浅论物探工作在地质灾害精细化调查项目中的应用

浅论物探工作在地质灾害精细化调查项目中的应用

郎学君 

云南省有色地质局勘测设计院

摘要：全球气候变化与人类活动加剧背景下，地质灾害频发，为公众带来了巨大的经济损失和生命威胁。地质灾害精细化调查属于地质灾害防治的基础性工作，引入物探相关技术，不仅能更加便捷地获取到地质体的物理性质、结构、构造等信息，还能对其变化进行实时监测。本文就以物探工作概述为落脚点，深入分析其在地质灾害精细化调查过程中的应用要点，以期为地质灾害防治提供科学依据和技术支持。

关键词：物探；地质灾害；精细化调查

前言：地质灾害即由自然因素或人为活动引发的，对人类社会造成危害的地质现象，采用物探相关技术对地质灾害相关区域开展精细化调查，现已成为相关部门的重要工作。所谓物探工作，主要是指以地球物理学为基础，通过观测和分析重力场、磁场、电场、弹性波场等地球物理场的变化，来探测地质体的物理性质、结构、构造等信息，常用方法有重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探等，依据不同的勘测环境选择差异化的勘测方法，以此更好地把握地质条件。

1.物探工作方法概述

物探检测技术具有无损监测、多参数探测、高精度探测等应用优势。实际检测过程中，不仅能在不对目标物体产生任何损伤的情况下，获取电导率、磁导率、声速等多个参数，帮助相关人员更加全面地了解目标物体的性质与结构，还具有极高的精度，可达厘米甚至毫米，满足勘探需求。物探工作开展过程中，常用的勘探方法主要有以下几种，见下图1[1]。

图1 物探工作方法

等值反磁通瞬变电磁法勘探是近几年在传统电磁法勘探的基础之上研制出的抗干扰能力强的瞬变电磁法装置，其特点是：工作效率高，勘探深度大，分辨率高，地形影响小。被广泛应用于煤田、采空区、水文地质、地下水、隐伏构造、环境保护、地下溶洞探测、铁路公路勘查、城市地下勘查、水库查漏及其它地质勘查等领域，是目前较先进的地球物理勘探方法之一。

2.物探工作在地质灾害精细化调查项目中的应用要点

2.1探测地质结构

在实际的地质灾害精细化调查过程中，相关人员一方面需充分考虑具体的地质条件及可能面临的灾害类型，有针对性地选取合适的勘探方法，如通过地震勘探，利用地震波的传播与反射特性，获取不同深度地层的分布、构造形态等，利用电法勘探，依托岩石、矿物等电性差异，探测地质体的电性特征及其空间分布。另一方面，需确保所使用仪器的精准度达到较高水平，借助拥有强大数据处理和分析功能的先进软件工具，对海量数据进行系统处理，同时，结合专业人员的专业知识和丰富的实践经验，针对每一个数据点进行解译，提升勘测结果的可信度与实用性，为分析地质灾害的形成条件提供重要依据[2]。

2.2识别潜在地质灾害

以西南地区某市地质灾害精细化调查项目中煤矿采空区等值反磁通瞬变电磁法物探勘查为例，结合调查区基岩出露情况及煤层开采规律，根据物探异常的平面、剖面特征，可较准确地识别采空区发育特征及其空间位置。本次物探主要包含如下三个步骤。

（1）物探剖面布置

考虑到既能满足地质目的，又经济的原则，选择基本点距为15m，在地面塌陷区域点距加密为10m，累计布设剖面3条，剖面编号由小到大分别编号为WT-1、WT-2、WT-3号剖面，累计剖面长度4380m，共计344个物理点，见下图2。

图2 物探工作部署示意图

（2）查明剖面沿线地质灾害异常特征

①断裂异常特征：断裂属高阻中的低电阻，表现为相对低阻特征，视电阻率值一般在200Ω·m以内，异常形态呈带状产出，地表具有断裂、裂隙破碎带的特征，可作为划分断裂、裂隙的依据。

②采空区（充填、半充填）的异常特征：塌陷采空区上的异常往往表现为局部的ρs超低阻畸变，电性断面内常出现低阻异常闭合（半闭合）圈；表现为相对低阻，视电阻率值取400Ω·m左右，异常形态多呈等轴状、串珠状产出。

③采空区（空洞）的异常特征：采空区（空洞）往往表现为ρs曲线的局部高阻畸变，属高阻中之超高阻，电性断面内常出现高阻异常闭合圈，采空区（空洞）内潮湿或含水也会表现为低阻异特征，通常体现为高阻环境中的相对低阻，视电阻率值取400Ω·m左右，异常形态多呈片状、串珠状产出。

