引言

我国是地质灾害高发国家，受地形地貌、气候条件及人类工程活动的影响，滑坡、地面塌陷等灾害频发,造成的经济损失巨大，死亡人数达数万人。传统的地质灾害预警存在监测范围有限、实时性差、难以捕捉深部地质体变化等不足。地球物理勘探技术通过探测地球内部物理性质的差异，能够获取地下地质结构、岩土体物理参数及动态变化信息，为地质灾害的早期识别、风险评估及预警提供科学依据。近年来，随着技术的不断革新，地球物理勘探技术在地质灾害预警中的应用愈发广泛，其科学性与可靠性也得到了大量工程实践的验证。

1、常用地球物理勘探技术原理

1.1地震勘探技术

核心依据：地震波（纵波P波、横波S波）在不同介质中传播速度存在差异。

关键操作：人工激发地震波（如炸药爆炸、重锤敲击），用检波器接收地下反射/折射信号，分析传播时间、振幅等参数。

核心作用：推断地下地层界面深度、岩土体密度与完整性，定位滑坡滑动面、溶洞等隐患。

1.2电法勘探技术

核心依据：不同岩土体的电阻率、极化率存在差异。

关键操作：施加人工电场，测量地下电场分布，反演电性结构（如高密度直流电法形成电阻率剖面图，激电法测极化效应）。

核心作用：识别地下岩土分层、溶洞、裂隙及地下水分布，区分矿化与非矿化地层。

1.3重力勘探技术

核心依据：万有引力定律，地下介质密度差异会引发重力场局部异常。

关键操作：用重力仪测重力异常值，结合地形与地质资料分析。

核心作用：定位地下高密度体（如基岩）或低密度体（如溶洞、采空区），适用于区域地质灾害风险评估。

1.4磁法勘探技术

核心依据：不同岩石、矿物磁性不同，会导致地下磁场局部异常。

关键操作：用质子磁力仪、光泵磁力仪测磁异常值，结合地质资料分析。

核心作用：寻找与磁性矿物相关的灾害隐患，如火山泥石流、磁性岩体滑坡。

1.5探地雷达技术（GPR）

核心依据：高频电磁波在不同介电常数介质中，传播速度与反射特性不同。关键操作：发射天线发高频电磁波，接收天线收反射信号，形成雷达剖面图。

核心作用：探测浅层隐患，如滑坡表面裂隙、地下管线泄漏引发的局部塌陷，兼具高分辨率与快探测速度。

2、地球物理勘探技术在典型地质灾害预警中的应用

2.1在滑坡预警中的应用

滑坡是最常见的地质灾害之一，其发生与地下滑动面的形成、岩土体强度降低及地下水活动密切相关。地球物理勘探技术可通过探测滑坡体的内部结构、滑动面位置及地下水分布，实现滑坡的早期预警。一山区滑坡预警工程采用高密度电阻率法和地震勘探技术对滑坡体进行综合探测。高密度电阻率法测量结果显示，滑坡体内部存在低电阻率异常区，推断为地下水富集区；地震勘探结果表明，在地下15-20m深度处存在明显的波速突变界面，纵波速度从1800m/s降至1200m/s，横波速度从800m/s降至500m/s，结合地质钻探验证，该界面为滑坡体的滑动面。通过建立实时监测系统，持续监测滑动面处的电阻率和波速变化，当电阻率值持续降低或波速值明显下降时，发出滑坡预警信号。该工程通过地球物理勘探技术，成功实现了滑坡的早期预警，为人员撤离和灾害防治争取了宝贵时间。

