鉆孔測斜儀在探測滑坡滑面中的應用

唐文佳， 呂雨生， 何旭東， 賀太紅

(貴州省地質礦產勘查開發局114地質大隊，貴州 遵義 563000)

1 引言

鉆孔測斜是一種可以準確獲取巖土體內部位移方向及各深度位移量的原位監測手段。國外自20世紀60年代開始，測斜儀已被大量應用于各類巖土工程的原位監測。國內自20世紀80年代以來在一些大型的巖土工程中相繼使用了鉆孔位移監測。1985年新灘滑坡、二灘庫首金龍山谷坡、三峽高邊坡等均使用了鉆孔測斜儀進行變形監測，取得了十分顯著的效果。之后隨著國內巖土工程的飛速發展，鉆孔測斜儀已被廣泛應用于滑坡與邊坡的監測，2007年湖北省高臺滑坡利用測斜儀監測該滑坡的變形機制，成功監測出該滑坡滑帶的深度位置，并判定滑坡處于基本穩定狀態。本文以普安縣盤水實驗中小學南側滑坡為例，通過分析其鉆孔測斜儀監測結果來展現鉆孔測斜儀在探測滑坡滑面中的應用。

2 監測儀器及原理

采用四川葛南儀器有限公司GN-103型號測斜儀進行試驗，設備主要由測頭、測讀儀、電纜、測斜管等組成，其工作原理是當傳感器探頭相對原始線發生偏移時，傳感器中敏感元件相對原始線之間會形成一定的角度，經過儀器本身的數據分析處理后，將直接在儀器顯示屏中顯示被測點的位移量(X)。

測斜管自鉆孔施工完成后安裝，安裝完成待測斜管穩定后開始第一次測量，之后每間隔一段時間進行一次數據測量。記錄每次讀數后在室內完成數據分析，根據讀數可得出該段時間內鉆孔內各深度的位移量，統計后得出累計位移-深度曲線。室內數據分析根據以下公式進行：

Xn=0.5(Xn正-Xn反)n=1,2,…

(1)

ΔXkn=Xkn-X0nk=1,2,…

(2)

式中Xn正、Xn反分別為在n點位置的正測和反測值；Xkn為在第k次第n點位置的累計位移量，X0n為在首次測量中第n點位置的累計位移量；ΔXkn為當次測量第n點的累計水平位移量。

3 工程實例

3.1 滑坡概況

普安縣盤水實驗中小學南側滑坡位于貴州省普安縣三板橋鎮，出露地層為P2x的砂巖、泥巖，為緩斜坡與臺地相間地形，地形坡度20°左右。滑坡平面呈“舌”型，縱長約175 m，由東向西寬約150 m，主滑向340°，厚度約10～12 m，體積約30萬立方米，屬于中型推移式堆積層滑坡(圖1)?；w物質為老滑坡堆積體，主要物質成分為含碎石粉質黏土夾碎塊石，物質成分復雜，結構較松散，滑坡中部發育一條自然沖溝，調查期間流量約2 L/s。

根據現場調查，滑坡主要威脅對象有：中石化成品油輸油管道運營安全，待建盤水實驗中學、小學項目以及上部馬槽田村寨24戶120人的生命財產安全，潛在經濟損失約3億元。

由于該區域為老滑坡堆積體，滑體土層較厚，成分復雜，傳統的勘探方法無法有效查清滑坡變形機制、滑動面的分布，為準確查找滑面位置、分布及深部位移情況，為下一步的治理設計提供依據，在該滑坡勘察過程中引用了鉆孔測斜監測手段。

3.2 監測孔布設

根據現場調查結合滑坡勘察設計書，鉆孔測斜孔選擇在滑坡前、中、后緣及外圍布設， 共計布設了5個鉆孔，總計監測孔深達134 m。本次重點分析ZK01、ZK02、ZK03監測孔的監測數據。

3.3 資料整理及成果分析

經過歷時20 d的現場監測，并利用Excel對數據進行統計、分析、成圖，得出3個典型鉆孔測斜的累計位移-深度曲線，具體分析如下：

(1)ZK01監測孔：如圖2所示，該孔測斜數據存在兩處明顯突變的位置，與鉆孔揭示、鉆孔電視成像獲取資料吻合度較高，說明該孔監測數據準確。監測發現的2處突變段分布深度為2～4 m、12～14 m處，累計位移最大突變為2 m和12 m處，說明該點為滑坡滑動面位置。

(2)ZK02監測孔：如圖3所示，該孔測斜數據存在兩處明顯突變的位置，分布深度為11～12 m、17～23 m，其中3～4 m突變位置與鉆孔揭示、鉆孔電視成像獲取資料較為吻合，且該鉆孔地下土層厚約15.5 m，證明該孔潛在滑動面分布深度為3～4 m，其中地下3 m處累計位移量最大，說明該點為滑坡滑動面位置。

(3)ZK03監測孔：如圖4所示，該孔測斜數據存在兩處明顯突變的位置，分布深度為11～12 m、17～23 m，其中11～12 m突變位置與鉆孔揭示、鉆孔電視成像獲取資料較為吻合，且該孔地下土層厚度約13.4 m，證明該孔潛在滑動面分布深度為11～12 m，其中地下11 m處累計位移量最大，說明該點為滑坡滑動面位置。

圖3 ZK02監測孔累計位移-深度曲線

圖4 ZK03監測孔累計位移-深度曲線

圖5 剖面示意圖

通過以上綜合分析，各鉆孔累計位移-深度曲線在形狀上均呈“r”形，為滑坡滑動的典型曲線特征。將3組鉆孔累計位移-深度曲線放入對應的剖面圖中(圖5)，可以直觀地看出：ZK03至ZK01之間共存在兩組潛在滑動面，一組滑動面自ZK03至ZK01，滑動面分布深度為11～12 m，另一組滑動面自ZK02號至ZK01號鉆孔，滑動面分布深度為2～3 m。

4 結論

(1)鉆孔測斜儀安裝簡單，操作方便，準確性較高，能有效彌補傳統勘探手段的單一性和不足，是復雜滑坡勘察的必備手段之一。

(2)通過鉆孔測斜的累計位移-深度曲線能直觀反應滑坡體內部變化突變的位置，并結合鉆探情況可直接得出滑坡滑面的位置，有效解決了傳統勘探手段難以查找滑坡堆積體滑面的問題。

(3)通過對滑坡體進行鉆孔測斜監測，可直接得到滑坡體內部各深度的實時位移量，為滑坡治理工程提供準確的地質資料，具有較強的推廣意義。