Nghiên cứu địa vật lý về sự lở đất: một tổng quan
Tóm tắt
Trong hai thập kỷ qua, địa vật lý nông đã phát triển đáng kể với sự xuất hiện của hình ảnh không gian 2D, tiếp theo là hình ảnh không gian 3D và hiện nay là hình ảnh thời gian và không gian 4D. Những kỹ thuật này cho phép nghiên cứu sự biến đổi không gian và thời gian của các cấu trúc địa chất. Bài báo này nhằm mục đích trình bày tình trạng hiện tại về ứng dụng các phương pháp địa vật lý bề mặt đối với việc đặc trưng sự lở đất và tập trung vào các bài báo gần đây (sau năm 1990) được công bố trên các tạp chí quốc tế được rà soát đồng nghiệp. Đến gần đây, các kỹ thuật địa vật lý đã được sử dụng tương đối ít cho việc khảo sát sự lở đất vì ít nhất hai lý do chính. Lý do đầu tiên là các phương pháp địa vật lý cung cấp hình ảnh dựa trên các tham số vật lý, mà không liên quan trực tiếp đến các thuộc tính địa chất và cơ học cần thiết cho các nhà địa chất và kỹ sư. Lý do thứ hai mà nghiên cứu này chỉ ra có thể đến từ một phần xu hướng của các nhà địa vật lý trong việc đánh giá quá cao chất lượng và độ tin cậy của các kết quả. Bài báo này đã tạo cơ hội để xem xét các ứng dụng gần đây của các kỹ thuật địa vật lý chính đối với việc đặc trưng sự lở đất, cho thấy cả lợi ích và hạn chế của chúng. Chúng tôi cũng đã nhấn mạnh các đặc điểm hình ảnh địa vật lý (độ phân giải, độ sâu thâm nhập), những điều cần được cung cấp để đánh giá độ tin cậy của chúng, cũng như những yêu cầu tuyệt đối để kết hợp các phương pháp địa vật lý và hiệu chỉnh chúng với các dữ liệu địa chất và địa kỹ thuật hiện có. Chúng tôi hy vọng bài báo này sẽ góp phần lấp đầy khoảng trống giữa các cộng đồng và tăng cường việc sử dụng các phương pháp địa vật lý phù hợp cho việc điều tra sự lở đất.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Agnesi, 2005, A multidisciplinary approach to the evaluation of the mechanism that triggered the Cerda landslide (Sicily, Italy), Geomorphology, 65, 101, 10.1016/j.geomorph.2004.08.003
Andrus, 2000, Liquefaction resistance of soils from shear-wave velocity, J. Geotech. Geoenv. Eng., ASCE, 126, 1015, 10.1061/(ASCE)1090-0241(2000)126:11(1015)
Bard P.-Y. (1999). “Microtremor measurements : a tool for site effect estimation? In: Proc. 2 nd Int. Symp. on the Effects of Surface Geology on Seismic Motion, Yokohama, Japan.” Balkema, Rotterdam, vol. 3, 1251–1279.
Barnhardt, 2000, Radar structure of earthquake-induced coastal landslides in Anchorage, Alaska, Environ. Geosciences, 7, 38, 10.1046/j.1526-0984.2000.71007.x
Batayneh, 2002, Application of a two-dimensional electrical tomography technique for investigating landslides along the Amman-Dead Sera Highway, Jordan, Env. Geol, 42, 399, 10.1007/s00254-002-0543-x
Bichler, 2004, Three-dimensional mapping of a landslide using a multi-geophysical approach : the Quesnel Forks landslide, Landslides, 1, 29, 10.1007/s10346-003-0008-7
Blaha, 1998, Gravimetric investigation of slope deformations, Expl. Geophys, Remote– Sens. and Env. J, 1, 21
Bogoslovsky, 1977, Geophysical methods for the investigation of landslides, Geophysics, 42, 562, 10.1190/1.1440727
Bonnefoy-Claudet, 2004, Nature du bruit de fond sismique : implications pour les études des effets de site, Thèse de Doctorat, Univ. J. Fourier, Grenoble, France, 241
Bruno, 2000, Test of high-resolution seismic reflection and other geophysical techniques on the Boup landslide in the Swiss Alps, Surv. Geophys, 21, 333, 10.1023/A:1006736824075
Caris, 1991, Geophysical, geotechnical and hydrological investigations of a small landslide in the French Alps, Eng. Geol, 31, 249, 10.1016/0013-7952(1)90011-9
Cha, 2006, Application of linear-array microtremor surveys for rock mass classification in urban tunnel design, Expl. Geophys, 37, 108, 10.1071/EG06108
Cruden, 1996, Landslide types and processes. In: Landslides investigation and mitigation, Transportation Research Board, Special Report 247, National Academy of Sciences, 36
Del, 2000, Gravimetric study of a retrogressive landslide in southern Italy, Surv. Geophys, 21, 391, 10.1023/A:1006793009054
Demoulin, 2003, On the origin of late Quaternary palaeolandslides in the Liège (E Belgium) area, Int. J. Earth Sci. (Geol Rundsch), 92, 795, 10.1007/s00531-003-0354-7
Dikau, 1996, Landslide recognition: identification, movement and causes, Wiley, Chichester, UK, 274
Fell R. , HungrO., LeroueilS. & RiemerW. (2000). “Keynote paper –Geotechnical engineering of the stability of natural slopes and cuts and fills in soil. In: Proc. GeoEng2000, Int. Conf. on Geotechnical and Geol. Eng, Melbourne, Australia.” Technomic Publishing, Lancaster Vol 1, 21–120.
