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【摘 要】当前，地球物理技术的应用被广泛应用，其在地质灾害勘察中起着非常重要的作用。由于我國社会经济的不断发展，城市人口密集化，土地资源紧张，环境负荷加重，加上人们对资源的过度开发，以及对环境的破坏，产生了诸多地质灾害问题，严重危害了城市发展稳定与人类环境稳定。对此，我国相关部门对地质灾害高度重视，引入地球物理方法对地下介质的物理特性进行了勘察，因其具有低成本、高工效、轻装备等优势在地质灾害勘察中得到了广泛的应用，并为城市地质勘察提供了大面积的综合资料。
【关键词】城市地质；灾害勘察；地球物理方法
一、常用地球物理方法概述
（一）浅层地震勘探方法。在地质环境勘察中浅层地震勘探方法是非常重要的，其分辨能力强敌并且其空间定位比较准确。对于探测的深度通常要求不超过200m，探测规模小以及形态和岩性纵、横向变化大，对分辨率的要求比较高，因此也被称为浅层高分辨率地震勘探。其主要原理技术利用人工的方式来激发地震波，对地层传播规律进行有效的研究，从而提取地下地质信息，实现对地下地质的了解。当前用于地质环境评价以及灾害调查的浅层地震勘探方法主要有反射波法以及折射波法、瑞雷面波法和地震层析技术。
（二）瞬变电磁法。瞬变电磁法是以地壳中岩石和矿石的导电性差异为主要物理基础，将不接地回线或接地线源通以脉冲电流为场源，以激励探测目的感应二次电流，在脉冲间隙测量二次场随时间变化的响应，从而了解地下介质的电性变化情况。瞬变电磁法野外工作中，广泛采用剖面测量方法，由于剖面测量中采用了多道观测，实际上也完成了测深测量，可以得到多种剖面曲线及测深图，得到丰富的信息。
（三）核磁共振技术。核磁共振技术是目前唯一可用于直接找水的地球物理技术，地面核磁共振找水技术利用了不同原子核弛豫性质差异产生的核磁共振效应。在地质环境评价中，核磁共振技术可应用于确定探查深度范围内各含水层的情况和特征，含水层岩石结构及其分布；定量评价含水层的渗透性参数、厚度、埋深、含水量及上述参数在平面和断面上变化情况；评价不同的含水层之间、地表水和地下水之间的水平和垂向的水交换情况，进行水均衡计算；对预测的水源地进行评价；确定水井位置；监测江河堤坝渗漏范围以及滑坡监测等。
（四）探地雷达。探地雷达是利用探测目标体与周围介质的导电性、介电性的差异，通过高频脉冲电磁波（主频为数十兆赫至上千兆赫）在电性界面上的反射来探测有关的目标体。其基本原理方法是用发射天线和接收天线紧靠地面，高频脉冲电磁波经发射机发射后在地层中传播。在传播过程中，其传播路径、电磁场强度、波形特征将随所通过介质的电学性质、几何形状而变化。当电磁波遇到电性不均匀体的分界面时，会出现反射、折射、和透射现象。利用放置在相应位置上的接收机接收，经放大、数字化处理和显示，为解释提供必要的数据和图像。
二、城市地质灾害中地球物理方法的应用
（一）崩、滑、流灾害
（1）滑坡。往往城市地质灾害都会给城市建设、交通运输、河道运输以及水利水电造成严重的危害，滑坡灾害就是其中一类。目前我国应用于滑坡灾害勘察常见的地球物理方法有：探地雷达、激发极化法、电测探法、充电法、微重力法、地面甚低频电磁法以及高密度电阻率法等等。这些方法主要是对滑坡体的空间分布界线进行圈定，探测滑坡区域含水情况以及结构面和滑动面的数量、形态和深度等，以此对滑坡体地层的结构、隐伏边界以及隐伏地质体情况深入了解与掌握。比如地震勘察在滑坡勘察中用于确定滑坡深度和形状以及滑坡地区的地质情况。遇到滑坡含水微弱、干燥状态时，可以采用浅层高分辨率反射地震勘探方法，能取得比其他方法相对较好的应用效果，有利于维护城市和人类生存环境的稳定与安全。
