甘肃煤田地质局一四九队 兰州 730020
摘要：滑坡是一中常见的地质灾害，危险性巨大，时刻威胁着公共安全。为防患于未然，有必要对有隐患的滑坡体进行勘察治理。在勘察方法中，以往都采用高密度电阻率法和钻探对滑坡体进行勘察。本次使用等值反磁通瞬变电磁法对滑坡体进行勘察，勘察结果表明使用等值反磁通瞬变电磁法勘察滑坡体是可行且高效的。
关键词：瞬变电磁法；等值反磁通瞬变电磁法；滑坡体
1引言
瞬变电磁测深法，即时间域瞬变场电磁测深法（简称瞬变电磁法），是近年来发展很快的电法类勘探方法。由于在阶跃脉冲的作用下，良导地层中产生的瞬变涡流场持续时间较长，所以瞬变电磁法被广泛地运用于石油天然气、煤系地层、煤矿采空区探测、地热资源及金属矿等探测矿产领域。随着对瞬变电磁法研究的加深及科技的发展进步，瞬变电磁法逐渐被运用到铁路、公路勘察和城市病害体勘查等工程方面。在地形条件起伏较大且疏松的滑坡体上，使用常规直流电法，受地形条件和接地条件限制，对物探结果影响太大。本文以西宁市南山公园西侧滑坡体勘察为案例，研究等值反磁通瞬变电磁法在勘察滑坡体滑坡面、滑动带、滑坡床中的应用效果。
2方法原理
瞬变电磁法是通过不接地回线或接地长导线向地下发送一次脉冲电磁场，在该电磁场的作用下，地下导电地质体感应产生涡旋电流，称为二次场。二次电场产生二次磁场，由于导电地质体的非线性特征，二次电磁场的衰减有一个瞬变的过程，这个过程的快慢与导电地质体的电性参数有关，通过仪器及接收线圈观测二次电磁场的变化特征，就能分析出地下导电地质体的特性及其分布特征，完成探测的目的。
等值反磁通瞬变电磁法（OCTEM）数据采集使用的是湖南五维地质科技有限公司生产的HPTEM-18型高精度瞬变电磁系统（HPTEM-18 系统组成见图1），该系统主要针对浅层地质目标体勘探。它通过对相同的两组线圈通以等值反向电流，产生两组等值反磁通的电磁场，采用上下平行的两组相同线圈为发射源，且在该双线圈源合成的一次场零磁通面上（即中间位置处）安置接收线圈（OCTEM装置示意图见图2），这样消除线圈之间的耦合，接收线圈测量的对地中心耦合的纯二次场，消除一次场的干扰。HPTEM-18发射线圈直径为50cm，促使一次场能量70%集中在地表0～25m，增强了涡流二次场的聚集，降低了体积效应，提高了纵向分辨率。此外它的中心耦合装置减小了“烟圈”扩散的角度，提高了涡流横向聚集和横向分辨率。该系统发射天线等效边长为200m×200m，接收等效面积大于200㎡。
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图1 HPTEM-18系统组成图 图2 OCTEM装置示意图
3 应用实例
该滑坡体位于西宁市城中区南山公园西侧，西宁市城中区妇幼保健院对面山体上。本次勘察任务是，查明滑坡的范围、规模、形态特征。综合考虑滑坡体的发育规模、滑动程度、及地形条件等因素，使用等值反磁通瞬变电磁法进行探测。
3.1南山滑坡体瞬变电磁法异常特征分析
现场在滑坡体上布置2条测线（南山1号测线、南山2号测线），用以研究滑坡体的地球物理异常特征。图3是测线布置示意图。
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图3 测线布置图
图4是南山坡滑坡1号测线瞬变电磁法反演剖面。依据视电阻率等值线分布特征及现场调查情况，并结合高密度电法反演断面资料，进行对比分解释。依据视电阻率等值线分布特征，将滑坡体划分为3个电性层位，依次对应南山滑坡的滑坡面、滑动带、滑坡床。
