大型山体滑坡和小规模的群众运动是自然的普遍过程导致slope-forming向下和向外运动的材料,明显雕刻温和的地形景观和重新分配沉积物和碎片。人口的快速增长和人类活动强烈影响他们的扩展和压力发生这样他们已成为灾害造成巨大的直接和间接社会经济后果( 1]。这些变形涉及大约所有地质材料(天然岩石、土壤、人工填满,或这些材料的组合),可能发生和发展各种各样的体积和形状( 2]。人工填充通常由挖掘、运输、和土壤或岩石,但他们也可以包含拆迁废墟、灰、渣、固体垃圾。岩石指困难或公司基岩完整和斜坡前运动。土壤残留或运送材料,用于松散颗粒胶结岩石或聚集或不佳。土壤通常是进一步区分纹理的基础上地球碎片(粗碎片)或(好片段)根据完善Varnes分类( 3]。最近更新后( 4),更合理的利用岩土材料术语(粘土、粉土、砂、砾石和卵石)开始蔓延,尽管一些经典术语(泥、碎片,泥流、泥炭和ice)维护后重新调整他们的定义,因为他们有在滑坡科学获得了公认的地位了。Hungr分类包括聚合不同的材料已经被风化等地貌过程,混合质量浪费,冰川运输、爆炸性火山活动,或人类活动。岩土工程术语的使用的确是最有用的,因为它与最好的机械行为所滑坡( 4甚至最常用的调查方法。在任何情况下,不同材料之间的区别通常是基于解释的主要地貌特征在滑坡存款,但也可以推断出从母体材料涉及的地质属性。材料的类型是最重要的影响因素之一滑坡的运动,可以归类为下降,生死抉择,利差,幻灯片,或者流根据他们的行为从源区到最后存款通过独特的运动学 2, 3, 5]。实际上,最常见的标准用于滑坡分类是基于材料的组合类型的运动,但是可以找到许多其他分类标准,包括速度、卷、含水量、岩土参数,和流程相关的形成动员材料,等等。这是因为,如上所述, 5),山体滑坡工程地质文献的影响不一致的术语和模棱两可的旧的分类和当前关键术语定义为专家和公众。目前,最被广泛接受和使用的分类是( 2),这增强了D.J. Varnes(先前的系统设计 3, 6]。从那时起,只针对特定类别发生小的改进,如流式的山体滑坡的( 5]。2014年Hungr et al。 4),通过维持巩固概念引入的( 2),重新定义一些基本元素(基本类型和材料),还是指的原始特征 3),因此,更新类别的总量(从29到32),以及重新审视他们的一些描述。这个新的滑坡分类版本(表 1),它提出了简化滑坡的研究,学术界越来越流行,出于这个原因,它用作参考本文。

描述滑坡物质及其属性,非均质性,研究变形过程、边界界定和潜在滑动面并不是简单的目标。他们需要广泛的可用性的数据,观察和测量(如运动、地貌、地质、岩土、和petro-physical数据( 7])和相关的地质和水文条件的评价现象出现( 8]。获得所需的信息,许多技术包括传统方法(详细地貌调查、岩土调查,当地的仪器,和气象参数分析)和最近的方法(遥感卫星数据、航空技术和合成孔径雷达干涉测量法)可以使用[[ 9, 10在]]和引用。在后者中,还包括地球物理技术,因为它们是非常有用的在检测petro-physical底土的属性(例如,地震波速度、电阻率、介电常数,和重力加速度 7])。即使连接地球物理参数和地质属性应该支持有直接的信息(例如,数据从钻粉),地球物理方法能够提供土壤的分层结构和某些力学参数( 11]。因此,因为几乎所有的地球物理方法的优点与缺点的岩土技术,反之亦然,这两个调查技术可以被认为是互补的。最后,地球物理反演数据,因此,建立一个可靠的地下模型,是一个复杂和非线性的问题,必须考虑所有可用的数据在网站上 11]。