（2）泥石流。据相关数据表明，我国大多数省市都存在泥石流活动，尤其是云南、甘肃、四川、北京、陕西等省市泥石流危害最严重。目前我国针对泥石流灾害勘察中采用的地球物理方法有电阻率法、浅层地震法、声波探测法等。对泥石流灾害勘察可以分两个方面进行：第一是在泥石流场地勘察工作中，需要对岩土的分布、厚度及层次、起伏形态、节理发育程度、基岩风化带以及岩和土的物理、力学性质进行深入、全面的考察，为泥石流防治工程场地勘察工程的有序进行奠定基础。第二是对泥石流形成区的地质构造、基岩埋深、风化厚度等进行充分了解，另外还应该掌握泥石流堆积区中泥石流堆积物的分布、厚度及性质。
（3）崩塌。在崩塌灾害勘察中，常用的地球物理法主要有层析成像法、重力法、磁法、电法、弹性波法、综合测井法等。地球物理法在崩塌灾害勘察中主要用于对第四系覆盖层厚度的探测，并划分与下伏基岩界面；对崩塌体边界条件、软夹层、底部界面，以及测水层埋深、厚度和分布进行探测；当覆盖层较薄时，往往需要对基岩风化厚度、下伏地层中的岩脉、断层位置进行探查；对崩塌堆积体厚度、堆积床形态、崩塌体内地下水进行探测。
（二）地面变形灾害
（1）岩溶塌陷。岩溶强烈到中等发育的覆盖型碳酸盐岩地区通常都会发生岩溶地面塌陷事故，严重影响了国家发展和人们生活的稳定。据相关调查表明我国是世界上岩溶塌陷面积最广、危害最大的国家之一，其塌陷总面积为332.28km2，主要分布在上海、新疆、甘肃、北京、四川、云南、贵州以及湖北等地区。岩溶地面塌陷灾害一旦发生，其破坏性极大，不仅会对工业、民用建筑、城镇基础设施、矿山水利水电设施等造成严重破坏，还会造成岩溶区域水土流失、自然环境恶化，对资源的开发利用带来不利影响。如果出现在沿海城市，还会使地面沉降、潮水水位升高，出现海水倒灌、海潮登陆等毁灭性的打击，给城市和人们带来重大的损失。因此必须对岩溶灾害进行勘察，该工作主要分为两个阶段，一是采用地球物理法中的电阻率法与地震折射法，评价岩溶基本条件与因素，对岩溶发育层位的埋深、破碎带和断裂带的位置、覆盖物厚度和层次组分以及地下水运移情况进行全面分析与勘察。二是采用地震法、电阻率法、井中雷达和无线电波法、微重力法等，对岩溶洞穴的位置、填充物性质直接进行探测，可以清楚的查明岩溶区基岩与覆盖层地质条件，圈定潜在岩溶塌陷危险区段，从大量实践活动来看，地球物理方法在岩溶塌陷灾害勘察中取得了良好的效果。 （2）地面沉降灾害。地面沉降灾害涉及范圍广、沉降速度缓慢，往往不易被察觉和防治，对城市建设危害十分大。已经有16个省出现了地面沉降灾害，主要以上海、西安、太原、苏州、常州等市为主。目前我国主要采用精密水准测量方法进行地面沉降灾害的监测，其方法工作效率低、监测费用较高，不利于对地面沉降灾害进行勘察。为提高勘察工作效率，降低工作量，采用重力测量法对地面沉降进行监测，同时对地下水变化情况进行全面了解。采用高精度重力测量对地面沉降进行监测，其成本低、效率高，取得了良好的效果，具有广阔的应用前景。
