花岗岩地区近地表结构解析与滑坡触发机制：基于回归驱动的多物理场建模框架及其工程地质完整性评估

针对马来西亚槟城岛花岗岩地区城市化引发的滑坡风险，研究人员整合电阻率成像(ERT)、地震波速成像(SRT)和钻孔岩体质量指标(RQD)数据，首次建立多物理场-统计耦合模型，揭示风化层孔隙水压升高是滑坡主因，提出基岩锚固桩设计建议，为热带地区工程地质风险评估提供普适性框架。

　　

槟城岛作为马来西亚快速城市化的典型区域，其花岗岩丘陵地带正面临日益严重的滑坡威胁。2022年12月巴生河谷的灾难性滑坡事件再次警示：在热带降雨和不当土地开发的双重作用下，风化花岗岩地区的工程地质风险评估亟需创新方法。传统钻探取样成本高、覆盖面有限，而常规地球物理手段又难以精确关联岩体力学参数。这一困境在槟城岛尤为突出——该岛中央山脉由二叠纪-三叠纪花岗岩构成，但不同区域因长石矿物成分差异导致风化程度迥异，形成从松散残积土到坚硬基岩的复杂层序，给基础设施建设带来巨大挑战。

马来西亚理科大学（Universiti Sains Malaysia）地球物理团队开创性地将电阻率成像(ERT)、时移电阻率成像(TLERT)和地震折射波速成像(SRT)与钻孔岩体质量指标(RQD)进行统计回归建模，在槟城岛四个典型区域（双溪亚齐东部、峇都茅南部、日落洞北部和浮罗巴西北部）构建了首个花岗岩地区多物理场耦合评估体系。研究发现南部峇都茅区域因富含石英的Ⅰ型花岗岩抗风化能力强，形成较浅的坚硬基岩（电阻率>3000 Ωm，P波速>2500 m/s），而其他三个区域Ⅱ型花岗岩中的碱性长石更易蚀变，发育厚达20米的低阻(<200 Ωm)、低速(<1500 m/s)风化层。通过时间序列监测，团队首次捕捉到残积土中黏土/粉砂质夹层在降雨入渗后形成的"水逃逸结构"，这种孔隙压骤升现象被确认为滑坡主要触发机制。

关键技术包括：(1)采用施伦贝谢电极排列进行高密度电阻率测量；(2)利用24道地震仪获取初至波走时数据；(3)对12个钻孔的RQD值进行克里金插值优化；(4)建立电阻率-波速-岩体质量的多元回归方程(R²=0.87)。

【区域地质背景】
槟城岛位于巽他地块西缘，其花岗岩体形成于印支期构造碰撞（约220-200Ma）。研究揭示南部花岗岩属高硅低铝的Ⅰ型，而北部和东西部为富铝的Ⅱ型，这种矿物学差异导致Ⅱ型区域更发育蒙脱石等膨胀性黏土矿物。

【方法创新】
通过TLERT捕捉到雨季前后电阻率下降15-20%的渗流通道，结合SRT发现的波速异常区，将风化层划分为三个工程地质单元：单元Ⅰ（残积土，RQD 0-25%）、单元Ⅱ（碎裂岩，RQD 25-50%）、单元Ⅲ（新鲜基岩，RQD 75-100%）。统计模型显示当电阻率<500 Ωm且波速<1800 m/s时，滑坡概率提升至78%。

【工程启示】
建议桩基必须穿透单元Ⅱ到达单元Ⅲ（深度8-25m），特别在东部双溪亚齐等高风险区需采用微型桩群设计。该框架已成功预警2023年9月日落洞地区一处潜在滑坡，证明其预测效能。

这项研究的意义在于：首次量化了花岗岩矿物组成-风化程度-工程参数的相关性，开发的回归模型可仅凭地球物理数据预测RQD值，使大范围风险评估成本降低60%。论文提出的"地质完整性指数"被马来西亚公共工程部采纳为边坡设计新标准，其方法论对东南亚类似地质环境具有直接移植价值。未来通过接入实时降雨数据，该框架可升级为动态预警系统，为热带岛国的可持续发展提供地质安全保障。