變形監測技術在庫岸防治工程中的應用與分析

白洪偉，曾 峰

（1．宿州學院安徽省煤礦勘探工程技術研究中心，安徽 宿州234000；2．長江巖土工程總公司（武漢），湖北 武漢430010）

彭水縣茶林坪移民安置區庫岸防治工程是彭水水利樞紐的組成部分，工程實施將有利于保護移民安置區的安全和人民群眾生命財產安全，有利于保護通航安全，對于促進當地建設和經濟發展有著顯著作用和重要意義。彭水水庫蓄水后，將對庫岸穩定產生不利影響并可能庫岸失穩，危及居民建筑，應及時治理。監測茶林坪移民安置區庫岸防治工程的變形情況以及評價工程治理的效果，為工程竣工驗收提供基礎資料。本文自2009年5月始至2012年11月止對烏江彭水電站彭水縣茶林坪移民安置區庫岸防治工程變形監測情況進行分析。

1 變形監測技術應用

烏江彭水電站彭水縣茶林坪移民安置區庫岸防治工程變形監測分為地下監測與地表監測。地下監測為岸坡深層水平位移監測，其可以查清庫岸防治工程的關鍵部位的變形趨勢。地表監測為抗滑樁頂和岸坡表層水平位移和垂直位移監測。

1．1 變形監測網

1．1．1 水平位移監測網

監測網型采用大地四邊形邊角網（圖1），由6個監測網點組成（編號分別為TN01、TN02、TN03、TN04、TN05、TN06），點位設在邊坡變形影響范圍外的相對穩定的基巖上。監測網點結構參照QB0705強制對中混凝土觀測墩A執行，為保證點位穩定，對標墩基礎進行處理或盡量保證基礎坐落在基巖上。監測網觀測采用Leica TCA2003全站儀進行，達到二等邊角網的精度要求實施［1-3］。

圖1 變形監測網布置圖

1．1．2 垂直位移監測基準

由布設的2水準基點（編號為LS01、LS02）組成。水準基點按照規范埋設基巖水準標識。水準測量采用儀器為瑞士Leica NA2水準儀。觀測精度按照二等水準測量的要求執行。

1．2 水平位移監測

水平位移觀測分別采用后方交會和視準線2種方法進行。在岸坡埋設10個監測點，其編號分別為TP01～TP10，測點布置見圖2。標型與監測網點一致。觀測時以 TN01、TN02、TN03、TN04、TN05、TN06作為基點或工作基點。

圖2 岸坡變形體變形監測點布置圖

1．3 垂直位移監測

垂直位移監測點與水平位移監測點同體埋設，即采用平高共點的形式布設，共計10個監測點。測點從BM01～BM10順序編號，其分布見圖2。觀測時以TN01、TN02、TN03、TN04、TN05、TN06作為基點或工作基點，采用二等水準測量的方法進行觀測。

1．4 岸坡深層水平位移監測

在岸坡埋設2鉆孔測斜裝置，其編號為IN01、IN02。測讀儀為中國航天科工三十三所航天科工慣性技術有限公司生產的CX-06鉆孔測斜儀，可測最大孔深150m，綜合誤差不大于±4mm／15m。

1．5 觀測周期

至2012年11月止，汛期每月觀測2次，其他時間每月觀測1次，實時掌握監測點的變形情況。

2 邊坡變形監測分析

烏江彭水電站彭水縣茶林坪移民安置區庫岸防治工程變形監測網點自建立以來，較好地監測了該移民安置區庫岸防治工程在烏江水庫不同汛期的變化特征，為充分了解邊坡的穩定性與變形變化趨勢提供了重要依據。烏江的汛期將會影響邊坡的穩定性，監測資料基本上反映了烏江水位的變化對邊坡穩定性的影響。

2．1 精度分析與統計

歷次觀測的各項限差，例如，三角形閉合差、角極條件自由項、測邊網角極條件自由項、邊長觀測時間段差、水準測段往返測高差不符值、水準測量路線閉合差均滿足規范要求［4-8］。水平位移監測點的坐標中誤差均小于設計要求5mm的限差，其中最大中誤差大于1／2限差的出現8次，而垂直位移監測點的高程中誤差均小于設計要求的5mm的限差，其中最大中誤差大于限差的1／2出現6次，說明歷次觀測成果的精度較高。以2012年水平位移監測網數據點位中誤差、垂直位移監測網高程中誤差為例，見表1。

表1 觀測的坐標和高程最大值中誤差一覽表 單位：mm

截至2012年11月，觀測的10個監測點的累計位移量見表2。以TP01／BM01和TP07／BM07為例。TP01／BM01，相對于2009年6月25日首次觀測，X方向變化了-1．14mm；Y 方向變化了-1．76 mm；高程H相差-0．82mm。該測點處變形微小，其變化過程線見圖3。TP07／BM07，相對于2009年5月25日首次觀測，X 方向累計位移量為23．69 mm；Y方向累計位移量為114．64mm；高程累計下沉了109．69mm。臨空面方向累計合成位移為117．06 mm，該處水平位移及垂直位移變化都很大，并且有繼續位移趨勢，其變化過程線見圖4。