Ferrucci, 2000, Seismic prospecting of a slope affected by deep-seated gravitational slope deformation : the Lago Sackung, Calabria, Italy, Eng. Geol, 57, 53, 10.1016/S0013-7952(99)00147-7
Gallipoli, 2000, Comparison of geological and geophysical prospecting techniques in the study of a landslide in southern Italy, Eur. J. Env. Eng. Geophys, 4, 117
Gibert, 2001, Identification of sources of potential fields with the continuous wavelet transform: Application to self-potential profiles, Geophys. Res. Lett, 28, 1863, 10.1029/2000GL012041
Ghose R. (2004). “Model-based integration of seismic and CPT data to derive soil parameters. In : (Ed.) Proc. 10 th European Meeting of Environmental and Engineering Geophysics, Utrecht, The Netherlands.” EAGE Publications, Houten, Paper B019, 4 p.
Glade, 2005, Determination of potential landslide shear plane depth using seismic refraction. A case study in rheinhessen, Germany, Bull. Eng. Geol. Environ, 64, 151, 10.1007/s10064-004-0258-1
Gueguen P. , GaramboisS., CravoisierS. & JongmansD. (2004). “Geotechnical, geophysical and seismological methods for surface sedimentary layers analysis.” Proc. 13 th World Conf. Earth. Eng. Vancouver, Canada.” IAEE., Tokyo, Paper 1777, 6 p.
Havenith, 2000, Geophysical investigations on seismically induced surface effects, case study of a landslide in the Suusamyr valley, Kyrgyzstan, Surv. Geophys, 21, 349
Hegazy Y.A. & MayneP.W. (1995). “Statistical correlations between Vs and CPT data for different soil types. In: Proc. Cone Penetration Testing (CPT’95), Linköping, Sweden.” Swedish Geotechnical Society, Göteborg, Vol. 2, 173–178.
Jeannin, 2006, Multi-configuration GPR measurements for geometrical fracture characterization in limestone cliffs (Alps), Geophysics, 71, 885, 10.1190/1.2194526
Jongmans, 2000, Application of 2D electrical and seismic tomography techniques for investigating landslides, European J. Env. Eng. Geophys, 5, 75
Kearey, 2002, An introduction to geophysical exploration, Blackwell, Oxford, 262
Kemna, 2004, Cross-borehole IP imaging for engineering and environmental applications, Geophysics, 69, 97, 10.1190/1.1649379
Lapenna, 2003, High-resolution geoelectrical tomographies in the study of the Giarrossa landslide (Potenza, Basilicata), Bull. Eng. Geol. Env, 62, 259, 10.1007/s10064-002-0184-z
Lapenna, 2005, 2D electrical resistivity imaging of some complex landslides in Lucanian Apennine chain, southern Italy, Geophysics, 70, B11, 10.1190/1.1926571
Lebourg, 2005, Geophysical survey to estimate the 3D sliding surface and the 4D evolution of the water pressure on part of a deep-seated landslide, Terra Nova, 17, 399, 10.1111/j.1365-3121.2005.00623.x
Mauritsch, 2000, Geophysical investigations of large landslides in the Carnic region of southern Austria, Eng. Geol, 56, 373, 10.1016/S0013-7952(99)00120-9
Mayne, 1995, Correlations between shear wave velocity and cone tip resistance in clays, Soils and Found, 35, 107, 10.3208/sandf1972.35.2_107
Mc Cann, 1990, Reconnaissance geophysical methods in landslide investigations, Eng. Geol, 29, 59, 10.1016/0013-7952(90)90082-C
Meric, 2005, Application of geophysical methods for the investigation of the large gravitational mass movement of Séchilienne, France, Can. Geotech. J, 42, 1105, 10.1139/t05-034
Meric O. , GaramboisS. & OrengoY. (2006). “Large gravitational movement monitoring using a spontaneous potential network. In: Proc. 19 th Annual meeting of SAGEEP, Seattle, USA.” EEGS, Denver, USA, 6 p.
