山區(qū)高速公路高邊坡安全穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)分析

彭逢春

湖南聯(lián)智監(jiān)測(cè)科技有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000

在山區(qū)高速公路建設(shè)中，受山區(qū)地形地貌等因素的影響，高邊坡安全穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛。山區(qū)高速公路建設(shè)的過程中不可避免地會(huì)發(fā)生高填深挖情況，致使高速公路形成高邊坡狀態(tài)，若不采取高邊坡安全穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)措施，將無法為高速公路邊坡穩(wěn)定性提供可靠保障。針對(duì)山區(qū)高速公路高邊坡安全穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)進(jìn)行全面分析，有利于促進(jìn)高邊坡安全穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)技術(shù)的合理選擇與應(yīng)用。

1 高邊坡安全穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)技術(shù)概述

1.1 邊坡位移監(jiān)測(cè)技術(shù)

（1）3S技術(shù)。在安全穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中較為常用的是3S技術(shù)，3S技術(shù)由GNSS、RS及GIS共同組成。GPS是指全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)地理位置的精確定位；RS系統(tǒng)是通過電磁波對(duì)地面信息進(jìn)行拍攝、掃描和收集；而GIS是一款地理信息計(jì)算分析軟件，通過對(duì)GPS和RS收集來的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析來實(shí)現(xiàn)高邊坡安全穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)技術(shù)的運(yùn)行。隨著科技的不斷進(jìn)步，GPS相關(guān)技術(shù)日益完善，加上GIS的分析建模能力也趨于完善，因而3S系統(tǒng)為監(jiān)測(cè)邊坡穩(wěn)定性提供了較強(qiáng)的技術(shù)保障。

（2）測(cè)斜儀監(jiān)測(cè)技術(shù)。為實(shí)現(xiàn)對(duì)邊坡變形進(jìn)行深部監(jiān)測(cè)的目的，通常在邊坡體中安裝測(cè)斜管，并在測(cè)斜管內(nèi)安裝導(dǎo)輪測(cè)斜儀來完成測(cè)量。測(cè)斜儀技術(shù)具有精度高、漂移小、穩(wěn)定性好等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

（3）時(shí)域反射技術(shù)（TDR）。TDR技術(shù)的原理是通過監(jiān)測(cè)電纜形變產(chǎn)生的反射脈沖波形變化來監(jiān)測(cè)滑坡巖體的移動(dòng)情況。該技術(shù)在我國(guó)的邊坡監(jiān)測(cè)領(lǐng)域仍處于初級(jí)階段，僅使用這一項(xiàng)技術(shù)無法完成對(duì)滑坡情況的完整有效監(jiān)測(cè)，還需進(jìn)行較為復(fù)雜的其他試驗(yàn)來配合。

1.2 光纖傳感監(jiān)測(cè)技術(shù)

光纖傳感技術(shù)是利用光在傳播過程中發(fā)生的某些參數(shù)變化，從而反映出環(huán)境變化以及信號(hào)變化所對(duì)應(yīng)的巖石物理變化。光纖傳感技術(shù)依照不同的監(jiān)測(cè)范圍，通常分為分布式、準(zhǔn)分布式與點(diǎn)式三種監(jiān)測(cè)方法；按照感光元件的分類分為光柵光纖和光纖兩種監(jiān)測(cè)形態(tài)。當(dāng)前變化監(jiān)測(cè)中采用較多的方法是光纖布拉格光柵傳感技術(shù)，該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)式以及準(zhǔn)分布式的邊坡監(jiān)測(cè)。雖然光纖傳感器擁有抗干擾能力強(qiáng)、精確度高等優(yōu)勢(shì)，但對(duì)于邊坡滑坡的物理運(yùn)動(dòng)方向還無法做出準(zhǔn)確的判斷。

1.3 應(yīng)力監(jiān)測(cè)技術(shù)

在監(jiān)測(cè)巖體應(yīng)力變化的過程中，應(yīng)用較多的是對(duì)應(yīng)力錨桿及應(yīng)力錨索的監(jiān)測(cè)。該方法除了能夠?qū)吰逻M(jìn)行監(jiān)測(cè)，以方便治理工作的開展，還能夠?qū)吰率Х€(wěn)進(jìn)行提前預(yù)測(cè)。該技術(shù)可以通過振弦式鋼筋測(cè)力進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)，其主要原理較為簡(jiǎn)單，即當(dāng)鋼筋試樣受到拉伸或壓縮時(shí)，對(duì)應(yīng)區(qū)域的感應(yīng)線圈就會(huì)發(fā)生震動(dòng)，通過檢測(cè)線圈震動(dòng)頻率就可以獲取鋼筋所受應(yīng)力，通過這個(gè)方法可以評(píng)估邊坡的穩(wěn)定性。

2 山區(qū)高速公路高邊坡安全穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)技術(shù)的具體應(yīng)用