（3）对于地裂缝灾害的应用。这种现象是地表的岩土在人为与自然的共同影响下产生的，在地面形成一定宽度和长度的裂缝现象。在裂缝中往往带有一些变异的物质，对城市的环境带来巨大的灾害。因此，地球物理物理方式可以有效的用于对裂缝的深度进行研究，第四纪沉物质的结构特征、具体的成分、基地的具体构造情况等还可以勘察裂缝的具体范围和分布的具体规律，裂缝形成的特征、形态及其活动。利用较高密度的电阻率方式可以对裂缝的产状、具体的位置、具体的填充情况进行勘测研究。进而进行有效地治理。
（三）海水入侵。我国海水入侵面积高达1000km2，比较严重的海水入侵灾害集中在山东半岛沿海、大连、广西北海市、秦皇岛北戴河等。地球物理法主要功能是对海水入侵空间的分布界线进行确定，对咸淡水界面运移规律及入侵区域地下水中的氯离子浓度进行监测。主要采用电阻率法对海水入侵灾害进行研究，电阻率变化范围在40Ωm-130Ωm。在海水入侵时，岩层处于饱和状态，大量的盐分溶解在地下水中，增加了地下水含盐量，降低了电阻率。采用对称电阻率法可以对咸淡水分界面进行确定，反映出海水入侵的空间、通道位置和形态，帮助勘察人员确定海水入侵的时间、速度、范围与规律。
结语
在城市的各种灾害不断发生的情况下，地球物理方法作为现阶段最具成效地质灾害勘测应用方式，发挥着日益重要的作用。与其他的勘测方式进行比较，他有自身与众不同的特点，在对地质灾害的勘测中具有成本低、工作效率高、装备轻便的优点，并且面对不同的地质灾害能够快速及时的传递出灾害的信息，提供大量的综合性资料。因此，我国在很多地质灾害频发的地区都应用了这重方式，减少了灾害发生对城市人类造成的伤害，因此，其有很好的发展前景。
参考文献：
[1]田钢，林金鑫，王帮兵，赵文轲.探地雷达地面以上物体反射干扰特征模拟和分析[J].地球物理学报.2011（10）
[2]汪洋，赵文轲，钟鸣.瞬变电磁技术在隧道超前地质预报中的应用[J].工程建设与设计.2014（04）
[3]赵文轲，田钢.地下古城墙遗址的地球物理探测[J].科学.2013（02）
【关键词】城市地质；灾害勘察；地球物理方法
一、常用地球物理方法概述
（一）浅层地震勘探方法。在地质环境勘察中浅层地震勘探方法是非常重要的，其分辨能力强敌并且其空间定位比较准确。对于探测的深度通常要求不超过200m，探测规模小以及形态和岩性纵、横向变化大，对分辨率的要求比较高，因此也被称为浅层高分辨率地震勘探。其主要原理技术利用人工的方式来激发地震波，对地层传播规律进行有效的研究，从而提取地下地质信息，实现对地下地质的了解。当前用于地质环境评价以及灾害调查的浅层地震勘探方法主要有反射波法以及折射波法、瑞雷面波法和地震层析技术。
（二）瞬变电磁法。瞬变电磁法是以地壳中岩石和矿石的导电性差异为主要物理基础，将不接地回线或接地线源通以脉冲电流为场源，以激励探测目的感应二次电流，在脉冲间隙测量二次场随时间变化的响应，从而了解地下介质的电性变化情况。瞬变电磁法野外工作中，广泛采用剖面测量方法，由于剖面测量中采用了多道观测，实际上也完成了测深测量，可以得到多种剖面曲线及测深图，得到丰富的信息。
（三）核磁共振技术。核磁共振技术是目前唯一可用于直接找水的地球物理技术，地面核磁共振找水技术利用了不同原子核弛豫性质差异产生的核磁共振效应。在地质环境评价中，核磁共振技术可应用于确定探查深度范围内各含水层的情况和特征，含水层岩石结构及其分布；定量评价含水层的渗透性参数、厚度、埋深、含水量及上述参数在平面和断面上变化情况；评价不同的含水层之间、地表水和地下水之间的水平和垂向的水交换情况，进行水均衡计算；对预测的水源地进行评价；确定水井位置；监测江河堤坝渗漏范围以及滑坡监测等。