Meric, 2007, Seismic noise-based methods for soft-rock landslide characterization, Bull. Soc. gèol. Fr, 178, 2
Nakamura, 1989, A method for dynamic characteristics estimation of subsurface using microtremor on ground surface, Quar. Report. Railway. Tech. Res. Institute, 30, 25
Nguyen, 2005, Image processing of 2D resistivity data to locate precisely faults, J. App. Geophys, 57, 260, 10.1016/j.jappgeo.2005.02.001
Patella, 1997, Introduction to ground surface self-potential tomography, Geophys. Prospect, 45, 653, 10.1046/j.1365-2478.1997.430277.x
Pettinelli, 1996, GPR investigations to evaluate the geometry of rock slides and bulking in a limestone formation in northern Italy, European J. Env. Eng. Geophys, 1, 271
Revil, 1999, Streaming potential in porous media. 1, Theory of the zeta potential, J. Geophys. Res, 104, 20,021, 10.1029/1999JB900089
Reynolds, 1997, An introduction to applied and environmental geophysics, Wiley & Sons, Chichester, 806
Roch, 2006, Potentials of monitoring rock fall hazards by GPR: considering as example the results of Salzburg, Landslides, 3, 87, 10.1007/s10346-005-0026-8
Rubin, 2005, Hydrogeophysics, Springer, Heidelberg, 530
Sailhac, 2001, Analytic potentials for the forward and inverse modeling of SP anomalies caused by subsurface fluid flow, Geophys. Res. Lett, 28, 1851, 10.1029/2000GL012457
Schmutz, 2000, Joint electrical and time domain electromagnetism (TDEM) data inversion applied to the Super Sauze earthflow (France), Surveys in Geophys, 21, 371, 10.1023/A:1006741024983
Sharma, 1997, Environmental and engineering geophysics, Cambridge Univ. Press, New York, 475
Socco, 2004, Special issue on seismic surface waves, Near Surf. Geophys, 2, 163, 10.3997/1873-0604.2004014
Supper R. & RomerA. (2003). “New achievements in developing a high-speed geoelectrical monitoring system for landslide monitoring. In: Proc. 9 th Meeting Env. Eng. Geophys., Prague, Czech Republic.” EAGE Publications, EEGS, Houten, Paper O-004, 6 p.
Telford, 1990, Applied geophysics, Cambridge Univ. Press, Cambridge, 770
Van Westen C.J. (2004). “Geo-Information tools for landslide risk assessment: an overview of recent developments.” In: Proc. 9 th Int. Symp. Landslides, Rio de Janeiro, Brazil, Balkema, Rotterdam, 39–56.
Wathelet, 2004, Surface wave inversion using a direct search algorithm and its application to ambient vibration measurements, Near Surf. Geophys, 2, 221, 10.3997/1873-0604.2004018
Willenberg H. , EvansK.F., EberhardtE., LoewS., SpillmannT. & MaurerH.R. (2004). “Geological, geophysical and geotechnical investigations into the internal structure and kinematics of an unstable, complex sliding mass in crystalline rock. In: Proc. 9 th Int. Symp. Landslides, Rio de Janeiro, Brazil.” Balkema, Rotterdam, 489–494.
Wisen R. , ChristiansenA.V., AukenE. & DahlinT. (2003). “Application of 2D laterally constrained inversion and 2D smooth inversion of CVES resistivity data in a slope stability investigation. In: Proc. 9 th Meeting Env. Eng. Geophys., Prague, Czech Republic.” EAGE Publications, EEGS, Houten, Paper O-002, 6 p.
Wisen, 2005, Combination of 1D laterally constrained inversion and 2D smooth inversion of resistivity data with a priori data from boreholes, Near Surf. Geophys, 3, 71, 10.3997/1873-0604.2005002
Zhdanov, 2002, Geophysical inverse theory and regularization problems, Elsevier, Amsterdam, 628