是指出,地球物理方法的成功主要依赖于存在显著和可检测对比不同的岩性单元的物理性质。然而,在滑坡特征、地球物理的对比(即。,differences in mechanical and physical properties) cannot be associated only with a boundary in mechanical properties (i.e., landslide boundaries) and therefore be of interest relative to the slope stability. These measured variations, in fact, could be local anomalies within the landslide or caused by the rough topography, and as a result, they could be of no or little interest [ 12]。这就是为什么根据( 11),引用用于滑坡调查相对较少,根据( 13),很少有山体滑坡,地球物理技术是非常有用的。然而,这些技术的应用改变了多年来由于技术进步,便宜的电脑电子零件的可用性和可移植性更好和更快的设备的发展和新的数据处理软件 12),允许足够的3 d结构的调查,地址显示一个最古老的地球物理方法的局限性( 11]。

这个审查工作,从( 11),重点是作品的最后十二年(2007 - 2018)发表在国际期刊和网上。地球物理的主要目标是分析社区努力克服地球物理技术的局限性突出的结论部分( 11]。指出缺点如下:(i)地球物理学家必须努力展示的结果;(2)每种方法的分辨率和穿透深度没有系统地讨论了一种容易理解的方式;(3)地球物理资料的地质解释应该更清楚和批判性解释;(iv)地球物理学家所面临的挑战是说服地质学家和工程师,3 d和4 d地球物理成像技术可以是有价值的工具,用于调查和监测滑坡;最后,(v)也应该努力实现定量信息从地球物理学的岩土参数和水文特性。达到目的,相反部分中讨论的四个地球物理学和滑坡评论2号( 8, 11, 12, 14]分析了每种技术的优点和限制使用“技术方法,分析本文进行了一个“重大滑坡的方法”的基础上根据近期滑坡分类上面讨论( 4]。最后,因为它不在工作的目的,我们不讨论不同的地球物理技术的理论原则和如何执行实地调查。

的第一篇论文,有关地球物理技术的应用滑坡的调查,定义为一个开创性工作, 11),是 8]。在此,“滑坡”被定义为突然或逐渐破裂岩石和移动下坡的重力。本文应用地球物理方法的主要优点如下:(一)大面积的快速调查,收集大量的采样点比收购地质工程技术;(b)的决心干态和湿土的力学性能测量的基础上大量岩石直接参与流程;(c)测量参数反映了地质和水文特征相结合,有时不能单独确定;和(d)测量可以重复任意次没有令人不安的环境。四个主要目标可以达到通过应用垂直电测深(类型),地震折射(SR),自然电位(SP)和电磁测量(EM),列出如下:(i)滑坡地质调查的配置,(ii)地下水的调查(确定水平及其波动与时间)作为滑坡的形成因素,(3)研究滑坡沉积物的物理性质和状态及其变化随着时间的推移,和(iv)调查滑坡位移的过程。文献[ 8)也显示电阻率值和地震波速度降低和基岩之间的岩石滑坡体内。最后,在结论部分( 8),微震的噪音(SN)提到作为一个有价值的分析方法来描述边坡土层。

文献[ 14)进行了审查的滑坡调查中采用的物探方法。他们强调,方法的选择/ s应用取决于它/它们是否适合解决这个问题。估计这充足,有四个主要控制因素:(i)的定义/理解地球物理调查对比,(ii)的评估的特点(穿透深度和分辨率)地球物理方法,(3)获得的校准数据通过地质数据,最后,信噪比(iv)。在报纸上,几个案例研究显示,成功采用SR确定滑坡边界就越低。

十年后,SR,地震反射(行为),电阻率(ER), SP, EM,讨论了重力测量 12]在滑坡特征中最常用的方法。为每个方法,作者给(我)的理论原则,(2)如何执行测量,(iii)的来源是活跃的技术,,最后,(iv)某些预期的结果。此外,他提出了一些汇总表与物理性质的范围(例如,纵波速度、密度、电阻率)最常见的土壤和岩石质量粗糙的形式(不考虑变化引起的不同粘土内容、风化、饱和,等等)。最后,对于每个讨论的方法, 12)综合在一个表中使用的适用性滑坡特征,人类的产物(如管道和基金会)识别、和物理性质测定岩土的目的。总的来说,SP方法结果没有或只有轻微合适的在各个领域。然而,同年,( 15),后来, 16- - - - - - 18]表明SP方法可以帮助就业。从表中( 12)、地震断层和2 d和3 d geo-electric结果对应于用于滑坡特征的最好方法。

