我国是一个地质灾害频发的国家，呈现出分布面积广、类型多、频度高、强度大等特点，特别是滑坡和泥石流给人们造成了巨大的人员伤亡和财产损失.在各类型地质灾害中，滑坡分布范围较广，造成的损失也明显高于其它地质灾害.根据震后现场考察和遥感解译，2008年“5.12”汶川8.0级地震诱发的滑坡数量约为20000处，大型滑坡约5000处，导致大约两万人死亡(殷跃平，2008).2013年“4.20”芦山7.0级地震经GIS技术解译重灾乡镇的崩塌滑坡数量约为703处，灾害总面积约1.2 km²，造成约200人遇难，约20人失踪，约11470人受伤，其中，滑坡灾害造成的人员伤亡比例较大(常鸣等，2013).地震和降雨是地震灾区滑坡发育的两个主控因素.因此，灾区滑坡快速、有效的排查防治关键在于如何快速获取滑坡体的结构特征.

近年来，地球物理探测方法无论是在基础理论研究方面，还是在勘探仪器的研发或数字信号采集、处理及分析方法等方面都取得了长足的进步，信噪比和分辨率也在逐步提高，应用领域也在不断扩展((朱德兵，2002；Vafidis et al.，2005; Pérez-Gracia et al.，2008;Hemeda and Pitilakis，2010).地球物理勘探具有野外作业布设灵活、快速和无损等优点，比传统的钻探、坑探、槽探成本和耗时都少，且覆盖面更广，不会对坡体造成破坏.

本文着重介绍了地震法(地震反射法、地震折射法、地震面波法、微动勘查和陆地声纳法)、电法(高密度电阻率法、 自然电位法和激发极化法)及电磁法(地质雷达)在滑坡体结构特征探测方面的国内外研究现状.希望能为滑坡地质灾害排查、防治和灾后重建的选址工作提供帮助，为滑坡破坏机理、运动特征、演化过程、滑坡地质建模、区域监测和预警等后续研究提供参考依据，进一步推动滑坡研究领域的发展.

1 地震法

地震法是较早用于基岩面、断裂、滑坡软弱带或软弱夹层、滑动面埋深、滑坡体堆积方量和滑坡形态及结构特征研究的地球物理方法之一(王治华和袁明德，1983).地震法按震源类型划分，主要有主动震源法和被动震源法两类.主动震源法主要包括地震反射法、折射法、面波法和陆地声纳法等.被动震源法主要是微动勘查法(地脉动或背景噪声)，观测源于自然现象(如：风、海浪等)和人类生活及生产活动产生的低频信号.

1.1 主动震源法

(1)地震反射波法

地球介质多呈层状结构分布，层与层之间岩土体物理力学性质存在差异，当地面激发的地震波传播至分界面时即发生反射现象，如图 1a所示.地震反射法就是通过分析界面反射波，计算地震波速度变化来获取块体内部结构、地层之间的边界及滑动面信息.

图 1

Fig. 1

图 1 地震法观测系统示意图 (a)地震反射法;(b)地震折射法;(c)地震面波法;(d)陆地声纳法. Fig. 1 Layout schematic diagram of seismic method (a)Seismic reflection;(b)Seismic refraction;(c)Spectral analysis of surface wave(SASW);(d)L and sonar.

地震反射方法是一种经济、实用的工程地质勘查方法，探测深度达上百米，对浅层结构表现出较好的探测效果.国内外的一些学者利用该方法先后在滑坡工程防治(冯希杰等，2003)、三峡库区滑坡隐患排查(金维民和杜兵建，2004)、滑动面埋深(Bruno and Martillier，2000)、滑坡三维结构探测(Bichler et al.，2004)和饱水粘土断裂滑动面识别(Kim et al.，2011)等方面做了一些相关工作，表明地震反射法最适用于滑坡体内部块体分界面(如：破裂面、节理面等)和滑坡构造几何形状的探测，但在滑坡地形起伏较大情况下，观测耗时长、花费高，并且难度较大.Ferrucci等(2000)对比分析了地震反射波法和折射波法，并用实例辅以多个钻孔资料验证，说明地震反射法对滑坡内部结构探测的效果要优于地震折射法，探测深度约100～400 m，但是由于浅层分辨率较低，表层破裂面往往难以识别.大多数研究者获取反射剖面用的是P波反射，而S波反射却很少，Bichler等(2004)综合采用P波和S波反射信号，研究了克内尔叉滑坡(Quesnel Forks l and slide)火成岩厚约75 m的覆盖层，效果很明显.

