滑坡的调查和监测

地球物理勘探工作是滑坡灾害勘查工作中的重要组成部分。地球物理方法在一定的程度上可用来查明滑坡的分布范围、形成的地质条件及滑坡体的范围和结构，可快速大面积地了解滑坡灾害的地质背景，从而为监测网点布设和治理工程设计提供有用的信息。部分方法可用来监测滑动的过程，并且对突发性的滑动作出预警。

11.2.1.1 地球物理方法

从目前国内外滑坡地质调查的应用现状来看，常用的滑坡地球物理勘探方法有:浅层高分辨率(反射、折射)地震勘探方法、探地雷达、音频大地电场法、激发极化法、地面甚低频电磁法(VLF法)、电测深法、自然电场法、高密度电阻率法、充电法、微重力法、微动法、声波测井法和天然放射性法(即α径迹测量、静电α卡法、α杯法和测氡(Rn)法)和无线电波透视法等。

一般来说，滑坡的产生和发展与地下水及降雨、地表水下渗等关系最为密切。水对滑坡的作用主要表现为增加滑坡体的容重，降低滑坡体中滑动带的抗剪强度等。由于水的作用，使滑坡体内的岩石物性(电阻率和地震波速)均与未经破坏的岩石物性存在着明显的差异。因此，利用电阻率法和地震方法可以大致圈定滑坡体的范围、确定滑动面的深度和形状及查明滑坡区地下水的分布等。当滑坡体含水甚微弱或呈干燥状态时，一般采用浅层高分辨率反射地震勘探方法。

天然声辐射和电磁辐射测量用于监测岩石(或土壤)的破坏过程。有关的研究表明，岩石在发生破坏过程中会产生声辐射和电磁辐射。利用射气测量可评价边(斜)坡的稳定性、圈定滑坡体的范围以及监测滑坡过程的动态变化。滑坡本身是一种现代地动力作用过程造成的结果，其应力状况的变化会导致射气场的异常变化。有关的测量结果表明，在滑坡地区射气场一般起伏很大，最高与最低浓度之间可相差8～12倍，并且存在着带状异常和簇状异常，异常的走向以垂直斜坡倾向为主。滑坡体本身对应于射气场偏高的部位，但在不同地区，射气浓度可能很不一样，这种差别主要是由于滑坡的发展阶段及所处的构造、地动力环境不同造成的。在同一滑坡体的不同部位射气浓度亦不相同，靠近滑坡轴部平均射气浓度比在滑坡的边缘部分高，在活动滑坡上这一点表现尤为明显。

探地雷达以其分辨率高、对电导率变化和水具有极强的敏感性为特点，是确定基岩中裂隙、节理和层理的有效手段。在采石场和露天采矿场，应用探地雷达成功地填绘出岩石内裂隙的分布及其连续性，这对评价边坡稳定性是至关重要的。

当滑坡规模大、成灾地质条件复杂时，可采用综合地球物理方法。如钻孔交叉地震法与深部钻孔交叉地震折射法，地震反射剖面与声波测井剖面等，并用钻孔验证。

11.2.1.2 滑坡调查的实际应用

(1)圈定滑坡体的范围并确定滑动面的深度

在滑坡区，岩石天然结构受到破坏，矿物组分也发生变化，含水量和孔隙水含盐度增大。因此，滑坡体内岩石的电阻率和地震波速明显低于滑坡体外未经破坏岩石的电阻率和地震波速。由于滑坡体内外的电阻率和地震波速变化明显，故可借助电阻率测量和地震测量来圈定滑坡体的大致分布范围并确定出滑动面的深度。美国、苏联利用这两种地球物理方法均取得了较好的效果。

图11.1为伏尔加河谷滑坡区的一条剖面。地电剖面的上部是由较干燥的滑坡沉积物组成，电阻率为20Ω·m。第二层为滑坡体的主体，其特征是含水量增高(达34%～37%)，因而显著降低，为4～5Ω·m。第三层是未受滑坡影响的泥质岩石，其含水量为25%～28%，值与地面电阻率ρ₁相当。根据测量结果，在滑坡体内电阻率测深曲线一般为H型(ρ₁>ρ₂<ρ₃)，而在滑坡体以外曲线类型发生了变化。据此可以圈定滑坡体的范围并确定滑动面的深度。这一测量结果所反映出的规律具有普遍的意义。在美国加利福尼亚南部一深切河谷的沿岸进行了电阻率和地震折射波综合测量，也证明了这一规律。