文献[ 11]介绍了先进的地球物理技术应用于滑坡特征的基础上论文1990年之后。根据本文,方法可分为很少,很大,越来越多地使用类别。最早他们列举行为方法,探地雷达(GPR),和重力测量,虽然在第二组SR,类型,或断层扫描(ERT)和SP,,最后,在第三组SN,表面波(SW)和EM。此外,他们表明地震断层扫描(ST)方法有用的只有有限的条件(岩石幻灯片)。他们综合在一个表(一)主要地球物理方法,(b)测量的地球物理参数和信息类型,(c)地质背景下,(d)后的滑坡分类( 2),(e)地貌,(f)的应用程序(目标)。根据评审( 11),主要有三个优点和三个主要限制在使用地球物理滑坡的地下映射。作为地球物理方法的好处,作者列举了(i)的灵活性和山坡上的相对效率;(2)noninvasiveness和一代的土壤或岩石的内部结构信息质量;和(iii)的津贴检查大量的土壤。缺点,他强调,(我)的决议,这是依赖于信噪比,减少深度;(2)nonunique解一组数据,结果必须校准;和(3)这些方法产生间接底土的信息,如物理参数而不是地质和岩土性质。审查的主要结论之一是,在滑坡特征、地球物理调查设计仍然是一个备受争议的问题,而没有从文学出现了独特的策略。

文献[ 11)是最后一篇发表在国际期刊和网上关注地球物理方法的优势和局限性应用于滑坡特征。文献[ 19),事实上,讨论,通过案例研究,最常见的地球物理技术的优缺点(探地雷达、ER和SR)地貌的应用程序。因此,在本文中滑坡只是可能应用的领域之一。两个最近的评论关于地球物理和山体滑坡 20., 21]。第一只集中在ERT技术应用于滑坡调查和分析的优点和局限性2 d、3 d、4 d-ert(或延时ERT: tl-ERT)调查基于从2000年到2013年的论文。第二个是回顾艺术的当前状态和未来前景的近地表地球物理特征的区域容易发生自然灾害(如塌方、落石、雪崩和岩石冰川、洪水、灰岩坑和沉降,地震、火山)发表在一本系列(,因此,不是免费在线下载),在地球物理技术应用于滑坡特征的分析仅限于部分的案例研究部分。

所介绍,本文的工作是基于一个“重大滑坡的方法”分析的基础上,最近的滑坡的分类( 4在介绍和讨论。尽管这种分类不是广泛采用(只有20%的分析论文,从2015 - 2018年采用它,和这些文件标有#在表 2和 3),我们决定使用它考虑到相同的滑坡从纸,纸可以假设不同的名称,但作者可能或多或少是相同的。在分析论文,例子是超级Sauze滑坡和洛杉矶Vallette滑坡(表 2(°)和(°°),分别)或Randa滑坡(标有(°)表 3)。这意味着在两组作品集中分析和讨论,分别“土壤”和“岩石”,材料的基础上滑坡类型(表2和3的列 1)。

此外,我们决定分析工作从2007年开始,因为审查( 20.]只集中在ERT技术应用;然而,我们不详细分析所有引用已经讨论过,但是我们综合结果。评审的结果分析总结表 2和 3对每个工作,我们指定:(a)滑坡类型论文的作者(即。,他们如何参考文本)的滑坡和(b)的分类显示 4)(在可能的情况下,因为有时它不容易识别的滑坡类( 4)的基础上,只有文本);(c)中涉及的材料山体滑坡;(d),地球物理方法和(e),其他传统技术工作;和(f) - (l)有多少努力克服了五个缺点突出了( 11),在介绍上市。量化这些努力,采用三级规模,+,-,和北达科他州的意思是,分别,许多/一些不足,nondiscussed是努力克服的局限性。不幸的是,我们知道多少努力进行的评价似乎是主观的。因此,在表 4,对于每个缺点,我们总结我们如何评估工作。