国内地震反射法在滑坡体结构探测应用上的研究相对较少，主要用于工程防治，即滑动面的确定.冯希杰等(2003)对宝鸡簸箕山滑坡进行地震反射勘探，震源为高导爆TNT炸药，地震反射界面信号强，波速差异明显，主要地层结构清晰，波速结构显示该滑坡为第四纪松散堆积层，潜在滑动面位于160 m深处，对边坡稳定性评价具有重要意义，但需要详细的工程地质资料作为佐证.地形起伏剧烈和较低的浅层分辨率制约着地震反射法在滑坡体结构探测上的应用，未来工作需要进一步认识和排除影响分辨率的主要因素(震源能量、仪器的选择、检波器的配置、观测系统和参数设置、噪声消除及岩土体特征等)，增加地震反射剖面解译的精度，最大限度提高地震信号采集的信噪比和滑坡浅层结构分辨率，以满足在滑坡领域的应用需求.

(2)地震折射波法

地震波在传播过程中碰到介质弹性和密度不同的界面时，即发生折射现象，折射波中携带着地球介质和分界面的结构信息，如图 1b所示.通过折射波时距曲线计算折射层波速，折射法较多的应用于测定滑坡体覆盖层和高速夹层的厚度，确定基岩面的埋深及起伏变化.

地震折射法在滑坡体结构探测方面，许多国外学者以其和多种地球物理方法综合运用为主，在滑坡地质模型验证(Mauritsch et al.，2000)、潜在滑坡滑动面探测(Glade et al.，2005)、滑坡体构造演化(Otto and Sass，2006)、滑坡地质模型数值模拟(Danneels et al.，2008)、牵引式滑坡结构探测(Travelletti et al.，2011)和粘土滑坡裂缝入渗(Bièvre et al.，2012)等方面做了很多工作.结果表明该方法用于滑坡勘察精度较高，勘查效果也通过多种地球物理方法或岩土方法交叉得以验证.目前折射波走时数据的解译主要通过时延法(delay method)来实现，包括正负(plus-minus)显示技术(Glade et al.，2005)和广义互换法GRM(generalized reciprocal method)(Mauritsch et al.，2000)，对起伏的地形有较好的适应性，但是探测深度相对较浅，Glade和Mauritsch在滑坡体上的探测深度分别约为3 m和30 m，却难以得到坡体滑动面的信息.

相比之下，国内对地震折射波法的关注很早，而应用于滑坡结构探测方面的研究却很少.肖柏勋(1988)对安科纳大滑坡的勘探结果认识，充分说明了该方法在滑坡产生机理和钻孔设计中的重要作用.近三十年来，一些学者开展了三峡库区滑坡探测(刘崧，1994)、滑坡体积及面积估算(王敏等，2003)和巨型滑坡滑动面位置和形态探查(李来喜，2009)等方面的研究工作.李来喜(2009)利用地震折射波法和高密度电法在黄土高原中高山地区开展多期次巨型滑坡群(长约2～3 km)性质认定和主滑动面确定工作，主滑面定为下覆泥岩(V_p=1800～2400 m/s)，埋深约为100 m，与电阻率值(5～20 Ω·m)有很好的对应关系，却缺少相应的验证依据.其中，该方法与反射波法、电阻率法和面波法之间的结合较多，主要集中于滑坡工程勘查、防护和治理.但研究手段及程度与国外存在较大差距，主要表现在数据采集的信噪比、观测系统的设计、分辨率和数据处理等方面，尤其是缺乏探测结果的验证手段，需加强其系统性研究.

