岩石边坡滑移失稳的地球物理响应特征.pdf

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1、第24卷第4期对{}IVo1．24．NO．42010年8月MINERALRES0URCESANDGEOLOGYAug．，2010岩石边坡滑移失稳的地球物理响应特征①张玉池h，温佩琳，张兆京(1．桂林矿产地质研究院，广西桂林541004；2．中南大学，湖南长沙410083)摘要：根据边坡滑移失稳的地球物理模型，研究了岩石边坡失稳的电阻率、瑞利面波基阶模的相速度、波数等响应特征，揭示了边坡从稳定一失稳演化过程的电阻率、瑞利面波基阶模频散特征变化规律，从而实现了边坡失稳的电阻率、瑞利面波基阶模相速度、波数响应特征的提取。这些特征信息的获得为利用电法勘探方法、瑞利面波法探测岩石边坡失稳

2、的滑动面或结构面位置提供了依据，同时为实时观测，预测预报岩石边坡失稳提供了理论支撑。关键词：边坡失稳；地球物理模型；电阻率响应特征；瑞利面波频散响应特征；预测预报中图分类号：P631．322文献标识码：A文章编号：1001—5663(2010)04-o368一O60前言速度分别为：』D2—1、Vs2—1，／02-2~Vs2—2，P2—3、Vs2—3，该层各段的物性关系是在主滑移段的横波速度、电阻率最边坡是自然或人工形成的斜坡，是人类活动中最低，牵引段一边次之，抗滑段一边则最高，即有Pz-z

3、一，也是工程建设中最常见的工程形式。边坡失稳(滑坡)是自然灾害的一个主要类型[1q]，现已成为研究的热点。以前，利用地球物理勘探方法，只用于对边坡滑移失稳的滑动界面或结构面探测[4叫引。本文以新的边坡失稳地球物理模型为基础，对岩石边坡滑移失稳的电阻率、瑞利面波基阶模相速度、波数等地球物理场响应特征进行研究。通过研究认为，地球物理勘探方法不仅能探测边坡滑移失稳的滑动界面或结构面，而且还能评价边坡的稳定图1边坡失稳的地球物理计算模型性，对边坡失稳进行综合预测预报。Fig．1Geophysicalmodelofslopeinstability1边坡失稳的地球物理计算模型根据边坡失稳地

4、球物理模型，计算模型参数设计如下：上层厚度为lOm，电阻率1000(12·m)，横波速根据边坡失稳演化的地球物理特征，以及边坡的度s取880m／s，下层厚度为o。，电阻率1000(Q·工程地质特性和地球物理特性，提出新的边坡失稳的m)，横波速度s3取880m／s，把第二物性层分为三段，地球物理模型。此模型把边坡物性层分为三层，第一其中：抗滑段的电阻率ID：一在1o0～300gl·m之间变层、第三层为物性如弹性波速度、电阻率相对高的地化，横波速度s一在lO0~240m／s之间变化，而主滑层，第二层为物性均匀变化层，该层相对上下层，其弹段的电阻率P2-2在100"-25012·m之

5、间变化，横波速性波速度、电阻率较低。为了研究方便，把第二物性层度一。在lO0~200m／s之间变化，牵引段P一s的电阻分为三段，每段的物性是均匀的，各段分别对应抗滑率在10O～3oOQ·m之间变化，横波速度s：一s在i00段、主滑段、牵引段，各段的物性参数如电阻率、横波~--240m／s之间变化，厚度为3．Om。具体见表1。①收稿日期：2010—03一Ol作者简介：张玉池(1963一)．男，湖南辰溪人。教授级高级工程师，博士，一直从事工程物探、工程检测、岩土工程等工作。368表1模型参数表Table1Listofmodelparameters2岩石边坡失稳的地球物理响应特征p。

6、一。开始下降，说明抗滑段发生了应变，预示边坡开始“失稳”。随着第二层电阻率的减少，在图2一c视电2．1电阻率响应特征阻率等值线断面图上，倾斜、拉长椭圆形条带状低阻异常更为明显，视电阻率异常极小值下降到51612·根据边坡失稳地球物理模型以及表1中的参数，利用有限元法进行正演计算[1，研究边坡失稳的电m，异常中心的深度在19m左右。视电阻率54012·m场响应特征。依据各模型的计算结果分别绘制等值线和60012·m的等值线呈椭圆形，其长轴在水平面的断面图(见图2)。图中X表示为水平距离，单位(m)；投影位置分别在40~84m、40～1lOm之间，长短轴比H表示为极距(AB／2)，

7、单位(m)，图2一a～f分别是分别为0．28、0．21。地电模型①～⑥的视电阻率等值线断面图。在模型④中，第二层各段的电阻率为：p。～=在地电模型①上，第二层各段的电阻率取为p一200g~·m，p2—2—13012·m，P2—3—1800,·m。随着第一300,0,·m，p2—2=25012·m，p2—3=300D．·m。由于二层电阻率的减少，在图2一d视电阻率等值线断面图上，倾斜、椭圆形条带状低阻异常更进一步拉长，视雨水、地表水渗透，使得电阻率Pz-a开始下降，电阻率p。一、P2-a不变，