深部位移監測技術在邊坡治理中的應用

粟周瑜

(貴州省公路局　貴陽　550001)

深部位移監測技術在邊坡治理中的應用

粟周瑜

(貴州省公路局貴陽550001)

摘要西部山區高速公路建設必然會產生深挖高填施工，而由于地質條件的復雜性，邊坡在施工過程中的穩定性威脅公路建設的安全。文中通過對貴州省赤水至望謨高速公路仁懷至赤水段第RCTJ-23合同段旺隆互通BKO+000～BKO+320右側邊坡實施深部位移監測，以及對深部位移監測數據的分析比較，實時掌握滑坡的滑動狀態和滑坡的穩定狀態，為滑坡治理施工提供預警和指導，取得了良好的效果。

關鍵詞邊坡深部位移監測穩定性

在山地進行高速公路建設時，都會涉及到對邊坡的開挖問題。由于山地地區地質條件的特殊性，在開挖過程中，改變了原有邊坡的穩定狀態，對施工人員和設備的安全造成威脅。邊坡的穩定性成為高速公路建設過程中一個重要問題。因此，在邊坡開挖中對邊坡位移進行監測，隨時掌握邊坡動態，了解滑坡的穩定狀態，從而采取相應的處理措施，指導邊坡的施工，具有重要的意義。

1　工程概況

旺隆互通BKO+000～BKO+320右側邊坡位于貴州省赤水至望謨高速公路(仁懷至赤水段)第23合同段境內，2012年3月初，施工方在開挖右邊坡第二級至第一級坡面時，于路基中線右側20～54m處坡面出現張拉裂縫，二級坡面上出現剪出口，隨后于路基右側采用20根抗滑樁進行支擋處理。隨著路基不斷開挖，坡面裂縫繼續發展，抗滑樁發生位移，后于路基右側設置一道4～8m高抗滑擋墻應急處理；2013年5月底，受強降雨及路基開挖影響，其中有8根滑樁變形較大，3，4號樁樁頂最大位移達2.6mm，擋墻沿沉降縫處也出現位移，同時距離路基中線最遠158m處的坡體后緣出現張拉裂縫，兩側出現剪切裂縫，坡面上民房也出現不同程度的損壞。為了保證工程施工的安全性，必須對滑坡進行監測，隨時掌握滑坡動態。

2　監測方法的選擇

滑坡監測內容包括滑坡變形監測、滑坡變形破壞的相關因素監測及滑坡誘發因素監測。

不同類型的滑坡其監測的重點內容也不同。如降雨型土質滑坡應主要監測地下水、地表水和降水動態變化;降雨型巖質滑坡還應增加裂縫的充水情況、充水高度等內容。沖蝕型及明挖型滑體應主要監測前緣的沖蝕和開挖情況,坡角被切割的寬度、高度、傾角及其變化情況,坡頂及谷肩處裂縫發育情況與充水情況。另外,同一類型的滑坡由于其誘發因素不同,其監測的重點也不同。

由于滑坡的變化破壞特征是以位移為直觀特征的，滑坡的位移變化情況，最能反應滑坡的穩定狀態和變化，對于滑坡預警預報來說，它是一種最為有效的手段，可以提供非常有價值的信息。位移監測一般有地表位移監測和深部位移監測。滑坡的地表位移受各種因素變化較大，具有不穩定性和離散型。而滑坡的深部位移最具代表性、穩定性，能較為客觀地反映滑坡的滑動狀態，是滑坡位移監測中理想的監測方法。

根據本路基滑坡的具體工程地質條件和監測要求，滑坡監測方法選擇深層位移測斜監測方法進行。

3　深部測斜位移原理

3.1基本原理

測斜儀的工作原理是量測儀器軸線與鉛垂線之間的夾角變化量，進而計算出巖、土體不同高程處的水平位移。用適當的方法在巖、土體內埋設一垂直、并有4個導槽的測斜管，當測斜管受力發生變形時，測斜儀便能逐段(一般50cm一個測點)顯示變形后測斜管的軸線與垂直線的弧度偏移夾角θi。按測點的分段長度，分別求出不同的高程處的水平位移增量Δdi，即

(1)