地震折射波法可以得到滑坡体内部结构和基岩起伏几何形态，但探测深度受测线长度及波能量衰减等因素的制约.滑坡体内部浅层裂缝演化入渗模式在滑坡启动中的具有重要作用，滑坡变形破坏参数(位移、速度和加速度)与地球物理参数(波速、电阻率等)的定量化研究有待进一步的加强，但目前在滑坡体上的观测数据相对有限，难以满足其定量化关系的建立(Jongmans et al.，2009； Gr and jean et al.，2012;Bièvre et al.，2012).基于折射法在滑坡结构探测上的多个历史案例，Jongmans和Garambois(2007)认为将勘测线路长度应设置为勘测深度的3～5倍，将大锤击打震源换成炸药震源，可以有效的提高入射波的能量，加强转换信号，能获取更清晰的滑坡体内部结构，实际勘查工作中应该重点考虑这些因素.

(3)地震面波法

面波是体波在界面衍生而成的次生波，沿界面附近传播，面波携带的能量最强，振幅较大，振动周期较长，衰减较慢，传播速度随着波长或频率的变化而变化，具有频散性，如图 1c所示.面波主要有瑞雷面波、勒夫面波和史东尼面波，与地震勘探相关的主要是瑞雷面波(胡家富等，1999).

基于瑞雷面波对非均匀介质和界面的敏感性，面波反演主要用来探测滑坡体地层分布和软弱夹层及结构面(滑动面)或破碎带(滑动带)，表现出较好的探测效果.近些年，国外学者利用面波法在滑坡体结构探测( Gr and jean et al.，2011)、冰湖粘土滑坡变形特征(Jongmans et al.，2009)、滑动面埋深(Hibert et al.，2012)和坡体物质物理力学特征(Prado et al.，2012)等方面做了很多研究工作.Méric等(2007)基于面波频散曲线反演滑块的剪切波速约为250～300 m/s，下覆稳定块体的剪切波速约550～800 m/s，存在很明显的波速跃变，定位的滑动面埋深约为30 m，钻孔和其它地球物理方法验证其结果的可靠性.但是，目前面波反演方法得到的滑动面深度都相对偏浅，主要原因是地震记录中的低频信息较少，难以满足深层滑坡的结构探测.由半波长理论可知，瑞雷面波探测深度和频率的关系为H=Vr/(2f)，Vr为瑞雷波相速度.因此，为获取更高分辨率的滑坡剪切波速度结构剖面，实际的面波数据采集中需要更大的震源能量和更宽频带的面波记录仪.

国内多数学者将面波法应用于滑坡体结构探测(庄师柳，2010)、滑坡勘查(鹿芳等，2011)和滑坡灾害工程防治(张纯刚和陈永东，2012)等方面.张德元等(2009)详细讨论了四川省达州市达县桥湾村倒虹村滑坡的四类面波频散曲线突变特征(滑坡体内部、滑坡边界、滑坡推力段和滑坡前缘及两侧推覆体)和对应的地层物性的关系.这些多数都属于针对性较强的应用型研究，探测结果分辨率低，探测深度被限制在约20 m范围内，甚至没有钻孔资料等手段的验证，而是根据物探结果直接对坡体进行地层划分和滑动面的识别及讨论，结果缺乏可靠性.基于面波技术的滑坡变形破坏机制、运动特征及地质力学行为等基础理论方面的研究有待进一步开展.

面波的频散特性是由介质的不均匀性引起的，面波频散对剪切波速(V_S)变化较敏感，剪切波速与岩土工程力学参数联系最紧密，能直接反应介质岩土力学性能的变化.Jongmans等(2009)通过对冰湖粘土滑坡的位移及地物监测发现，滑体内V_S的变化与滑块移动速度成负向关系，剪切波速的演化能直接反应滑坡的变形特征，可以为滑坡的活动性提供非常有价值的信息.另外，滑坡沿软弱面或滑面发生变形破坏时，岩土体剪切强度降低，剪切波速变化明显，场地原位试验及延时监测与室内土工试验的结合将是未来地球物理技术在滑坡结构探测方面应用的一个重要研究方向，对评价滑坡稳定性和防护治理方案的设计及拟定都具有重要意义.

(4)陆地声纳法

近年来，为解决隧道掌子面的超前预报问题，钟世航等(1995)提出一种基于地震反射法的新方法——陆地声纳法，简称“陆上极小偏移距超宽频带弹性波反射法”，并自主研制了相应的陆地声纳仪LDS-3，观测系统如图 1d所示.该仪器具有频带宽、无频率歧变自激自收、反射能量大、抗干扰能力强等特点，应用效果得到了工程界专家们的认可(邱道宏等，2009).这项技术被广泛应用于物探、隧道不良地质情况(断层、松弛带厚度、溶洞、破碎带等)、地质勘查、工程检测等方面，具有潜在的应用及发展前景.

