当前世界环境

介绍

Kohima是那加兰邦的行政总部，经常遭受以山体滑坡形式出现的自然灾害，这对这个城市的居民构成了很高的风险。它位于州的南部，有几个主要的办公室和机构。它也便利了曼尼普尔邦和其他几个城镇的主要动脉，因为横贯亚洲的高速公路AH 1和国家高速公路NH 2穿过这个城镇。在地质上，Kohima镇主要由第三系Disang组岩石组成，由页岩和一些粉砂岩和砂岩组成。这些岩石被折叠、断裂、高度褶皱、碾压和风化^{1 - 4}。页岩暴露物呈深灰色，呈碎裂状，在许多地区被风化成粘土。

这种可能是脆弱的岩石与水的相互作用是造成城市内外众多边坡不稳定的几个因素之一^{5 - 9}。

Kohima由于地处丘陵城市，经常发生山体滑坡，而山体滑坡往往是由暴雨、地震和构造活动、水位变化、河流侵蚀等外部因素引发的^{10 - 14}。该镇雨量充沛，特别是在季风季节，过去5年(2017-2021年)5月至8月的平均降雨量为1000毫米至1800毫米(资料来源:那加兰邦科希马水土保持部)。导致这些团块移动的主要因素是持续的强降雨和边坡材料的条件。水容易渗透，特别是在裸露和裸露的斜坡上，岩性较弱，导致乡村岩石风化。由于风化侵蚀作用的发生，边坡材料失去抗剪强度，这被认为是滑坡发生的重要因素¹⁵。滑坡在岩石为主的地区很常见，这些地区有节理、断裂和剪切。常与滑坡联系在一起的页岩大多是风化的页岩，这些页岩已经成为富含粘土的土壤，抗剪强度很低，特别是在饱和水的情况下。页岩和泥岩与较小的砂岩层穿插在一起，再次被观察到更容易受到岩体的部分或全部风化。利用地电法调查地下岩性有助于识别脆弱带和易发生滑坡的脆弱地区可能的岩体运动。这些运动主要是由于边坡岩体的不稳定性，其主要成分是土壤、破碎岩石和风化物质^16-23。

弱区是指那些力学性能被认为明显低于周围岩体的区域。它可以以断裂带、剪切带或弱岩的形式出现，这些带中的大多数都是在地质时期经历多次破裂的结果。影响弱岩性质的一个重要活动是由于水从可渗透层渗透到这些弱带而导致的岩石的持续风化过程。由于饱和，除了孔隙水压力增加外，风化物质的重量也增加，破坏了边坡的平衡，从而引起边坡物质的失稳^24-29。

另一方面，具有低电阻率的含粘土岩石是透水性最差的，被认为是防水层，它能够作为风化物质的起始层和移动面。这是滑坡成因和进一步发展的主要因素之一^{30 - 33所示。}

斜坡地区地下水含量高是造成不稳定的另一个驱动力。季风季节的大量降雨加上有利的地质条件，使水容易渗入软弱岩石，导致地下水位升高，从而使软弱材料饱和，降低其抗剪强度。这就形成了导致边坡破坏的有利条件^34-37。

几名过去的工作人员对Kohima镇及其周围地区的滑坡进行了个案研究，采用各种方法确定地质对滑坡发生的影响。Sharda和Bhambay[38]编制了Kohima镇的坡度分类图及其岩土工程报告。研究人员还为该城镇的滑坡灾害区划图提供了重要信息[39-41]，并提供了与该地区滑坡有关的文献^{9日,15日,39-48}。

科希马镇一个经常受到山体滑坡困扰的地区是佩里泽殖民地。它被纳入印度测绘地形图83K/2，位于北纬25°41′48”至25°41′53”，东经94°05′39”至94°05′46”之间(图1)。研究区域人口密集，有住宅和商业建筑、办公室和道路，包括2号国道(NH-2)。在过去的几十年里，山体滑坡一直困扰着这个殖民地，破坏了库特查房屋和碾压混凝土建筑。季风季节不断的降雨是进一步迁徙的触发因素，导致道路封锁，并影响了殖民地居民往返Kohima镇的旅行。

一些研究人员在那加兰邦进行了滑坡研究。然而，大多数早期工作者采用了地质和岩土工程方法。利用电阻率法进行滑坡调查，并从这些技术中获得相应的地下条件信息是非常罕见的。目前的研究可能是该领域首次尝试利用非侵入性方法，通过确定斜坡材料的固有地下条件的作用来评估滑坡的原因。因此，这项研究的结果将有助于更好地了解该国这一地区各种土地不稳定的原因。