由測斜管底部測點開始逐段累加，可得任一高程處的實際水平位移，即

(2)

式中：Δdi為測量段內的水平位移增量；L為測量點的分段長度，一般取0.5m(探頭上下2組滑輪間距離一般為0.5m)；θi為測量段內管軸線與鉛垂線的夾角；bi為自固定點的管底端以上i點處的位移；n為測孔分段數目，n=H/0.5，H為孔深。測斜儀的工作原理見圖1[1]。

圖1　工作原理圖

3.2監測點布設

對滑坡進行監測時，監測點的布設應根據滑坡的條件、滑坡動力、滑坡過程和滑坡前兆特征，有針對性的進行監測工程總體設計。監測點布設應選擇在滑坡的主滑斷面上，根據滑坡的規模、主滑斷面的長度、以及滑坡地表形態等特征在滑坡的敏感地區合理地布置監測點，使監測點的位移能夠客觀地反映整體滑坡的運動狀態。同時在滑坡的次滑動斷面布置一定的監測點，輔助監測滑坡的位移情況。

根據原邊坡的地質勘察成果和現場調研，滑坡的主斷面位于公路里程樁號為BKO+165處的橫斷面，滑坡滑面為基巖內強風化與中風化分界面處，深度為17～20m[2]。

根據滑坡的規模，本次布置監測采用5條橫斷面、3條縱斷面對滑坡的變形情況進行監測，基于坡腳位置位移對于滑坡的穩定性非常敏感，在坡腳處加密監測孔的布置。

監測孔的深度應穿過滑坡的滑面，在本次監測深度設計中，要求穿過推測滑動面以下至少5m深度。

根據以上檢測孔的布置方法，對于本滑坡的監測共布置了15個監測點。在3條主滑斷面上布置了12個監測點。監測點的具體布置見圖2。

圖2監測點布置圖

4　位移監測與分析

滑坡的發生過程中位移的變化一般分為4個階段，分別為蠕動變形階段、等速變形階段、加速變形階段和臨滑變形階段[3]。滑坡變形各個階段的位移-時間曲線，見圖3。

圖3滑坡變形階段位移-時間曲線圖

在滑坡的每個階段，應采取的措施如下。

蠕滑階段。滑坡整體已處于不穩定階段，提出預防措施和預案，加強監測頻率。

等速變形。滑坡已整體失穩變形，應立即采取加固措施。

加速變形。滑坡已處于發展期，發出撤離預警信號，立即組織人員撤離，同時撤出滑坡可能危害范圍內的人員和設備。

臨滑階段。滑坡即將發生，發出空中警報，一切人員無條件迅速撤離。

由于滑坡監測點較多，每個監測點都對滑坡的位移狀況進行了監測，滑坡位移監測數據多。在進行滑坡位移說明和分析時，宜選取滑坡區域內主滑斷面有典型性和代表性的監測點進行說明和分析。根據現場滑坡地質條件，選擇JCK3，JCK5，JCK8+1和JCK9+1號監測孔進行說明。

(1)JCK3號監測孔。3號監測孔監測深度為21.5m， 3號監測孔埋設完成后于2013年7月9日開始第一次監測，至2014年1月23日共監測83次。經分析對比，選定2013年7月9日的觀測資料作為3號孔的初始觀測值，以后的觀測資料與之對比來反映其累計相對位移變化情況。監測位移曲線見圖4。

圖4　JCK3號監測孔位移曲線圖

由監測位移曲線圖可知，監測過程其位移在孔深17m左右有較大突變，說明此處滑坡體厚度深約17m。在2014年8月7日滑動相對最大位移約25mm，其后時間內滑動相對最大位移約42mm，且滑坡變形位移逐漸變小，表明滑坡逐漸處于穩定狀態。

(2)JCK5號監測孔。5號監測孔監測深度為25m，埋設完成后于2013年6月24日開始第一次監測，至2014年1月23日共監測99次。經分析對比，選定2013年6月24日的觀測資料作為5號孔的初始觀測值，以后的觀測資料與之對比來反映其累計相對位移變化情況。監測位移曲線見圖5。

