鉆孔測斜儀在滑坡變形監(jiān)測中的應(yīng)用研究

石威 唐再豪

摘 要：作為常用的變形監(jiān)測手段之一，測斜儀以其成本低、易操作、精度高等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于滑坡變形監(jiān)測中。根據(jù)測斜成果曲線，可以對滑坡滑動面的分布情況、滑動趨勢做出科學(xué)判斷，進(jìn)而指導(dǎo)在建工程安全施工。

關(guān)鍵詞：測斜儀;滑坡;變形監(jiān)測;安全施工

0 引言

滑坡是巖土工程活動中常見的地質(zhì)災(zāi)害之一。為及時發(fā)現(xiàn)安全隱患， 減少建設(shè)工程損失，對滑坡進(jìn)行變形監(jiān)測很有必要[1]。深部位移監(jiān)測是滑坡變形監(jiān)測的重要內(nèi)容，通過建立深度-位移關(guān)系曲線，監(jiān)測成果能為確定滑坡滑面位置，預(yù)測滑坡滑動趨勢，評價滑坡穩(wěn)定性提供重要參考[2]。如今深部位移監(jiān)測自動化程度已經(jīng)越來越高，但傳統(tǒng)的監(jiān)測方法仍以其成本低、易操作、精度高等優(yōu)點得到眾多勘察設(shè)計單位的青睞。作為常用的傳統(tǒng)變形監(jiān)測手段之一，測斜儀在滑坡變形監(jiān)測中仍發(fā)揮著重要作用[3]。

1 測斜原理

測斜儀主要由測斜儀探頭（探測器） 、數(shù)據(jù)采集儀、數(shù)據(jù)傳輸電纜和內(nèi)置導(dǎo)向槽的測斜管四部分組成，示意圖及測試原理如圖1所示。測斜儀的工作原理為，當(dāng)探頭沿著導(dǎo)向槽，從測斜導(dǎo)管底部逐段向上滑動測量時， 探頭內(nèi)的傳感器可以敏感地反映出測斜導(dǎo)管在各個深度處的傾角變化量θi，根據(jù)量測點的分段長度L， 可分別求出各測段的水平位移增量 Δdi ，將水平位移增量累加即可計算出探測深度范圍內(nèi)各點處的水平位移bi，管口處的總水平位移用B表示，公式表達(dá)如式（1）：

式中i的變化范圍為1～n，n為測斜孔分段數(shù)目，n=H/0.5，H為孔深。為減小儀器零漂及裝配誤差，測斜儀在觀測過程中，通常應(yīng)在正反位移兩個方向進(jìn)行讀數(shù)，取兩次讀數(shù)代數(shù)差的平均值為傾角觀測值，本次水平各分段位移計算是沿X方向和Y方向，分別代表近滑坡的主滑方向以及與主滑向垂直方向。

2 工程實例

2.1 滑坡概況

鳳凰村滑坡位于江津至古藺高速公路一標(biāo)段主線東側(cè)，滑坡區(qū)為侵蝕堆積中山地貌，總體地勢為北東高西南低，滑坡區(qū)后緣附近標(biāo)高約為980 m。工程施工位置位于滑坡坡腳處，滑坡變形活動直接威脅在建工程。為避免建設(shè)工程在施工過程中遭受滑坡侵襲，同時為后續(xù)滑坡治理方案的動態(tài)設(shè)計提供數(shù)據(jù)支撐，對該滑坡進(jìn)行監(jiān)測勢在必行。本次滑坡深部位移監(jiān)測，共在坡體上施工完成測斜孔七個，各監(jiān)測孔編號及可探測深度見表1。監(jiān)測孔平面布置示意圖，如圖2所示。

2.2 監(jiān)測結(jié)果

因監(jiān)測數(shù)據(jù)較多，本文選擇SK02、SK07和SK10三個測斜孔各月末的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，各孔的位移深度曲線分別見圖3、圖4、圖5。

SK02孔X向位移—深度曲線在孔口以下10 m深度處，即黑圈所示部分，存在沿X正向彎折外擴(kuò)現(xiàn)象，監(jiān)測期內(nèi)最大位移量約為39.2 mm。

Y向位移—深度曲線表現(xiàn)為孔口以下5.0 m～9.0 m深度范圍向Y負(fù)向略鼓出，孔口以下13.5 m～19.0 m深度范圍略向Y正向外擴(kuò)。