基本原理是在震源附近一个极窄小的区域内存在着一个最佳反射波观测接收窗口，其高频特性非常好，干扰波极少，反射波能量强，这就决定了陆地声纳法零偏移距、单道连续采集工作方式.钟世航(1997)进行大量的物理模型正演研究，包括水平圆柱体、水平椭圆柱体、球体、水平半无限平板、水平有限平板等模型体，证明其在浅层高分辨率结构探查方面的应用潜力.

为了满足更多工程勘查需求，许多学者对陆地声纳法和其他物探方法的组合做了很多探索性的实践.钟世航(2003)(钟世航和曹大明，2005)根据陆地声纳、微分电测深和超声波法各自的特点，将其相互结合，在岩溶、洞穴及隧道开挖松弛带等测量方面取得了较好的应用效果，探测的松弛带深度约为3 m左右.李术才等(2007)通过隧道地震预报(TSP)超前预报溶洞、陆地声纳法探测断层、地质雷达探测地下水和红外探水法探测岩溶裂隙水等工程实例，实现对隧道超前预报的全面勘查.面对隧道安全问题的严峻形式，采用多种方法准确定位不良地质情况的要求也在不断提高.钟世航等(2012)提出了以陆地声纳法、瞬变电磁法和复合式激发极化法的组合形式，以实现隧道施工地质超前预报中对断层、破碎带、溶洞、暗河、地下水的探查.

陆地声纳法是在不断的应用实践中发展起来的，是工程实践和科学研究相结合的典型范例.虽然该方法对浅层结构具有较高的分辨率，超宽频带，不受地形条件的限制，但在滑坡地质灾害勘查方面的应用却很少.同时，其自身声纳数据处理方法和成像结果显示技术等方面都存在很大的研究空间，与其它地球物理勘探技术在滑坡探测上的综合应用和优化组合等工作有望在未来开展，更好的服务于滑坡领域研究.

1.2 被动震源法

近年来，微动勘查方法MSM(Microtremor Survey Method)作为一种浅层结构探测的有效方法，越来越多的受到工程界关注，一时成为国际勘查方法研究的热点.叶太兰(2004)介绍了微动台阵技术的仪器设备、观测系统、野外数据采集和数据处理方法.孙勇军等(2009)从微动勘查的起源、基本原理、微动数据处理、技术要点、发展过程和最新进展等方面对其进行了详细的调查工作，充分说明该方法潜在的应用前景.无需人工震源，对环境没有特殊要求，适于在人口密集、交通繁忙的市区、干扰强烈和缺乏地震记录的区域，是微动勘查最大的优点.目前，从微动信号中提取面波信息获取地壳浅层结构的探测研究也在不断的开展，并取得了可喜的研究成果(何正勤等，2007；徐佩芬等，2013).在微动H/V谱比应用于工程场地地震响应和浅层结构做评估的同时(王伟君等，2009)，国际上也开始利用该方法对滑坡体进行探测，发现对滑坡面具有较好分辨力，有望成为探测坡体三维结构的有效方法.

图 2

Fig. 2

图 2 微动勘查台阵观测系统示意图（黑色圆点为微动观测点，倒三角为观测仪） (a)单点二重观测系统;(b)剖面观测系统徐佩芬等(2009) Fig. 2 Layout schematic diagram of microtremor survey method (a)Simple-point inversion method;(b)Microtremor profiling method.