某山區(qū)高速公路監(jiān)測(cè)的邊坡長(zhǎng)約110m，該邊坡上覆粉質(zhì)黏土含碎石，主要由粉粒和黏粒組成，局部夾強(qiáng)風(fēng)化砂巖，厚度約5～6m；中下部為砂巖碎石，下伏強(qiáng)風(fēng)化泥巖。邊坡采用放坡+錨索（桿）框格梁支護(hù)的防護(hù)方式。

2.1 邊坡監(jiān)測(cè)方案

（1）監(jiān)測(cè)目的。高邊坡監(jiān)測(cè)的目的是保證施工過程中的邊坡穩(wěn)定性，以及通過對(duì)邊坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)一定的預(yù)警功能，為建設(shè)單位、施工單位、監(jiān)理方提供準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并以此為依據(jù)安排和調(diào)整施工進(jìn)度，通過對(duì)數(shù)據(jù)的研究來更好地進(jìn)行邊坡防治工作，及時(shí)把握邊坡的安全狀態(tài)，評(píng)定邊坡的穩(wěn)定性。

（2）監(jiān)測(cè)內(nèi)容及方法。依據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)程及現(xiàn)場(chǎng)情況確定的監(jiān)測(cè)內(nèi)容為路塹邊坡地表水平位移、沉降監(jiān)測(cè)，巖土體內(nèi)部位移監(jiān)測(cè)及坡腳處橋臺(tái)裂縫監(jiān)測(cè)。具體的監(jiān)測(cè)方法是采用GNSS技術(shù)進(jìn)行地表位移監(jiān)測(cè)，通過導(dǎo)輪測(cè)斜儀進(jìn)行深層位移監(jiān)測(cè)，采用裂縫計(jì)進(jìn)行橋臺(tái)裂縫發(fā)展監(jiān)測(cè)，如表1所示。

表1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容、方法及設(shè)備表

2.2 邊坡監(jiān)測(cè)成果

（1）GNSS地表位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。GNSS地表位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的累計(jì)位移量是以第一次監(jiān)測(cè)坐標(biāo)值為初始值來計(jì)算的總位移值，分為累計(jì)水平位移及累計(jì)沉降。地表位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)曲線如圖1所示。

圖1 地表位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)曲線

如圖1所示，截止到2021年2月20日，BD03地表位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)水平方向累計(jì)位移量為6.7mm，高程方向累計(jì)沉降量為-20.83mm；該監(jiān)測(cè)周期內(nèi)，水平方向位移量無明顯變化，高程沉降量為-6.07mm。

（2）深層位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。固定式斜測(cè)儀獲取的深層位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如圖2所示。

圖2 深層位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)曲線

截止到2021年1月31日，CX02深層位移監(jiān)測(cè)孔內(nèi)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)累計(jì)地表變化量為46.34mm。在2021年1月1日—1月31日的監(jiān)測(cè)周期內(nèi)深層位移無明顯變化，從累計(jì)位移-深度位移-時(shí)間曲線圖上分析，該監(jiān)測(cè)孔主要變形區(qū)域處于地下7～25m，其中地下7～16m深度變形量相對(duì)較大，突變趨勢(shì)較明顯。

（3）裂縫計(jì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。裂縫計(jì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的累計(jì)位移量是以0為初始值來計(jì)算的總位移值。在2021年2月1日—2021年2月28日的監(jiān)測(cè)周期內(nèi)，各地表位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的累計(jì)位移-時(shí)間曲線圖如圖3所示。

圖3 裂縫監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)曲線

由圖3可知，截止到2021年2月28日，LF02裂縫監(jiān)測(cè)點(diǎn)累計(jì)變化量為-4.15mm，在該監(jiān)測(cè)周期內(nèi)變化量為-2.68mm。

綜上，通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析可以看出，地表、深層位移較小，邊坡較為穩(wěn)定，各結(jié)構(gòu)裂縫未見明顯增大，但應(yīng)對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)予以保護(hù)，防止因人為擾動(dòng)或者破壞影響對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)性的判斷。

3 結(jié)束語

對(duì)于山區(qū)高速公路建設(shè)項(xiàng)目而言，確保高速公路高邊坡的安全穩(wěn)定性至關(guān)重要。文章針對(duì)山區(qū)高速公路高邊坡安全穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行了較為全面的分析論述，并進(jìn)一步研究了高邊坡安全穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)技術(shù)在山區(qū)高速公路建設(shè)中的實(shí)際應(yīng)用。在山區(qū)高速公路建設(shè)施工的具體開展中，相關(guān)人員可根據(jù)山區(qū)高速公路施工的具體狀況，結(jié)合以上內(nèi)容進(jìn)行全面考慮，從而確保山區(qū)高速公路高邊坡的安全穩(wěn)定性。