大多数研究集中在应用地球物理调查(a)探讨地下矿藏或化石燃料,(b)寻找地下水源,(c)工程的目的,为考古调查和(d) ( 19]。技术进步和更便宜的电脑电子零件的可用性使得更便携设备的改进和2 d和3 d地球物理技术的发展( 11, 12]。因此,地球物理方法在滑坡特征的适用性。从先进的地球物理技术应用于滑坡特征[中指出 12],这评论集中在论文最后十二(2007 - 2018)年,试图理解多少已经由国际科学界努力克服缺点。在介绍列出这些地球物理技术的局限性。达到本文的目的,与四个评论中讨论部分 2( 8, 11, 12, 14),分析地球物理方法的优点和局限性进行了最新的滑坡分类的基础上,主要根据相关材料和岩土属性( 4]。因此,120年的分析论文被分成两类:“土壤”(下图红色)和“摇滚”(下图中绿色),分别占66和54。

尽管众所周知,最好是将一个以上的地球物理技术由于每种方法固有的局限性,在分析论文的68.3%(图 1),只有一个地球物理方法提出和讨论。然而,在这些作品的64.6%(对应分析论文总数的44.1%,所显示的底部深色蓝色条形图的一部分 1),地球物理结果解释的基础上其他技术。这意味着,只有在分析作品的24.2%(最高/浅蓝色条形图的一部分 1)只是一种技术,在80%的24.2%(这意味着四5)工作,采用的方法是一个被动的地震技术。这可能是因为这些技术(a)需要非常光设备,(b)可以用来监控和描述地震信号触发滑坡动力学( 55, 133年, 134年),和(c)可以用于克服落石的发生不可预测的 128年),尽管它不容易将地震信号特征与滑坡地质属性( 120年, 134年]。

一般来说,主动和被动地震方法是最受雇于滑坡特征和监控(图 2)。“土壤”滑坡、技术使用的三个最,SN(在地方和地区尺度),和老过去,一起都是西南,主要用于这种滑坡类型,一般而言,它是更容易找到论文集中在“土壤”山体滑坡,整合上述地震技术与其他不常见的技术(例如,MG、IP、SP和EM)。我们对“土壤”滑坡的分析证实了结论的 20.];即。,(a) ERT and SR integration proves to be the most effective, (b) the joint application of ERT, SR, and GPR seems to solve and overcome the resolution problems of each single method, and (c) in the literature, there are very few examples of ERT combined with IP to distinguish clayey material or to better interpret ERT. In “rock” landslides, the three most employed techniques are SN (at local and regional scales), ERT, and SR, indicating that passive seismic techniques are preferred over electrical ones. As mentioned above, this is probably because they can be employed to both monitor and characterize seismic signals triggered by landslide dynamics [ 55, 133年, 134年]。在第四个位置是探地雷达,虽然作者强调部署在悬崖上的困难和限制只适用于高电阻的岩石山坡上( 87年, 88年, 92年, 132年]。

在图 3,对于每一个缺点,数字的百分比和论文(数字的酒吧),落入每一层的三级规模(+、-、和留言。,这意味着许多/一些,不够,和nondiscussed是努力克服的局限性,如表所示 4)进行了总结。在一般情况下,可以观察到努力了(120年95篇论文的分析,这是79.1%,在+级别的规模)提高地质地球物理数据的解释和解释更清楚和批判性(缺点3)。相比之下,很少是努力(a)系统地讨论,在一个可以理解的方法,每种方法的分辨率和穿透深度(缺点二:91篇论文的120分析,75.8%,在北达科他州的规模),(b)说服地质学家和工程师,3 d和4 d地球物理成像技术可以是有价值的工具,用于调查和监测滑坡(缺点4:107篇论文对3 d应用程序和4 d应用程序的102篇论文的120分析,89.2%和85.0%,分别在+级别的规模),和(c)获得定量信息的岩土参数和水文特性从地球物理数据(缺点5:99篇论文的120分析,82.5%,在北达科他州的规模)。最后,由于开发新的2 d和3 d成像软件,一些努力,但仍不够(57 120分析论文,这是47.5%,在+级别的规模),是指地球物理结果更清楚(缺点1)。

在下面的讨论中,我们详细分析努力克服每个缺点突出了( 11]。

缺点1:地球物理学家不得不努力的结果。根据我们的分析(图 3),努力克服这个缺点进行了或多或少地以同样的方式对“土壤”和“岩石”山体滑坡。这意味着倾向于展示和呈现结果更客观也开始出现。这可能由于开发新的2 d和3 d软件,允许集成来自不同数据源的数据和调查(例如,地球物理、岩土和钻孔数据)。然而,地震数据的表示有时仍然困难,因为作者通常显示粗糙的痕迹或光谱(例如, 22, 24, 26, 29日, 39, 40, 44, 47, 49, 55, 56, 58, 64年, 76年, 84年, 89年, 95年, 97年, 98年, 101年, 103年, 104年, 106年, 112年, 116年, 117年, 121年, 126年, 127年, 131年, 133年),可以为非专家观众难以阅读。