对于岩质滑坡的探测，地震微动H/V谱比方法能得到面波频散曲线和能量集中的主要频段，进而利用这个频段的频散曲线反演坡体的剪切波速，可以获得坡体结构和破裂面或滑动面的信息.通过检波器监测岩质滑坡的局部滑动和微弱破裂及沿结构面的破坏，获取微动信号，分析其频谱特征和结构面的剪切波速变化，来实现有效的微动定位，可以快速的获取剪切破坏的结构面位置和深度，为滑坡启动研究提供重要的物理力学参数(Amitrano et al.，2010; Walter et al.，2009).对于潜在的土质滑坡，在降雨、地震、地下水渗透和外力作用等因素的影响下，坡体内部软弱夹层、滑动面或破碎带物质的物性参数(如：电阻率、纵横波速度等)与周围介质存在明显差异，这样的差异性可以用来研究滑坡面的位置、形态特征及滑坡体精细结构特征(Meric et al.，2005；Meric2007；Gr and jean et al.，2011).在这些工作中，研究者通过岩土原位测试、钻孔资料和其它地球物理等方法来验证结果的可靠性(Lapenna et al.，2003; Méric et al.，2007).结果表明地震噪声谱比方法用于滑坡体三维内部结构和滑动面的探测具有可行性，适于探查滑坡体组成物质和下伏基岩的几何形态及水文地质特征.

关于微动台阵观测，Aki(1957)提出了空间自相关方法SPAC(Spatial Autocorrelation Method)可以获得地表浅层结构，随着研究的不断深入，观测台阵的灵活性也大大加强.Okada(2006)将规则台阵的SPAC扩展到不规则台站，克服了传统SPAC台阵布设不自由的缺点，并证明了在假设微震动主要由基阶瑞利面波组成的条件下，SPAC最优微动台站观测组合为3个台站的环形排列.陶夏新等(2010)利用最大似然法对地脉动圆形、十字形和菱形台阵做F-k谱对比研究，结果发现菱形台阵的结果较精确，是估算场地剪切波速结构的首选方案.两者的最优台阵排列都是圆上的正三角形排列，微动台阵能有效的压制随机噪声干扰，提高信噪比，最大限度的提高相速度频散曲线的精度.

相比之下，国内利用微动谱比法来研究岩质滑坡体的非常少.Xu等(2011)首次用微动检测系统分析位于中国西南部云南省金平县第一水电站堤坝左侧岩质高陡边坡的稳定性，定位识别的破坏区域和潜在滑动面是可信的.地震微动在土质滑坡上的研究却近乎空白，徐佩芬等(2009，2012)近年对煤矿陷落柱和地铁“孤石”的研究结果表明，微动勘查不受地形和施工场地条件等因素的影响，探测精度完全满足滑坡体勘查要求，相对传统钻孔方法有方便、无损、经济的优点，但是对约20m范围内较浅层的结构分辨率较差.因此，有待开展微动勘察与其它地球物理勘查在滑坡体结构探测和微动监测方面的综合应用研究工作.另外，大型台阵技术的设计和改造及数据处理精度的进一步提高，基于滑坡微动监测资料的破裂面或滑动面的精确定位，利用微动记录获取震源机制解，确定破坏面或裂缝系统的地质特征等方面都是未来重要的研究方向.

2 电 法

2.1 主动源法

(1)电阻率法(ERT)

电阻率法是基于岩土体的导电性差异，通过观测人工建立的地下电流场分布规律来进行能源勘查和解决地质问题的一种主动源电法勘探方法，对岩体性质(岩石风化、破碎或裂缝)、含水量、粘土带和饱水带较为敏感，观测系统如图 3a所示.电阻率法ERT(Electrical Resistivity tomography)主要有电阻率剖面法、电阻率测深法和高密度电法.其中，高密度电法应用最为广泛，它集中电剖面法和电测深法的优势，同时提供地下一定深度范围内横向和垂向电性的变化特征.高密度电法的探测深度与测线长度成正比，可达上百米深，影响高密度电法测深的因素主要有测线长度、电极间距、隔离系数、上覆低阻层电性和厚度等.

图 3

Fig. 3

图 3 电法观测系统示意图 (a)高密度电法;(b)激发极化法;(c)自然电位法;(d)地质雷达. Fig. 3 Layout schematic diagram of electrical method (a)High-density resistivity;(b)Induced polarization(IP);(c)Spontaneous potential(SP);(d)Ground penetrating radar(GPR).