合位移方向近滑向，SK02孔處巖土體位移發(fā)展趨勢為整體蠕動變形，位移量較小，無位移突變。

SK07孔X向位移監(jiān)測結(jié)果表明，曲線在15 m深度處沿X正向彎折，截止到觀測截止日，位移累積量約28.0 mm。

Y向位移—深度曲線表現(xiàn)為于13.5 m～15.5 m深度范圍存在沿Y負(fù)向略有彎折現(xiàn)象，截止到2017年12月30日，位移累積量約14.3 mm，無位移突變。

監(jiān)測期內(nèi)，SK07孔處巖土體位移發(fā)展趨勢為孔口以下15.5 m深度范圍巖土體蠕動變形，但位移量較小，無位移突變。

SK10孔X向位移—深度曲線在10 m深度處發(fā)生X正向彎折現(xiàn)象，該孔處巖土體的位移發(fā)展趨勢為，在10 m深度范圍內(nèi)的土體發(fā)生蠕動變形，但位移量較小，在監(jiān)測期內(nèi)，位移累計量約為31.8 mm。

Y向位移—深度曲線表現(xiàn)為于孔口以下9.5 m～10.5 m深度范圍存在Y正向彎折現(xiàn)象，其位移深度范圍與X向相吻合，本月監(jiān)測期內(nèi)，位移量值較小，無位移突變。

SK10孔處巖土體位移發(fā)展趨勢為孔口以下10.5 m深度范圍巖土體存在蠕動變形，但位移量較小，無位移突變。

高速公路施工期間，滑坡未發(fā)生明顯活動，這與監(jiān)測結(jié)果相符，說明測斜儀的監(jiān)測結(jié)果是可靠的。

2.3 監(jiān)測曲線分析

圖3、圖4和圖5中各孔X方向的位移-深度曲線形態(tài)均符合“r”型[4]。這種曲線的特征是，以某一深度為界，在該深度上下，位移量發(fā)生巨大變化。具體表現(xiàn)為，在該深度以下范圍內(nèi)，位移量很小，而在該深度以上范圍內(nèi)，位移量陡增。“r”型曲線表明滑坡在臨界深度處形成明顯滑動面，滑動面以上部分屬于滑坡的活動區(qū)，位移量較大，滑動面以下屬于滑坡的非活動區(qū)，位移量較小。在本文中，測斜孔SK02和SK10的位移-深度曲線表明，這兩個孔的臨界深度均為10 m，即在10 m深度處形成滑面。而SK07測斜孔的臨界深度為15 m，即滑動面位于地面以下15 m處。滑坡滑動面深度的差異與測斜孔的布設(shè)位置有關(guān)。從圖1中可以看出，測斜孔SK02和SK10均布設(shè)于滑坡后緣且處于同一橫斷面上，因此這兩個測斜孔的滑面深度相同，而測斜孔SK07布設(shè)于滑坡中部，因此該孔處的滑面深度不同于其它兩個孔，監(jiān)測曲線反應(yīng)的信息與鉆孔布設(shè)情況相吻合。測斜儀的監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確的反映了滑坡的運(yùn)動狀態(tài)，對本次工程施工具有重要的指導(dǎo)意義。

3 結(jié)論

（1）本文中測斜孔監(jiān)測的X向變形曲線形態(tài)均符合“r”型，曲線的臨界深度即為各孔處潛在滑動面的位置，監(jiān)測曲線反應(yīng)的信息與測斜孔布設(shè)情況相吻合。

（2）測斜儀的變形監(jiān)測結(jié)果與滑坡實際的位移變形相符合，監(jiān)測成果很好的指導(dǎo)了該公路標(biāo)段的安全施工，順利的完成了監(jiān)測任務(wù)。實踐表明，用測斜儀對滑坡進(jìn)行變形監(jiān)測是切實可行的。

參考文獻(xiàn)：

[1]張麗芬，姚運(yùn)生，曾夏生，等.鉆孔測斜儀在高臺滑坡深部位移監(jiān)測中的應(yīng)用[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2007，18（4）：91-94.

[2]付敏，鄧清祿，黃曉明，等.深部位移監(jiān)測在滑坡變形監(jiān)測中的應(yīng)用研究[J].人民長江，2017（8）：44-48.

[3]馬水山，張保軍，湯平.鉆孔測斜儀在滑坡體深部變形監(jiān)測中的應(yīng)用[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，1996（S1）：109-114.

[4]陳開圣，彭小平.測斜儀在滑坡變形監(jiān)測中的應(yīng)用[J].巖土工程技術(shù)，2006，20（1）：39-41.