缺点2:空间分辨率和穿透深度的每个方法不系统地讨论了一种可以理解的方式。每个技术都有不同的分辨率和穿透深度,导致最终的几何模型的质量。根据( 7),几个预处理步骤需要仔细检查数据质量和,因此,合并前的分辨率和穿透深度为3 d模型。总的来说,75.8%的分析论文(47的“土壤”山体滑坡和44的“岩石”类型)不讨论决议或穿透深度的方法(图 3)。此外,在审查( 20.年内,没有引用论文范围(2007 - 2013)检查这两点。相比之下,在剩下的24.2%(图 3)的研究工作,讨论了这两个点更深度的9篇论文( 7, 23, 27, 38, 62年, 68年, 93年, 105年, 128年),只有几句话介绍其他20 [ 25, 33, 41, 43, 49, 50, 67年, 73年- - - - - - 75年, 78年, 80年, 85年, 87年, 90年, 92年, 108年, 110年, 132年]。因此,大部分的作者提出一个综合调查的结果不讨论如何考虑和结合这些数据。可以得出这样的结论:自2007年以来还没有克服这个缺点和审查( 11]。

缺点3:地球物理资料的地质解释应该更清楚和批判性解释道。3 d的内部结构特征斜率/悬崖是至关重要的任何滑坡稳定性分析和振动模型( 7]。然而,跨学科方面之间的地貌和地球物理数据/结果不好解决 19]。根据我们的检查(图 3),在79.2%的分析论文(47的“土壤”山体滑坡和48的“岩石”类型),做了许多努力来解释,显示和解释地球物理数据更清晰和关键。然而,近50.0%的这些作品(那些标有+ ∗ 在表中 2和 3“土壤”,总共11 47山体滑坡和36“岩石”类型的48)包括被动地震监测和数据分析和解释(a)提供边坡动态信息和(b)确定滑坡特征。此外,值得注意的是,地球物理数据的解释还不毋庸置疑的。在许多论文,事实上,讨论结果是伴随着“怀疑”等词语“假设”“推测”,“可能/可能的,”“潜力,”“我们首选的解释,”和“可能提供重要的信息”[ 9, 22, 25- - - - - - 27, 35, 38- - - - - - 40, 42- - - - - - 44, 46, 48- - - - - - 53, 57, 58, 63年, 68年, 72年, 74年, 75年, 77年, 85年, 86年, 96年, 99年, 101年, 102年, 104年, 106年, 108年- - - - - - 110年, 112年, 114年, 115年, 118年, 122年, 126年, 134年]。没有地球物理学家之间的密切合作和地貌学家,准确和有效地使用地球物理技术,以及相应的数据的解释,往往是非常有限的 19]。

缺点4:地球物理学家所面临的挑战是说服地质学家和工程师,3 d和4 d地球物理成像技术可以为调查和监测滑坡有价值的工具。在油气行业,重建高分辨率模型的最佳策略是获得三维数据集( 31日]。另一方面,有有趣的结果的非侵入式延时监测的水文行为一个山坡 139年]。然而,在89.2%的分析(图工作 3)三维地球物理成像不讨论。尽管滑坡的三维容积重建是一个合适的目标与新技术 46, 60, 65年, 92年),3 d调查可能会非常累,精疲力尽,且耗时,因为它仍然是难以携带和移动设备在斜率( 18, 20.]。为了克服这个限制,收购通常是通过二维并行执行概要文件,结果3 d栅栏图所示[[ 20.内)和引用, 27, 51, 52, 57, 86年, 92年, 124年]]。因此,这个缺点突出了( 11没有克服和对地球物理学家仍然是一个挑战。