图1:位置地图：那加兰邦Kohima镇。 点击此处查看图

该地区的岩性

主要p研究区的一部分主要由底桑页岩组成，其颜色为黑色。裸露的岩石被剪切、皱折、风化和断裂。图2给出了暴露的裂缝和风化页岩的现场照片。

图2:岩石暴露，显示破碎和风化的页岩。 点击此处查看图

材料与方法

利用垂直电测深(VES)方法，给出了电阻率随深度的变化规律。该方法用于评估现有地下条件，是识别地下地质复杂性的有效方法^调查。

利用原电池(DC)或低频交流发电机在电极对之间的地内人工感应传输直流电，测量另一对电极对之间的电势，根据电导率或介质电阻率的估计来测量电阻率。电特性随深度的变化得到视电阻率(P_一个)的地质构造，表示为⁵⁴：

在这里，使用了五个电极，电极的中心保持固定，并测量了电极的各种扩展电流值。两个外部电极，即电流电极，充当电源，另外两个内部电极，即电位电极，充当接收器。电流(I)在电流电极对(如A和B)之间引入，电位差(P产生的V)借助电位电极对M和n进行测量。四个电极沿直线拉伸，电流电极间距相对于电位电极间距保持较大(图3)。本研究采用斯伦贝谢的配置[55]，电流电极与电位电极间距按5的数量级排列，即AB/2p5 MN / 2。这种结构在饱和层和非饱和层之间提供了良好的电阻率对比，用于分析地下条件。

利用测深曲线特征对地球地质层理的电性拓扑结构进行了分析，并将其分为四种基本类型电阻率p1，p2,p3,p1为第一个电阻率值，其次为p2,p3为:

p1 >p2 >p3: q型

p1 >p2 <p3:屏蔽

p1 <p2 >p3: k

p1 <p2 <p3: a类型

图3:斯伦贝谢阵列油田法。 点击此处查看图

使用Aquameter CRM 500型电阻率仪获取现场电阻率数据，由于地表限制，每个VES位置的剖面长度不同(表1)。视电阻率值由式(1)计算，现场数据使用迭代电阻率测深解释软件IPI2win进行解释[56-57]。

沿集落路选取3(3)个测点采集现场数据(图4)，分析确定电阻率层。

表1:研究区域及钻孔位置的地理坐标。

位置		地理 坐标	海拔高度	钻孔 位置	地理 坐标
Perizie	类型1	N 25°41“51.31” E 94°05年“44.42”	1404米	IG体育场	N 25°42“20.58” E 94°05年“29.37”
	类型2	N 25°41“51.42” E 94°05年“43.79”	1395米
	类型3	N 25°41“49.28” E 94°05年“40.46”	1361米

图4:利用VES站对研究区域的Google earth图像。 点击此处查看图

结果与讨论

K、KQ、KHK型测深曲线圈定VES探测位置为3 ~ 6层(图5)[58-65]。在测深1处KQ型表示该型电阻率p1 <p2 >p3 >p4.表层土厚度0.498 m，电阻率为149 m，其次为页岩或页岩带砂岩夹层，地层较致密，电阻率为739 m。第3层为风化页岩，其电阻率值为112 m，厚度为7.59 m，其次为较大深度的页岩裂缝区，可考虑为地下水储层的适宜区。

在ves2中可以看到K型曲线，显示电阻率增加到最大值，然后下降到更低的电阻率值(p1 <p2 >p3)表层土与低饱和裂缝性页岩之间为页岩或砂岩夹层。第一层电阻率为122 m，厚度为0.9 m。第二层为页岩或砂岩夹层，其电阻率值为405 m，厚度为1.26 m。第三层深部电阻率值较低，为89.5 m，指向岩石饱和带，含裂隙岩。这些地区可被视为地下水开采的潜在地区。

ves3显示KHK曲线类型，电阻率值为p1 <p2 >p3 <p4 >p5 >p6.表层土覆盖第一层，厚度为0.691 m，电阻率为85.48 m;第二层含页岩，电阻率为256.7 m，厚度为1.095 m。第三层和第五层为风化至高度风化的页岩或粘土，电阻率值在20.79 ~ 23.83 m之间。第4层电阻率为76.82 m，厚度为4.74 m，为裂缝页岩层。这一层表明地下水的存在(表2)在ves3测量地点可见。这些裂隙是地表水最大入渗的通道，从而促进了地下物质饱和度的提高。这导致孔隙水压力增大，边坡材料抗剪强度降低(图6)。利用VES结果构建地下岩性描述图，与钻孔数据具有较好的相关性(图7)。

图5:Perizie的VES场曲线。 点击此处查看图

图6:在ves3测点处看到张力裂缝。 点击此处查看图

图7 VES1、VES2、ves3测点的岩性描述。 点击此处查看图

在野外工作中，在测量站附近的不同位置发现了3口环形井。通过对当地居民的询问，制作了以下表格(表3)。

三口环井观测到的水位深度在地面以下1.5 m至3 m(约)之间，这与VES推断的层参数一致，其中推断的地下水潜力也在ves1 >8 m, ves2 > 2.2 m和ves3 >8 m处。对比Perizie colony的VES推断层和IG Stadium的钻孔数据，证实了裂缝页岩、风化至高度风化页岩层作为近地表物质的存在(图8)。