第一电性层位对应的滑坡面位于南山1号测线剖面桩号110m～230m间，地面滑坡堆积物和滑动裂缝清晰可见，滑坡面影响深度0m～17m间。经地表调查及对比高密度电法剖面资料，推测认为此电性层为黄土、碎石等松散滑落物引起的视电阻率等值线异常，在视电阻率特征上表现为相对低阻，视电阻率等值线较为密集呈现不规则的上凸下凹或密集的圆圈状（用洋红色虚线表示第四系覆盖层与基岩强风化层的分界线）。
第二电性层位对应的滑坡带位于南山1号测线剖面桩号60m～225m间，经地表调查，在桩号60m附近及230m附近各有一个水冲沟，桩号60m～110m间，地表未见明显黄土、碎石等松散滑落物，推测认为此电性层为基岩强烈风化层，视电阻率等值线较为规则，无明显的上凸下凹现象，随岩层的起伏变化，视电阻率值较基岩相比较低（用黑色虚线表示基岩强风化层与中度风化层的分界线）。
第三电性层位对应的滑坡床位于南山1号测线剖面桩号0m～290m间，视电阻率等值线值呈现两端高，中间低的下凹状形态。推测认为此电性层为基岩中度风化层，电阻率等值线随基岩的起伏变化，无明显的上凸下凹现象。此电性层视电阻率值较基岩视电阻率值相对较低，能够明显的从剖面图中分辨出（用黑色实线表示基岩中度风化层与弱风化层的分界线）。
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图4 南山1号测线瞬变电磁法剖面
如图5所示为南山滑坡2号测线等值反磁通瞬变电磁法反演剖面，2号测线与1号测线垂直，两条测线的交点位于1号测线桩号160m处，2号测线桩号33m处。依据相对视电阻率等值线分布特征及现场调查情况，并结合1号测线剖面进行对比分析。根据视电阻率等值线分布特征，将滑坡体划分为3个电性层位，依次对应南山滑坡滑坡面、滑动带、滑坡床。
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图5 南山2号测线瞬变电磁法剖面
第一电性层位对应的滑坡面位于南山2号线剖面桩号0m～83m间，地面滑坡堆积物厚度最小处为6m，厚度最大处为17m。地面滑坡堆积物和滑动裂缝清晰可见。滑坡面与地面倾角37度。经地表调查及对比1号测线剖面，推测认为此电性层为黄土、碎石等松散滑落物引起的视电阻率等值线异常。在视电阻率特征上表现为相对低阻，视电阻率等值线较为密集呈现不规则的下凹上凸形态。滑坡面倾斜角度较大，在雨季暴雨及地下水渗入的情况下，有发生二次滑坡的危险。
第二电性层位对应的滑坡带位于南山2号测线剖面桩号0m～83m间，强风化层厚度最小处为1m，厚度最大处为20m。滑坡带与地面倾角21度，经对比1号测线剖面，推测认为此电性层为基岩强风化层，由于岩层受风化程度不相同，电阻率等值线有明显的圈状高阻体，推测为风化较弱的岩体。风化比较严重的岩体，视电阻率值较基岩相比偏低。在雨季暴雨及地表水渗入达到饱和时有可能发生二次滑动。
第三电性层位对应的滑坡床位于南山2号测线剖面桩号0m～83m间，中风化层厚度最小处为5m，厚度最大处为23m。从视电阻率等值线可以看出基岩地层向西倾斜的形态，推测认为此电性层为基岩中度风化层，视电阻率等值线随基岩的起伏变化，无明显的下凹上凸现象。此电性层视电阻率值较基岩视电阻率值相对较低，从剖面图中能够明显的分辨出。第三电性层位与基岩界面倾斜角度较小，深度较深，较第一、第二电性层不容易发生滑动。
4结论
西宁市南山滑坡体勘察案例表明，等值反磁通瞬变电磁法在探测浅层地质异常体上有明显的效果。南山滑坡体存在相应的地球物理异常特征，明确的划分出了滑坡体的滑坡面、滑动带、滑坡床，达到了勘察目的，并为今后治理滑坡体提供了地球物理依据。
此外，等值反磁通瞬变电磁法操作系统，它具有体积小便于携带、受地形影响小、操作简单、抗干扰能力强、对异常分辨率高等优点，是探测浅层地质异常体一种有效的物探方法。
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