圖5　JCK5號監測孔位移曲線圖

由監測位移曲線圖可知，監測過程其位移在孔深7m左右有較大突變，說明此處滑坡體厚度深約7m。在2014年7月28日滑動相對最大位移約55mm，其后時間內滑動相對最大位移約70mm，且滑坡變形位移逐漸變小。表明滑坡逐漸處于穩定狀態。

(3)JCK8+1號監測孔。8+1號監測孔監測深度為25.0m，布置在K55+312.8右4.1m，8+1號監測孔埋設完成后于2013年7月7日開始第一次監測，至2013年7月21日共監測17次。經分析對比，選定2013年7月7日的觀測資料作為8+1號孔的初始觀測值，以后的觀測資料與之對比來反映其累計相對位移變化情況。監測位移曲線見圖6。

圖6　JCK8+1號監測孔位移曲線圖

由監測位移曲線圖可知，監測過程其位移在孔深7m左右有較大突變，說明此處滑坡體厚度深約7m。在2014年7月13日滑動相對最大位移約10mm，其后時間內滑動相對最大位移約17mm，且滑坡變形位移逐漸變小，7月16日至7月21日滑動位移約2mm。表明滑坡逐漸處于穩定狀態。

(4)JCK9+1號監測孔。9+1號監測孔監測深度為20m，布置在K55+312.8右57.0m，9+1號監測孔埋設完成后于2013年7月14日開始第一次監測，至2014年1月23日共監測75次，經分析對比，選定2013年7月14日的觀測資料作為9+1號孔的初始觀測值，以后的觀測資料與之對比來反映其累計相對位移變化情況。監測位移曲線見圖7。

圖7　JCK9+1號監測孔位移曲線圖

由監測位移曲線圖可知，監測過程其位移在孔深6m左右有較大突變，說明此處滑坡體厚度深約6m。在2014年8月7日滑動相對最大位移約13mm，其后時間內滑動相對最大位移約25mm，且滑坡變形位移逐漸變小，表明滑坡逐漸處于穩定狀態。

綜合監測結果，對各個監測孔位移曲線比較分析，滑坡體于7月至8月上旬，滑坡處于不穩定階段，滑坡體經歷蠕動變形階段，處于等速變形階段。經過對滑坡進行施工處理措施后，滑坡體變形逐漸處于穩定狀態，位移呈逐漸變小階段。表明對滑坡經過加固措施后，阻止了滑坡變形的進一步發生，滑坡處于穩定狀態。滑坡體加固后至今穩定，無變形跡象，表明深部位移監測方法通過對滑坡深部位移監測提供的滑坡穩定性信息是有效和準確的。

5　結語

在邊坡開挖施工中，為了確保施工安全，防止滑坡發生而產生設備損失和人員傷亡，對于邊坡的監測是非常必要的。深部位移監測通過對監測孔內各個深度內位移的監測，掌握滑坡體內不同深度的位移大小，實時了解和掌握滑坡體整體運動及穩定狀態，從而對邊坡的治理施工進行指導。本文通過對上述路基邊坡的深部位移監測表明，深部位移監測方法對滑坡運動狀態的掌握是非常有效的。

參考文獻

[1]張麗芬..姚運生.曾夏生,等.鉆孔測斜儀在高臺滑坡深部位移監測中的應用[J].地質災害與環境保護,2007(4):91-94.

[2]貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司.貴州省赤水至望謨高速公路(仁懷至赤水段)第RCTJ-23合同段BKO+000～BKO+320右側滑坡工程地質勘察報告[R].貴陽：貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司，2013.

[3]DZ/T0221-2006 崩塌：滑坡：泥石流監測規范[S].北京：中國標準出版社,2006.

收稿日期：2015-04-02

DeformationMechanismAnalysisandTreatment
DesignofaRetrogressiveLandslide

Yang Wanlin

(GuizhouExpresswayDevelopmentCorporation,Guiyang550000,China)

Abstract：Through geological survey and drilling of the field, the deformation and failure mechanism of a retrogressive landslide in one highway was analyzed. Using transfer coefficient method the stability of landslide was calculated and analyzed, and the treatment design was proposed combined with the actual terrain of landslide site. Therefore this treatment can provide reference for similar retrogressive landslide in the future.

Key words:retrogressive landslide; deformation mechanism; stability analysis; treatment design

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.04.019