（四）探地雷达。探地雷达是利用探测目标体与周围介质的导电性、介电性的差异，通过高频脉冲电磁波（主频为数十兆赫至上千兆赫）在电性界面上的反射来探测有关的目标体。其基本原理方法是用发射天线和接收天线紧靠地面，高频脉冲电磁波经发射机发射后在地层中传播。在传播过程中，其传播路径、电磁场强度、波形特征将随所通过介质的电学性质、几何形状而变化。当电磁波遇到电性不均匀体的分界面时，会出现反射、折射、和透射现象。利用放置在相应位置上的接收机接收，经放大、数字化处理和显示，为解释提供必要的数据和图像。
二、城市地质灾害中地球物理方法的应用
（一）崩、滑、流灾害
（1）滑坡。往往城市地质灾害都会给城市建设、交通运输、河道运输以及水利水电造成严重的危害，滑坡灾害就是其中一类。目前我国应用于滑坡灾害勘察常见的地球物理方法有：探地雷达、激发极化法、电测探法、充电法、微重力法、地面甚低频电磁法以及高密度电阻率法等等。这些方法主要是对滑坡体的空间分布界线进行圈定，探测滑坡区域含水情况以及结构面和滑动面的数量、形态和深度等，以此对滑坡体地层的结构、隐伏边界以及隐伏地质体情况深入了解与掌握。比如地震勘察在滑坡勘察中用于确定滑坡深度和形状以及滑坡地区的地质情况。遇到滑坡含水微弱、干燥状态时，可以采用浅层高分辨率反射地震勘探方法，能取得比其他方法相对较好的应用效果，有利于维护城市和人类生存环境的稳定与安全。
（2）泥石流。据相关数据表明，我国大多数省市都存在泥石流活动，尤其是云南、甘肃、四川、北京、陕西等省市泥石流危害最严重。目前我国针对泥石流灾害勘察中采用的地球物理方法有电阻率法、浅层地震法、声波探测法等。对泥石流灾害勘察可以分两个方面进行：第一是在泥石流场地勘察工作中，需要对岩土的分布、厚度及层次、起伏形态、节理发育程度、基岩风化带以及岩和土的物理、力学性质进行深入、全面的考察，为泥石流防治工程场地勘察工程的有序进行奠定基础。第二是对泥石流形成区的地质构造、基岩埋深、风化厚度等进行充分了解，另外还应该掌握泥石流堆积区中泥石流堆积物的分布、厚度及性质。
（3）崩塌。在崩塌灾害勘察中，常用的地球物理法主要有层析成像法、重力法、磁法、电法、弹性波法、综合测井法等。地球物理法在崩塌灾害勘察中主要用于对第四系覆盖层厚度的探测，并划分与下伏基岩界面；对崩塌体边界条件、软夹层、底部界面，以及测水层埋深、厚度和分布进行探测；当覆盖层较薄时，往往需要对基岩风化厚度、下伏地层中的岩脉、断层位置进行探查；对崩塌堆积体厚度、堆积床形态、崩塌体内地下水进行探测。
（二）地面变形灾害
（1）岩溶塌陷。岩溶强烈到中等发育的覆盖型碳酸盐岩地区通常都会发生岩溶地面塌陷事故，严重影响了国家发展和人们生活的稳定。据相关调查表明我国是世界上岩溶塌陷面积最广、危害最大的国家之一，其塌陷总面积为332.28km2，主要分布在上海、新疆、甘肃、北京、四川、云南、贵州以及湖北等地区。岩溶地面塌陷灾害一旦发生，其破坏性极大，不仅会对工业、民用建筑、城镇基础设施、矿山水利水电设施等造成严重破坏，还会造成岩溶区域水土流失、自然环境恶化，对资源的开发利用带来不利影响。