表2:VES点的层参数。

大车站	电阻率 值 （p米)	层的厚度 (m)	层的深度 (m)	岩性解释	模型曲线类型
类型1	p1 = 149	h1 = 0.498	d1 = 0.498	表土/页岩暴露	KQ
	p2 = 739	h2 = 0.484	d2 = 0.982	页岩/砂岩夹层页岩
	p3 = 112	h3 = 7.59	d3 = 8.57	风化页岩
	p4 = 64.8	-	-	破碎页岩
类型2	p1 = 122	h1 = 0.9	d1 = 0.9	表土/页岩暴露	K
	p2 = 405	h2 = 1.26	d2 = 2.16	页岩/砂岩夹层页岩
	p3 = 89.5	-	-	破碎页岩
类型3	p1 = 85.48	h1 = 0.691	d1 = 0.691	表土/页岩暴露	KHK
	p2 = 256.7	h2 = 1.095	d2 = 1.785	含水率较低的页岩
	p3 = 20.79	h3 = 2.143	d3 = 3.928	高度风化的页岩/粘土
	p4 = 76.82	h4 = 4.74	d4 = 8.668	破碎页岩
	p5 = 23.83	h5 = 59.85	d5 = 68.52	高度风化的页岩/粘土
	p6 = 0.403	-	-	被污染的地下水

表3:环井地理坐标及其水位深度

戒指好	地理坐标	海拔高度	水位深度
1	N 25°41“51.39” E 94°05年“40.42”	1224米	2.06米
2	N 25°41“51.34” E 94°05年“41.04”	1226米	2.29米
3.	N 25°41“50.90” E 94°05年“38.81”	1210米	1.53米

电阻率调查是在11月进行的，这是一个干旱的季节，在这个季节，三口环井中存在丰富的水，表明该地区是饱和的。探测结果证实了存在可行的含水层;这可能是其中一个因素对国家岩石天气,除了产生孔隙水压力的空间,导致边坡材料强度降低(图9)。浅层滑坡斜坡上通常被认为在季风季节在研究区,当有沉重的沉淀,和饱和土壤往往动员泥石流和疲软的岩石,如页岩易于风化,进一步削弱,使得边坡进一步降解[66 - 68]。分析还表明，高度风化和破碎的页岩占主导地位，这可能是边坡破坏的另一个重要因素。

这些脆弱岩石和含水层的存在可以与直接井眼数据精确匹配，但由于在数据分析期间无法获得这些数据，因此与IG体育场现有的井眼数据进行了比较，结果大致匹配并经过现场验证。

图8:井眼(BH)和vess推断层的岩性对比(井眼数据来源:地质与矿业局，Dimapur, Nagaland)。 点击此处查看图

图9:环形井(R1, R2)和ER调查位置图像(现场照片和ER调查日期:28-11-2020)。 点击此处查看图

得到伪截面在3处VES位置显示了一个低电阻率带，并在地表以下30 m处继续向2处延伸。VES 1高电阻率区(>250 m)为含水率较低的区域。在距地表约10米(约)的深度处发现了1号和3号地震探测系统之间由软质物质组成的部分软弱带。这可以用中等高电阻率带之间的边界对比来表示值和低电阻率值。这一薄弱带的存在表明，边坡材料的可能滑动可能是从这一边界开始的，从而导致边坡破坏(图10)。

图10:沿1号、2号和3号纵线的伪剖面和电阻率剖面 点击此处查看图

结论

在Kohima的Perizie区块进行了1-D电阻率测量，采用了VES方法和斯伦贝谢配置。为了确定边坡材料的固有地下状况，并找出地表失稳的原因，进行了3次地震电磁法电阻率测量在佩里泽殖民地。电阻率分析结果表明，该地区由风化和破碎的岩石组成，易发生团块损耗。风化岩以低电阻率物质为特征，确定为饱和带。

伪截面有助于在距离地表10 m的深度上识别出在第一层和第三层之间存在弱带。在季风季节，地表径流会导致地表水渗透到风化岩石中，这些岩石很容易渗入软弱区，从而增加风化物质的重量，从而引发边坡破坏。

即使在旱季也存在丰富的地下水，这也表明地下物质的饱和水平，这可以加速已经脆弱的地下物质的风化。

该方法获得的结果与现有钻孔资料获得的当地地质情况一致，证实了裂缝和风化页岩作为近地表物质的存在。分析还表明，该方法还可以圈定可行的含水层和地下水位深度。因此，一维电阻率测量为研究区可能导致滑坡发生的地下条件提供了有价值的信息，所得结果可能对今后的滑坡调查有帮助。

确认

作者要感谢那加兰大学地质系为进行调查提供了必要的后勤和设备。感谢张诺根巴博士为编制底图和将地震测深曲线数字化所提供的支持。地质系研究学者Mehilo Apon先生和Notoka先生在实地考察期间所提供的帮助也在此表示感谢。

利益冲突

作者声明无利益冲突。

资金来源

作者未获得研究、撰写和/或发表本文的经济支持。

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