纪70年代发展为严重的国家之一。据统计,我国每年因地震、崩起来的一种用于确定地下介质分布的广谱电磁法。塌、滑坡、泥石流、地面沉降、矿山地质灾害和土地荒自80年代末90年代初以来,随着信号处理技术和漠化等灾害造成的直接经济损失高达840亿元人民电子技术的飞速发展,探地雷达在技术装备上有了币,由于地质环境的恶化而引发或加重的其它自然突破性的进展,大大扩展了该方法的应用领域。目灾害所造成的间接损失更
4、是无法估算。因此,依靠前,探地雷达的应用已拓展到矿产勘查、环境工程、现代科学技术,多学科、跨部门联合攻关,全面、系水文工程、城建工程、路桥、涵隧工程、水利水电工统、深入地开展地质灾害研究对保护人民生命财产程、浅水水域工程、地质工程、考古调查、无损检测、安全,减轻地质灾害损失,实现社会、经济的持续发桩基或混凝土检测等众多领域。任何地质灾害的发展具有非常重要的意义。生都会在介质(土壤、岩层等)中留下痕迹,即通常的近50年来,地球物理技术的应用范围得到了迅介质界面,如地裂缝留下的裂隙、活动断裂留下的破速的扩展。在地质灾害的监测、预报和防治工作中,碎带、滑坡留下的滑脱面以及塌陷留下的地穴
5、或陷地球物理方法发挥了巨大的作用。我国在长江三坑等,这些界面两侧介质的物性差异很大,致使电磁峡、西气东输、南水北调等国家重点工程中采用地球波穿过该界面时的反射能量发生增减、波形幅值出物理方法配合其它方法进行地质灾害勘查,均取得现明显变化,据此可解释出该界面的准确位置及大[3]了较好的效果。致形态等相关信息。探地雷达可用于勘查岩溶塌陷、地裂缝、滑坡、活动断裂、孤石体及小型不良地1 地球物理方法在地质灾害勘查中的应用质体、地下洞室、煤田自燃区、陷落柱、多年冻土等地地质灾害地球物理勘查,从基本原理来说仍是质灾害。收稿日期:2003-05-20基金项目:国家自然科学基金项目资助(4007
6、4027)·334·物 探 与 化 探27卷 [1]原煤层一般表现为反射波相位连续;而部分氧化煤1.1.1 岩溶塌陷勘查探地雷达在岩溶塌陷勘查中具有较大的优势。(残留煤)表现为串珠状,煤厚减少;完全氧化煤则经图1给出某岩溶探测工区中经钻探验证的雷达剖过较充分的自燃,剖面上显示仅剩很薄或不清晰的面。从图中可看出溶洞雷达图像的特点是被溶洞侧煤层层位。图中原煤层分层特征明显,而完全氧化壁的强反射所包围的弱反射空间,溶洞底界面的反煤无明显反射界面,燃残留煤则界于二者之间。射则不太明显,当溶洞为空气或充水时,洞体内雷达波几乎是没有反射的,当溶洞充填了物质时,则可见一组较短周期的细密的弱反射
7、。溶蚀裂隙与溶洞并无本质上的区别。当溶蚀裂隙扩大到一定程度时便成为溶洞,当溶蚀裂隙仅仅是充水裂隙时,由于周围岩石破碎、充水,因此在裂隙上形成雷达波的强反射,因此在雷达图像中可见到土层下部雷达波同相轴的错乱。[2]图2 煤层自燃区雷达探测图像及解释1.2电法勘探电法勘探是当前国内外地质调查、找矿、找水和解决岩土工程问题的重要勘探方法。它利用岩(矿)石间电磁学性质及电化学性质的差异,通过观测和研究人工建立的或天然存在的电磁场空间和时间分布规律,来勘查地质目标和解决地质问题。在地质[1