大量研究表明，高密度电法是一种快速、廉价、无损的滑坡体结构探测技术，主要用于滑坡体地下水分布、含水层和地表破裂面的探测，技术相对比较成熟.国外大多数学者集中于滑坡体内部结构和滑动面(Torgoev et al.，2013)、滑坡体裂缝和破裂面( Le Roux et al.，2011)、地下水循环(Marescot et al.，2008)、地形演化过程(Otto and Sass，2006)、建立水文力学地质模型(Carpentier et al.，2012)、滑坡监测(Aleks and ar et al.，2012)和稳定性评价(Epada et al.，2012)等方面的研究，应用非常普遍.无论岩质滑坡还是土质滑坡，在滑块移动的过程中，电阻率值都会随着块体滑动发生变化，增大或减小，具体情况取决于地下水位面的位置或地下水的入渗，电阻率值可以作为滑坡体变形和启动的监测指标(Lapenna et al.，2005；Meric et al.，2005).研究对象主要有变质岩滑坡、粘土滑坡和泥岩滑坡等，手段主要以多种方法的综合运用为主，加以岩土试验和数值模拟相互验证，系统的探测滑坡体结构、探讨滑坡体破坏机制及四维运动演化过程.

在国内，自80年代后期以来，随着电子信息技术的不断更新，高密度电阻率勘探技术在数据采集方式、数据处理方法、人机交互显示技术、仪器开发和应用研究等方面都取得了非常大的进展(严加永等，2012).相应地，基于滑动面具有低电阻率、低速度的特征，电阻率法很早就被用于滑坡体结构探测和滑动面几何形态的确定.大多数学者集中于滑坡工程防治(孔繁良等，2008)、震后滑坡体结构探测(张玮等，2011)和滑坡物探技术组合运用(李来喜，2009)等方面的工作.对于模型试验，郭秀军等(2004)对不同的电法装置和不同类型的滑坡体(均质土滑坡、顺层滑坡、基岩上覆堆积层滑坡和切层滑坡)进行组合研究，电阻率异常模式的不同说明其在滑坡工程地质调查上的可行性.聂利超等(2011)采用有限元法对不同类型的滑坡进行了系统的数值正演研究，得到了层析成像法(ERT)探测滑坡面的响应特征并给出层析成像法探测滑坡面的异常识别特征.尽管如此，没有任何一种物探技术是万能的，未来的地质灾害勘查将向着多种物探技术联合勘探、多尺度联合解释、多学科交叉结合的方向不断发展.

(2)激发极化法(IP)

激发极化法IP(Induced Polarization)是一种利用岩土体激发极化效应研究地质结构的勘探方法，极化效应用视极化率来表示，可以分为时间域激电法(直流激发极化法)和频率域激电法(交流激发极化法)两类，两种方法分别研究介质激电效应随时间和频率的变化特性，观测系统如图 3b所示.激发极化法是寻找各种金属矿藏的主要方法，另外，在石油、天然气和地下水文信息等方面也能取得比较令人满意的效果(何继善，1995).

目前，国内激发极化法主要应用于地面找水(谢明魁等，1993)、煤矿坑道超前预报(张平松等，2009)、隧道不良地质超前检测(聂利超等，2012)等方面.李术才等(2011)研发激发极化仪，通过模型试验发现激发极化半衰时之差和水量之间的线性正相关关系，实现了对隧道含水构造的三维成像超前预报和水量估算.同样，国外激发极化法在滑坡探测方面的研究也非常少，主要原因是该方法的应用受到地下物质属性的控制，取决于滑坡体的物质组成.Marescot等(2008)综合电阻率法(ERT)和激发极化法(IP)调查瑞士阿尔卑斯地区不稳定斜坡，大尺度的电阻率和激发极化剖面圈定了地下水通道和斜坡底部不稳定区域，强调ERT和IP联合运用在探测基岩内部含水区域、富含粘土和石墨地质单元的探测优势，但是激发极化法只能分辨出饱粘土断层或石墨基岩，应用有限.

尽管激发极化法在隧道含水地质构造和矿坑含水层的超前预报上能取得非常好的效果.但是，国内外激发极化法坡体探测方面的研究基本没有，斜坡中的软弱面或软弱夹层在地表水的入渗下，抗剪强度降低，发生剪切破坏，产生滑动，这些区域往往都是含水区域.因此，激发极化法在滑坡滑动面的探测方面也具有一定的应用前景，该方法在滑坡上的可行性和应用效果都有待探索.