2.2在地面塌陷预警中的应用

地面塌陷主要由地下溶洞、采空区、地下管线泄漏等因素引发，地球物理勘探技术可通过探测地下空洞的位置、规模和形态，实现地面塌陷的预警。在岩溶地区地面塌陷预警工程中，采用重力勘探和电法勘探技术进行综合探测。区域存在多处重力低异常区，异常值在-50×10⁻⁸m/s²至-100×10⁻⁸m/s²之间，推断为地下溶洞发育区；电法勘探结果表明，溶洞发育区对应低电阻率异常，与重力异常区位置高度吻合。通过钻探验证，在重力和电法异常区共发现多个溶洞，最大溶洞直径达10m，埋深20-30m。基于探测结果，建立地面塌陷风险评估模型，将溶洞发育区划分为高风险区、中风险区和低风险区，并对高风险区进行实时监测。当监测到高风险区地面沉降速率超过5mm/天或地下溶洞顶板厚度减少速率超过0.2m/月时，发出地面塌陷预警，指导当地居民撤离和开展塌陷治理工程，有效降低了灾害损失。

3.3在泥石流预警中的应用

泥石流的发生与松散固体物质储备、地形条件及降水强度密切相关，地球物理勘探技术可通过探测松散固体物质的分布、厚度及孔隙水压力，为泥石流预警提供依据。在泥石流预警工程中采用激电法和探地雷达技术对流域内的松散固体物质进行探测。激电法测量结果显示，流域内存在大面积高极化率异常区，为松散堆积体分布区；探地雷达技术通过对松散堆积体进行扫描，结果表明，堆积体厚度在5-20m之间，平均厚度12m。结合气象部门的降水监测数据，建立泥石流预警模型，当松散堆积体孔隙水压力超过20kPa且24小时降水量超过150mm时，发出泥石流预警信号。通过地球物理勘探技术与气象监测的结合，可预警泥石流灾害，避免人员伤亡和财产损失。

3、地球物理勘探技术应用的发展方向

3.1多技术融合应用

加强地震勘探、电法勘探、重力勘探、磁法勘探及探地雷达技术的融合应用，结合遥感技术、GPS定位技术和物联网技术，构建多源数据融合的地质灾害预警体系，提高预警精度和可靠性。例如，通过遥感技术获取区域地质灾害隐患点分布信息，利用GPS定位技术监测地面沉降和位移，结合地球物理勘探技术探测地下地质结构变化，实现全方位、立体化的预警。

3.2抗干扰技术创新

加强抗干扰技术研究，开发新型抗干扰仪器设备和数据处理方法。例如，研发高灵敏度、抗电磁干扰的电法勘探仪器，采用小波变换、神经网络等数据处理方法，消除外部环境干扰对测量数据的影响，提高数据准确性。

3.3智能化数据处理与解释

利用人工智能、大数据、云计算等先进技术，建立智能化数据处理与解释平台。通过机器学习算法对大量地球物理勘探数据进行训练，构建地质灾害预警模型，实现数据的自动处理、解释和预警，降低数据处理与解释难度，提高工作效率。

结论

通过地震勘探、电法勘探、重力勘探、磁法勘探及探地雷达技术的综合应用，能够获取地下地质结构、岩土体物理参数及动态变化信息，为地质灾害的早期识别、风险评估及预警提供科学依据。大量工程实践表明，地球物理勘探技术的应用显著提高了地质灾害预警的科学性与可靠性，有效降低了灾害损失。然而，当前地球物理勘探技术在应用中仍存在多解性、环境干扰、实时监测能力不足及数据处理与解释难度大等问题。未来，需加强多技术融合应用、抗干扰技术创新、实时监测技术发展及智能化数据处理与解释，不断完善地球物理勘探技术体系，提高地质灾害预警水平，为保障人类生命财产安全和生态环境稳定做出更大贡献。

参考文献：

· [1]刘传正;陈春利.中国地质灾害防治成效与问题对策[J].工程地质学报,2020(02)

· [2]薛凯喜;胡艳香;邹玉亮;Binod Tiwari;魏永起;顾连胜.近十年中国地质灾害时空发育规律分析[J].中国地质灾害与防治学报,2016(03)