（3）剖面异常解释结果

①WT-1号剖面解释成果：

剖面195～555m、785～1050m、160～405m、450～545m、805～1085m段异常推测为采空异常区。剖面120m左右异常推测为断裂F2所引起，676m左右异常推测为断裂F4所引起，1065m左右异常推测为断裂F1所引起。

②WT-2号剖面异常解释成果：

剖面467～1077m、465～620m、690～763m、835～1015m段异常推测为采空异常区。剖面295m左右异常推测为断裂F1所引起，550m左右异常推测为断裂F2所引起。

③WT-3号剖面：

剖面211～900m、649～762m、834～873m段异常推测为塌陷异常区。1035～1245m段异常推测由高压线影响引起。428m左右异常推测为断裂F1所引起。

2.3辅助开展地质灾害危险性评估

以西南地区某市地质灾害精细化调查项目中煤矿采空区地质灾害危险性评估为例，在相关技术人员全局把握该地区的地形地貌、气象水文、地质构造，地层岩性等基本地质环境特征之后，开展了相应的物探工作，查明煤矿采空区的分布范围、规模、构造破碎带特征，也及煤层上覆围岩变形区范围等，对某煤矿采空区地面塌陷灾害的形成机理、危害范围、威胁对象、危害程度等进行了深入分析，有力辅助了某煤矿采空区地质灾害危险性评估工作（详见下表1及图3）。

表1 某煤矿采空区地质灾害危险区一览表

图3 某市煤矿采空区地质灾害危险性分区图

2.4监测灾害动态

为提高地质灾害变化的掌握准确度，相关人员需安装固定的物探监测设备，实现对地质灾害体的实时或定期监测，持续获取动态数据，还需技术对比不同阶段的数据信息，明确发展变化趋势，以便在灾害出现明显变化时发出预警信号，以此降低灾害发生时产生的危害[4]。

某市煤矿采空区地质灾害勘探项目团队在对划分不同危险区之后，依据不同区域制定了具体的监测方案。危险性大区煤矿活动频繁，受采矿活动影响较大，区域内分布有大量的地面变形区，稳定性差，区域危险性高，采用了相对较高的监测级别；危险性中等区采矿活动对地质环境破坏较严重，区内地质环境条件脆弱，地质灾害较发育，威胁部分居民和道路；危险性小区人类工程活动少，植被较发育，发生地质灾害的风险较小，采用了相对较低的监测级别。

基于遥感技术对该地区的地质环境变化进行监测，明确了某时间段内出现的0.4km²的典型地面塌陷区，结果显示该地区塌陷隐患的平均形变速率为-10.19mm/a，总形变量为 24.2mm，且InSAR 形变结果显示矿区范围总形变量最大为 31.8mm，最大形变速率-15.9mm/a，平均形变速率-18.88mm/a，均位于黄土坡（见下图4），以上物探技术的运用为相关人员防灾减灾工作提供了指导。

图4 某市煤矿采空区地质灾害危险区监测结果

在对采空塌陷危险区进行风险管控的过程中，相关人员需强化监测预警，除做好地质灾害隐患点和风险区双控研究之外，还需着力完善地质灾害监测网络体系，将具体责任落实到各个部门，并鼓励群众积极参加地质灾害监测与防治工作中，形成群测群防群治的局面，从而避免重大地质灾害事件的发生。

结语：地质灾害精细化调查属于一项跨学科、综合性工作，需要地质学、地球物理学、气象学等多个学科的协同合作，而物探工作凭借其独特的技术优势，在地质灾害的地质结构探测、危险点分析、监测预警等方面发挥着重要作用。在信息技术更新迭代加快和地质灾害防治工作持续深入形势下，物探技术将具备更高的精度和分辨率，并与其他地质调查技术相结合，为地质灾害预警和防治提供更有力的支持。

参考文献：

[1]贾俊,李志忠,郭小鹏,等.多源遥感技术在降雨诱发勉县地质灾害调查中的应用[J].西北地质,2023,56(03):268-280.

[2]张亦朋.综合物探方法在岩溶塌陷地质灾害调查中的研究与应用[J].城市建设理论研究(电子版),2023,(28):202-204.

[3]何勇.新技术新方法在地质灾害精细化调查中的运用[J].大科技,2020(35):121-122.

[4]罗霄.综合物探技术在河南方城地质灾害应急勘查中的应用[J].能源与环保,2020,42(08):118-121+126.