2.2 被动源法

自然电位法SP(Spontaneous Potential)是利用岩石矿物的电化学作用在其周围产生的自然极化电场进行找矿、地质填图和解决工程地质问题的一种被动源电法勘探方法，观测系统如图 3c所示.由于地层岩土体含水层中矿物矿化度和离子浓度各异，一定水压力会引起离子产生扩散作用、吸附作用和孔隙过滤作用，发生电化学反应，产生电位差，从而形成自然电场.

自然电位法就是利用自然电位场随时间的变化来划分渗透区域、圈定渗流通道和含水层，自然电位随深度的变化可以用来识别岩性、划分地层及估算地层电阻率和泥质含量等.该方法主要用于土坝渗漏探查(郑灿堂，2005)、基坑检测(庄史彬，2004)和矿体勘查(许令周和夏卫芳，2007)等方面.杨磊等(2012)提出利用水平自然电位图像和自然电位概率成像方法来获取土壤水分入渗信息，实现入渗过程的监测，提取了土壤非饱和带的水分分布和运移情况.滑坡体内自然 电位的变化主要是裂隙或断层中水流动变化引起的，国内目前基本没有自然电位法应用于滑坡体结构或含水层探测的例子，还没有充分利用自然电位法对水流的敏感性特征，开展降雨或地下水渗透导致的滑坡地球物理场变化方面的监测.

基于自然电位法对地下渗流和含水层的良好探测效果，该方法被应用于斜坡饱水区和水流系统的探查研究.Bruno和Martillier(2000)研究瑞士阿尔卑斯山的滑坡SP剖面将表面电阻率的正负异常解释为水的入渗和复原流动引起的，这样的异常值表征滑动面的位置.Meric等(2006)在法国的Séchilienne滑坡块体上也观测到随时间稳定变化的SP异常值，不能判断这种异常值是来源于深水流，还是来源于裂隙等地质构造的水流变化，但证明了延时SP监测网系统在岩石块体移动演化过程监测的有效性.滑坡内水流引起电荷移动，形成电流和电位差，自然电场的电位差随时间发生变化可以表征滑坡体水流系统的运移状况.

综上可知，该方法是研究滑坡降雨入渗和坡内流体积聚及运移的一种有效方法，有望通过自然电场的延时监测来研究滑坡体运动演化特征，自然电位监测对大型灾难性滑坡的预警预报研究具有重要价值.

3 电磁法

电磁波探测方法主要有频率域电磁法、时间域电磁法和探地雷达法.频率域电磁法和时间域电磁法适用于深部地质目标体的探测，而探地雷达适合于浅层地质结构探测，其基本原理是通过发射天线将高频电磁波信号传入地下，研究其传播规律，分析其时频特征和振幅特征，以了解近地表介质或探测目标体的结构特征，观测系统如图 3d所示.地质雷达探测深度与探头频率、地下介质电阻率及介电常数等因素相关.一般来说，介电常数越低，电磁波速度越大，电导率越小，衰减系数越小，电磁波衰减越慢.探头频率越高，探测分辨率越高，探测深度越浅，需根据实际坡体结构和天线的穿透能力，选取合理的参数，选择不同频率的天线或天线组合开展实测工作.

地质雷达GPR(Ground Penetrating Radar)在滑坡的应用上主要表现在滑坡体形态、滑动面埋深和潜伏滑坡勘察等方面，为滑坡的防治提供合理的设计参数(姜卫方等，2000；郑庆灿等，2006；刘震，2008).杨成林等(2008)利用地质雷达探测滑坡裂缝，研究滑坡破坏机制，以达到滑坡监测、预测和治理的目的，但高估了裂缝的范围及深度(0～40 m)，对裂缝的深度演化缺乏验证依据.李华等(2010)分析了目前国内外地质雷达设备、数据处理方法和应用领域等方面的具体情况和存在的问题及发展趋势，这些工作都为后续的理论和实际应用研究打下了坚实的基础.地质雷达数据处理方法在不断的更新，探测精度也得到了相应的提高(周辉等，2005).总的来说，地质雷达在浅层滑动面和裂缝的探测方面很有优势，应用也很广泛，探测深度约为10～20 m，但饱水或粘土区域电磁波衰减剧烈，探测深度会受到一定限制.

