CX-3C 測斜儀在撫順東露天礦邊坡監測中的應用

王 洋，李煥忠

（撫順礦業集團有限責任公司 東露天礦，遼寧 撫順 113003）

露天礦邊坡監測工作是邊坡工程與邊坡穩定性分析等相關研究的一項重要內容。邊坡位移監測工作一方面可以監測巖體動態變化，防止邊坡突然滑塌造成人員經濟損失；另一方面通過監測數據的整理分析，確定潛在滑面的位置，估算滑坡方量，指導邊坡防護工程方案的編制與實施工作，避免盲目的邊坡支護引起的不必要經濟損失[1]。滑動測斜儀作為一種內部位移測量儀器，在基坑、邊坡、土壩等建筑物的安全監測中被廣泛使用[2]。撫順東露天礦南幫E5800～E9200 邊坡深部巖移監測工程中采用CX-3C 測斜儀進行監測，通過分析監測數據，研究監測成果，及時捕捉滑坡災害的特征信息。為滑坡的正確分析評價、預測預報及治理提供科學依據[3]。

1 CX-3C 測斜儀

CX-3C 測斜儀主要用于測量邊坡、深基坑及水平位移等監測工作。基坑深部水平位移測試采用測斜儀，它可精確地測量沿垂直方向土層或圍護結構內部水平位移的工程測量儀器[4]。該整套系統由滑動式探頭（探測器）、便攜式數據采集儀、數據傳輸電纜、內置導向槽測斜管、旋轉式探測儀等部件組成。利用鉆孔將槽管探入測量點，測量槽管隨著邊坡、基坑產生形變時隨之變形，探頭自上而下順槽逐點測試，從而可測量出水平位移量。

測斜儀是一種高精度角度測量儀器，按照使用方法可分為滑動式測斜儀和固定式測斜儀[5]。CX-3C測斜儀為滑動式測斜儀，它的敏感元件采用最新進口傾角傳感器，當探頭在測量時產生傾角，敏感元件也會根據鉛錘方向擺動一個角度，然后將此角度轉換成電信號，在顯示屏上會顯示出測量的水平位移量數值，并經過計算機進行分析處理。測斜儀對密封性要求較高，要確保其密封性符合應用規范，對其內部的電源以及充電性能進行檢查，測試相關設備能否正常開展工作，確保讀數準確[6]。CX-3C 測斜儀結構和工作圖如圖1。

圖1 CX-3C 測斜儀結構和工作圖

2 CX-3C 測斜儀監測方法

1）操作方法。首先連接設備，將探頭插頭按照使用說明插入儀器面板，然后開啟電源，探頭垂直后顯示初始值為0。探頭順著滑輪方向發生左右擺動且顯示數值也隨著初始值左右波動，當探頭固定且顯示數值穩定不變，說明儀器可以正常工作。探頭向任一方向傾斜，當顯示數值向增加方向變化時確定為正方向，將該方向對準邊坡巖移方向，插入槽管自上而下，每間距1.0 m 標記1 個點，讀取1 個數字。

2）基準點設定。基準點的設定有2 種方法，一是以孔底為基準點，當測量槽管落在孔底，將底部點確定為穩定點，且該點不會受到水平位移的影響，然后，自下而上每間距1.0 m 測1 個點；二是以孔口為基準點，用測量儀器每次測量孔口坐標，自上而下每間距1.0 m 測1 個點。

3）初始值選取。將第1 次測量得到的位移數據作為基準點，初始值一般要測量2～3 次，取其中穩定的數值。如出現在同一位置測量出現2 次誤差較大，則需要分析以下原因：槽管與孔壁之間回填不到位、槽管連接不到位、受到外界強機械干擾等因素。

4）儀器讀數方法。正方向值和負方向值分別為面對基坑方向傾斜和背離基坑方向傾斜，在測量時，正反方向各測1 次，將正向測值Vz、180°反方向值VF代入下式計算，即得到該點位置△i 的數值。

3 南幫E5800～E9200 邊坡深部巖移監測

1）地形地貌。邊坡深部巖移監測工程地點為南幫E5800～E9200 區域。煤田南部為東西向連綿起伏的丘陵地帶，最高峰為老虎臺老山，標高為＋230.795 m。煤田北部略有緩升趨勢。煤田中部為渾河沖積平原。煤田沿渾河河谷東西延伸，地勢平坦且較低，由西向東逐漸緩升，唯煤田中部有一丘陵地帶。礦區地表標高為海拔＋70～＋100 m，由渾河河床起，向南、北均有緩升趨勢。區內地貌類型為丘陵區，地形起伏較大，礦坑區域為經人工改造形成的臺階地形。