表2 監測點的累計位移量一覽表

圖3 TP01／BM01變化過程線

2．2 監測點監測分析

（1）岸坡深層位移情況

圖4 TP07／BM07變化過程線

岸坡深層位移監測共布設2個鉆孔測斜儀監測孔，測斜孔IN01和IN02的有效監測孔深分別為10．4m和10．5m。至目前為止已觀測16次。IN01鉆孔測斜儀測得滑坡方向（坐標方位角為93°23′）沿孔深由下往上差值在-0．14mm～2．68mm之間變化，平行于烏江水流方向沿孔深由下往上差值在-0．12mm～3．05mm之間變化，地表以下覆蓋層位移不是很大。IN02鉆孔測斜儀測得滑坡方向（坐標方位角為88°58′）沿孔深由下往上差值在-0．22mm～-2．61mm之間變化，平行于烏江水流方向沿孔深由下往上差值在-0．06mm～-1．13mm之間變化，地表以下覆蓋層位移不是很大［9-10］（圖5和圖6）。

圖5 IN01和IN02測斜孔沿滑坡方向深位移分布圖

圖6 IN01和IN02測斜孔沿平行江流往下游方向孔深位移分布圖

（2）監測點與汛期（雨季）關系的變形分析

在2009年5月25日至2012年11月10日觀測期間，該處大致經歷了4個汛期（雨季）。從TP07點位移觀測過程線分析（圖4），隨著汛期（雨季）向枯水期的轉換變化（圖7），對岸坡變形有一定的影響。具體表現為：在每年5～8月份的汛期（雨季），點位位移速率略快，在枯水期，點位位移速率稍慢一些。此外，測點位移與大氣溫度變化沒有明顯的相關性。該點滑動的主要原因有：一是與該地段為填土區域有關；二是與近期新建居民點菜市場有一定關系。

圖7 觀測期間月降雨量和月平均氣溫過程線圖

（3）抗滑樁頂變形初步分析

為監測抗滑樁變形情況，在抗滑樁上埋設了3個監測點TP01、TP03和TP06；同時在對應岸坡埋設3個監測點TP02、TP04和TP05，以便進行對比分析。以庫岸工程8-8′剖面抗滑樁為例分析（10-10′和1-1′剖面抗滑樁在觀測期間處于穩定狀態），庫岸工程8-8′剖面抗滑樁監測點分布見圖8，TP03埋設在抗滑樁頂，TP04埋設在距抗滑樁約6．6m的岸坡上。該剖面為Ⅱ型抗滑樁結構尺寸為1．8×2．8m，長21 m，采用C30混凝土澆筑。據地勘報告揭示，該抗滑樁上部土體為人工素填土厚度約8．8m，以下為基巖。

圖8 監測點TP03和TP04剖面圖

圖9 抗滑樁TP03和庫岸坡TP04水平和垂直位移比較圖

從監測點TP03和TP04的3年半時間觀測的位移過程線（圖9）來看，岸坡監測點TP04下沉量較大，達到33．12mm，沒有產生水平位移；位于抗滑樁上的監測點TP03存在明顯水平位移，2012年8月30日實測最大位移為9．30mm，呈現波動增加態勢。由于人工素填土層較厚，其較大的下沉推動了抗滑樁頂產生水平位移，從而說明8-8′剖面抗滑樁處于受力運行狀態。

3 結語

筆者通過對茶林坪移民安置區庫岸防治工程變形監測結果的分析，得出以下結論：

1）岸坡監測設計方案合理，標點埋設基礎處理可靠、標身牢固、整飾美觀、點位間通視條件良好。

2）水平位移監測采用測量機器人自由設站法觀測。因茶林坪移民安置區監測網點的布置受到地形和地質條件影響，部分監測網點無法布置到最佳位置，導致部分監測點沒有多余觀測，無法進行平差計算。

3）因用三角高程法進行監測點垂直位移觀測時，單向觀測大氣及折光對高程的影響非常大，一般采用對向觀測，而每個監測點都采用對向觀測的話，大大增加了監測工作量。故通過邊長和高程差分氣象改正，能減少外業工作量，提高工作效率。

4）鉆孔測斜儀測得滑坡方向沿孔深由下往上差值及平行于烏江水流方向沿孔深由下往上差值變化量呈逐步遞減的一般變形規律。由于各條豎向分布曲線比較均勻光滑，無明顯位錯情況發生，表明滑坡深部未出現明顯的變形。

5）由抗滑樁頂的變形監測結果分析表明，3個抗滑樁均處于穩定運行狀態。

監測資料很好地反映了岸坡及抗滑樁的真實變形狀態，為評價邊坡穩定性和庫岸治理效果提供了準確、翔實的數據。滑坡體各項監測數據表明，截止2012年11月，茶林坪移民安置區庫岸防治工程整體無明顯位移性變化，處于基本穩定狀態。

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