被动地震监测可以被视为一个4 d技术,但作者以这种方式指的是这种方法。因此,在我们的分析中,我们也不认为它作为一个4 d技术,结果表明,在85%的作品(图 3),4 d地球物理成像不讨论。一般来说,4 d ERT被更频繁地使用由于ER多通道测量系统的发展,显著降低收购时间 20., 140年]。这些系统(如用于( 141年, 142年]],事实上,(我)能够同时获得大量潜在的电流测量一个一对电极和(2)可以设置为ERT白天在特定的时间。然而,尽管tl-ERTs可以有用地用于滑坡监测,因为他们可以提供的信息(即含水量变化。,the data could be related to pore water pressure variations and, therefore, to landslide triggering mechanisms), there are still few examples of 4D ERTs in landslide areas [ 60, 65年, 92年]。此外,它还需要改进软件,使其能够持续(i)(或频繁)过程获得的数据(例如,由Geostudy ErtLab苔星体,( 140年]),(2)连接ER变化与水文参数的变化,和(2)考虑到电极的位置可能随时间变化,因为滑坡运动的( 38, 65年]。

缺点5:还应该努力向获得定量信息从地球物理学的岩土参数和水文特性。作者认为地震波速度和土壤ER可能是有用的相关识别异常结构(断层、裂缝和稳定性),岩性(砂粘土或钙质)变化和水文条件(水分、水流) 42, 123年, 143年]。然而,钻粉和测斜仪测量仍提供一个可靠的滑坡的关键结构和滑动表面并验证任何地球物理测量。这可能是因为地球物理属性范围覆盖好几个数量级,和一个测量参数不能直接分配给一个确定衬底。目前,地球物理技术应用到滑坡的主要困难,也突出了( 11),仍然是测量地球物理参数之间的复杂关系和所需的岩土工程和水文地质属性,这阻止了规定,工程性质而言,简单的解释。此外,一个非常准确和高分辨率仍然可以只做一个小滑坡调查部分( 23, 24, 27, 28, 38, 40, 46, 60, 78年, 86年, 92年),因为它是昂贵和耗时。还指出,( 143年),从地球物理数据获取定量信息的复杂性可能也(a)知识的缺乏造成的地球物理技术在岩土工程/地质社区和(b)工程师倾向于相信在土壤和岩石,他们可以看到视觉(测井曲线),而不是在他们看不到的东西(地球物理信号)。

证实了我们的分析这些上述局限性。总的来说,82.5%的作品(120年99年,图 3),事实上,不讨论如何获得定量信息在岩土工程和水文地质属性从地球物理数据。在剩下的17.5%(21,14的“土壤”山体滑坡和7的“岩石”类型),地震和电方法都是使用相同的百分比(9作品关注地震方法,8对,和4地震和ER方法)。因此,这个缺点仍未克服,和实验室调查建立岩石性质和地球物理数据之间的联系,以及跨学科的交流和讨论,是主键 90年]。

本文分析了工作发表在开放获取期刊上的论文从2007年到今天,关注地球物理技术的应用山体滑坡。它是基于一个“重大滑坡的方法”进行了分析和评估有多少努力,克服所反映出的五个缺点最后审查,这始于2007年,有关地球物理技术应用于滑坡监测和鉴定。量化这些努力,采用三级尺度(从许多/一些努力nondiscussed)。在一般情况下,可以观察到(i)很多都努力提高地质解释地球物理数据和解释更清楚地解释和批判(缺点3);(2)一些努力,但还是不够的,是由展示地球物理结果更清楚(缺点1);和(iii)很少(a)的努力一直在进行系统的讨论,在一个可以理解的方法,每种方法的分辨率和穿透深度(缺点2),(b)说服地质学家和工程师,3 d和4 d地球物理成像技术可以是有价值的工具,用于调查和监测滑坡(缺点4),和(c)获得定量信息的岩土参数和水文特性从地球物理数据(缺点5)。

研究最多的山体滑坡的“土壤”的流动类型滑坡类型学和秋天的类型为“摇滚”的类别。从“使用方法”的观点来看,主动和被动地震方法是最受雇于滑坡特征和监测。最新的方法也能够远程检测可能被忽略的事件数周或数月,因此,它被广泛采用。三个更频繁地应用技术,无论类型学(“土壤”或“岩石”),接受方,SN和SR,描述和监测边坡变形。最后,独立于应用技术/ s,一个非常准确和高分辨率只能执行在一个小滑坡调查部分,因为它是昂贵和耗时。