2）深部巖移監測。露天礦邊坡工程的監測一般包括邊坡變形監測、巡視監測、應力監測、爆破振動監測、地下水監測與其它監測等[7]。本次共布置深部巖移監測孔位14 個，其中南幫E5800～E6600 區域布設監測孔7 個，孔號分別為9030、9007、19c1、19c2、9026、9031、9032；南幫E8600～E9200 區域布設監測孔7 個，孔號分別為1907、9001、9012、8801、9015、9004、9002。深部巖移監測點位置信息見表1。

表1 深部巖移監測點位置信息表

4 監測成果

通過對監測數據的分析，計算出每個鉆孔不同深度的累計位移和相對位移，根據每個鉆孔的累計位移和相對位移的數據變化大小，就可以判斷出滑坡的滑帶位置以及深度范圍[8]。本次工作采用基坑測斜儀對14 個鉆孔（約990 m）進行深部巖移監測，南北雙向監測，測點間隔1 m，監測周期為7 d。共收集數據約2 000 組，經軟件分析得到巖移累計曲線圖共14 幅，然后將各剖面深部巖移監測曲線與補充地質鉆探成果進一步疊加分析。

4.1 南幫E5800～E6600 區域監測成果

1）E6300 剖面監測結果如圖2。由圖2 可以看出：①回填土與第四系接觸面深度13.8 m，第四系與基巖接觸面深度26.8 m；②監測結果顯示：13.8～25.1 m 深度鉆孔出現錯動變形，與回填土和第四系接觸面深度一致，表明回填土底界至第四系底板土層發生滑移錯動。

圖2 E6300 剖面監測結果

2）E6400 剖面監測結果如圖3。由圖3 可以看出：①回填土與第四系接觸面深度17.7 m，第四系與基巖接觸面深度26.1 m；②監測結果顯示18.0～23.0 m 深度鉆孔出現錯動變形，與回填土和第四系接觸面深度一致，表明回填土底界至第四系底板土層發生滑移錯動。

圖3 E6400 剖面監測結果

3）E6500 剖面監測結果如圖4。由圖4 可以看出：①回填土與第四系接觸面深度17.2 m，第四系與基巖接觸面深度30.5 m；②監測結果顯示16.5～23.3 m 深度鉆孔出現錯動變形，與回填土和第四系接觸面深度一致，表明回填土底界至第四系底板土層發生滑移錯動。

4.2 南幫E8600～E9200 區域監測成果

1）E8600 剖面監測結果如圖5。由圖5 可以看出：①剖面深部巖移監測孔共有2 處呈現明顯錯動，錯動位置分別和第四系與基巖接觸面、炭質頁巖層相一致；②結果表明該區域邊坡變形滑面（帶）有2處，分別為第四系與基巖接觸面和炭質頁巖層。

圖4 E6500 剖面監測結果

圖5 E8600 剖面監測結果

2）E8800 剖面監測結果如圖6。由圖6 可以看出：①剖面4 個鉆孔均有2 處呈現明顯錯動，錯動位置分別和第四系與基巖接觸面、炭質頁巖層相一致；②結果表明該區域邊坡變形滑面（帶）有2 處，分別為第四系與基巖接觸面和炭質頁巖層。

圖6 E8800 剖面監測結果

3）E9000 剖面監測結果如圖7。由圖7 可以看出：①剖面2 個鉆孔均有1 處呈現明顯錯動，錯動位置與炭質頁巖層相一致；②結果表明該區域邊坡變形滑面（帶）有1 處，為炭質頁巖層。

圖7 E9000 剖面監測結果

5 結語

1）南幫E5800～E6600 區域中的E6200 剖面附近第四系上部因回填部分廢巖，孔隙率較大，雨水入滲后，浸潤下部土層，大大降低了土體力學參數，致使回填土底界至第四系底板間的土層生滑移錯動，最大位移38 mm，深度約10 m。

2）南幫E8600～E9200 區域邊坡變形滑面（帶）有2 處，分別為第四系與基巖接觸面和炭質頁巖層。第四系與基巖接觸面最大位移20 mm，深度約8 m，炭質頁巖層最大位移約110 mm，深度約40 m。