图11.1伏尔加河谷滑坡区地电剖面

俄罗斯一直比较重视利用射气测量来研究滑坡。从20世纪80年代到现在都有文献报道这方面的成功实例。莫斯科地质勘探学院曾利用射气法对沃里斯克西南伏尔加河右岸一片计划进行建筑的滑坡区进行了研究。结果显示，滑坡区内岩石Rn浓度平均比未扰动岩石的Rn浓度高5倍。调查表明整个滑坡地区并非一个整体，而是由9个滑坡体组成的，彼此之间的界线为Rn和Tn异常带。由于不同滑坡体的滑动速度可能不同，因此建议建筑物都设计在单个滑坡体范围内，对这个地段或滑坡体采取防治措施。

(2)探测滑坡区的含水状况(层位水位等)

滑坡的形成与地形坡度、地层岩性、地质构造等因素有关。有时坡度虽小，但土质疏松或岩石是硬度较小的页岩或泥岩，特别是坡面与岩层面平行时，也容易产生滑坡。当降水渗入土层或岩层时，在浮土与基岩界面或岩石中间的界面上，往往形成一种易于滑动的泥化层，日积月累，特别在大雨后就易形成滑坡。另外，滑坡的地下水分布与补给，特别是对岩石滑坡、堆积层滑坡而言，一般是由其所处的地质构造和地层岩性条件所决定。因为构造条件和地层岩性控制着地下水运动、相互补给的途径，如断裂带、裂缝带的透水性和导水作用都较好。滑坡区内由于滑坡体物质与基岩顶面存在着明显的透水性差异，因而大量的地下水可沿着基岩顶面活动，尤其是基岩顶面的沟槽适宜于地下水的汇集。

由此可见，地形、地层岩性和地质构造是滑坡形成的前提条件，而地下水的活动是其诱发因素。利用地球物理方法可以了解地下水的分布、作用，这对预测滑坡以及采取防滑措施有着重要的意义。

地球物理方法可用来确定地下水位及其随时间的变化。一般可采用电测深法、地震折射法、甚低频法等。在一些滑坡地质断面上，由于粘土层的存在限制了用电法测地下水的深度，因此往往使用地震折射法。饱水与非饱水岩石的纵波波速之比往往与岩性、孔隙度有关，但通常大于1.4，通过重复地震测量，可以了解最大和最小降雨量期间的水位变化，将不同时间绘制的地下水位等值线图进行对比，可以评价地下水位变化的动力学特征。

(3)监测滑坡的发展过程

滑坡在孕育和发展过程中，往往会导致岩体位移、应力集中而引发岩体产生微破裂，从而导致声辐射。除了常规的监测技术外，声辐射技术、微动观测也能用于监测滑坡的发展过程。

在日本中部被第三纪沉积物覆盖的许多地区滑坡频繁发生，已采用了各种方法来查明滑坡产生的机制。其中的方法之一是微动观测法，该方法通过微动观测，求出质点运动的频谱及轨迹，以此确定地下地质结构的颤振特性和变化过程，从而观测滑坡的移动。

直接观测滑坡物质的移动方向和速度对评价斜坡的稳定性和监测滑坡的发展是很必要的。为此可采用地球物理方法监测人工和天然基准点。例如，可以把永久磁铁放在滑坡体内的钻孔中，它所引起的磁异常最大值应超过测量精度的5～10倍，钻孔的布线应垂直滑坡方向，井口的平面位置与高程同滑坡体外基岩上的固定大地测量基准点联测。磁铁在地面投影位置的测量精度为0.1～0.15m，对磁铁位置进行重复测量，周期长短要考虑使移动的距离为测量位置精度的2～3倍。把不同时期所测的磁异常场图加以对照，就可以确定移动的方向和距离，进一步可求出移动的速度。作为天然基准点，可利用滑坡体内长期存在的不均匀体，其物性与围岩有明显差别，如视电阻率和自然电位局部异常(岩相的变化、水分的增多等)以及局部磁异常(如滚石、粘土透镜体)。