国外高分辨率的地质雷达在滑坡体上的应用很普遍，验证手段也很丰富.探地雷达(GPR)与电阻率法(ERT)、激发极化法(IP)、地震法(反射、折射法)、面波谱分析法(SASW)、电磁法(EM)和地面激光扫描(TLS)等方法的组合应用及相互验证能更有效的提高探测结果的可靠性(Sass et al.，2008; Bonomo et al.，2009; Chianese et al.，2010).研究内容主要有滑坡体内部结构、滑动面或软弱夹层形态、地质构造和水文地质调查等.由于电磁波信号在高导体或非均质体里衰减剧烈，限制着探地雷达在土质滑坡上的应用，多数学者主要将其应用于地表滑移型泥石流(Slide-debris Flow)(Bichler et al.，2004)或岩质滑坡(Jeannin et al.，2006)，尤其对岩质滑坡中裂缝、节理面及破坏面的探测敏感性较高.Jeannin等(2006)利用三种不同的地质雷达装置(反射剖面、共中心点法和层析成像)对石灰岩悬崖中的断面和裂缝进行探查，天线频率100Hz，最大探测深度约20 m，分辨率约25 cm，验证了表层裂缝的位置和崖体中的延伸方向.土质滑坡中地下水和粘土层的分布影响着探地雷达的勘察效果，根据雷达剖面推测的滑移破坏面不可靠(Barnhardt and Kayen，2000;Bichler et al.，2004).因此，地质雷达适合于滑坡浅层裂缝的探测，而对土质滑坡滑动面的探查效果欠佳，探测效果很大程度上取决于选取天线的穿透能力和场地工程地质条件.

综上所述，地球物理技术在滑坡结构探查上的运用仍然存在争议，主要原因是各种技术本身在滑坡上的应用存在局限性，探测分辨率达不到要求，缺乏对探测结果解译的综合评定指标.目前地球物理技术在滑坡上应用面临的最大难题是坡体物性特征和水文地质、岩土力学特征之间的关联.Yamakawa等(2010)综合运用水分渗透探测CPMP(Combined Penetrometer-Moisture Probe)和ERI、GPR技术探测斜坡上土壤深度、物质类型和水分分布，研究了电阻率和孔隙比、含水量、饱和度、标贯等岩土参数之间的关系，这些水文特性能够为滑坡超前预测提供参考依据.另外，剪切波速与贯入强度，地物参数与滑坡变形位移及水文地质参数(含水量、渗透系数等)的关系研究也在不断的开展(Andrus and Stokoe，2000;Rubin and Hubbard，2005;Jongmans et al.，2009;Gr and jean et al.，2012).未来地球物理方法与岩土工程室内土工试验、原位测试、GIS技术和现场实时监测等手段的相互结合将会越来越多，更多岩土体参数间的量化信息会被提取出来，将进一步拓展地球物理技术在滑坡上应用，促进滑坡基础理论研究的发展.

4 结论与展望

滑坡是集地形地貌、水文、地质和物化及力学的复杂非线性构造体.作者认为以下几个方面需要做进一步的深入研究.

(1)综合多种地球物理勘探技术的优化组合研究.从技术自身出发，分析技术的优势和缺陷，优化组合各种方法，寻找影响数据信噪比和结构分辨率的主要因素，给予消除或减弱，最大限度提高滑坡体结构探测精度.

(2)滑坡三维或四维地球物理层析成像技术的研究.滑坡体三维或四维结构能更详细、可靠、全面、真实和直观的反映滑坡的结构特征信息，尤其是坡体含水层入渗和运移的情况.未来三维或四维地物层析成像显示技术的发展对滑坡调查和监测具有重要意义.

(3)滑坡地球物理监测手段和定量化信息转化研究.滑坡移动的速度和方向可以通过地球物理参数传达，以用来评价滑坡稳定状态.未来应加强滑坡地球物理参数的监测及监测仪器的研制，积累监测资料和经验，为滑坡预警预报研究提供可靠的原位资料.

(4)构建滑坡预警、预报系统.建立基于地球物理场观测的滑坡稳定性评价体系和预警预报系统.该系统应包括监测系统、数据采集及传输系统、数据库、可视化技术、空间分析技术和数值模拟计算等多功能模块.需要多学科、多领域的相互合作与交流，才能实现地球物理探测技术在滑坡预警预报上的应用飞跃.

致 谢 感谢各位审稿专家对稿件提出的宝贵指导意见.