如果出现在沿海城市，还会使地面沉降、潮水水位升高，出现海水倒灌、海潮登陆等毁灭性的打击，给城市和人们带来重大的损失。因此必须对岩溶灾害进行勘察，该工作主要分为两个阶段，一是采用地球物理法中的电阻率法与地震折射法，评价岩溶基本条件与因素，对岩溶发育层位的埋深、破碎带和断裂带的位置、覆盖物厚度和层次组分以及地下水运移情况进行全面分析与勘察。二是采用地震法、电阻率法、井中雷达和无线电波法、微重力法等，对岩溶洞穴的位置、填充物性质直接进行探测，可以清楚的查明岩溶区基岩与覆盖层地质条件，圈定潜在岩溶塌陷危险区段，从大量实践活动来看，地球物理方法在岩溶塌陷灾害勘察中取得了良好的效果。 （2）地面沉降灾害。地面沉降灾害涉及范圍广、沉降速度缓慢，往往不易被察觉和防治，对城市建设危害十分大。已经有16个省出现了地面沉降灾害，主要以上海、西安、太原、苏州、常州等市为主。目前我国主要采用精密水准测量方法进行地面沉降灾害的监测，其方法工作效率低、监测费用较高，不利于对地面沉降灾害进行勘察。为提高勘察工作效率，降低工作量，采用重力测量法对地面沉降进行监测，同时对地下水变化情况进行全面了解。采用高精度重力测量对地面沉降进行监测，其成本低、效率高，取得了良好的效果，具有广阔的应用前景。
（3）对于地裂缝灾害的应用。这种现象是地表的岩土在人为与自然的共同影响下产生的，在地面形成一定宽度和长度的裂缝现象。在裂缝中往往带有一些变异的物质，对城市的环境带来巨大的灾害。因此，地球物理物理方式可以有效的用于对裂缝的深度进行研究，第四纪沉物质的结构特征、具体的成分、基地的具体构造情况等还可以勘察裂缝的具体范围和分布的具体规律，裂缝形成的特征、形态及其活动。利用较高密度的电阻率方式可以对裂缝的产状、具体的位置、具体的填充情况进行勘测研究。进而进行有效地治理。
（三）海水入侵。我国海水入侵面积高达1000km2，比较严重的海水入侵灾害集中在山东半岛沿海、大连、广西北海市、秦皇岛北戴河等。地球物理法主要功能是对海水入侵空间的分布界线进行确定，对咸淡水界面运移规律及入侵区域地下水中的氯离子浓度进行监测。主要采用电阻率法对海水入侵灾害进行研究，电阻率变化范围在40Ωm-130Ωm。在海水入侵时，岩层处于饱和状态，大量的盐分溶解在地下水中，增加了地下水含盐量，降低了电阻率。采用对称电阻率法可以对咸淡水分界面进行确定，反映出海水入侵的空间、通道位置和形态，帮助勘察人员确定海水入侵的时间、速度、范围与规律。
结语
在城市的各种灾害不断发生的情况下，地球物理方法作为现阶段最具成效地质灾害勘测应用方式，发挥着日益重要的作用。与其他的勘测方式进行比较，他有自身与众不同的特点，在对地质灾害的勘测中具有成本低、工作效率高、装备轻便的优点，并且面对不同的地质灾害能够快速及时的传递出灾害的信息，提供大量的综合性资料。因此，我国在很多地质灾害频发的地区都应用了这重方式，减少了灾害发生对城市人类造成的伤害，因此，其有很好的发展前景。
参考文献：
[1]田钢，林金鑫，王帮兵，赵文轲.探地雷达地面以上物体反射干扰特征模拟和分析[J].地球物理学报.2011（10）
[2]汪洋，赵文轲，钟鸣.瞬变电磁技术在隧道超前地质预报中的应用[J].工程建设与设计.2014（04）
[3]赵文轲，田钢.地下古城墙遗址的地球物理探测[J].科学.2013（02）