深部測斜監測在某滑坡勘查中的應用分析＊

賀太紅，何旭東，阮凡，唐文佳

（貴州省地礦局第二工程勘察院有限公司，貴州遵義 563000）

1 工作區概況

本工作區滑坡為工程開挖引發，工程開挖前，未對斜坡進行有效防治，開挖后也未對邊坡進行及時支護處理。斜坡體發生變形后，經過快速應急處理，對不合理開挖的坡腳進行快速回填反壓，回填后基本貫通滑動面的滑坡體處于緩慢變形階段。滑坡區為碎屑巖地層，地貌上為大型老滑坡堆積物、局部為殘坡積層，老滑坡堆積體整體平面形態大致呈“喇叭”形。物探解譯成果顯示，中上部較薄，中下部較厚，結合調查分析可將老滑坡分為滑源區、鏟刮區、堆積區。滑源區高程為1 520～1 680 m，相對高差160 m，斜長480 m；鏟刮區高程為1 460～1 520 m，相對高差60 m，斜長260 m；堆積區高程為1 310～1 460 m，相對高差150 m，斜長660 m。滑源區后緣平面上呈“圈椅”狀地形，左右兩側為陡斜坡控制。鏟刮區斜坡兩側為縱向沖溝控制。堆積區兩側及前緣均為沖溝，前緣散落區至小河溝一帶，平面呈“扇”形，滑坡物質成分主要為含碎石粉質黏土夾玄武巖風化殘余物。老滑坡下滑鏟刮往下運動，大量堆積于中部村寨一帶緩沖平臺，部分繼續往下散落在整個斜坡區。通過調查發現，村寨右側一山丘均為玄武巖風化殘余物；平臺切坡平場發現大量玄武巖球狀風化殘余物；結合工程地質調繪，在斜坡兩側相同地貌高程部位均未發現玄武巖風化殘余物，進一步證明該物質成分為老滑坡堆積體。老滑坡堆積體縱長720 m，橫寬約200 m，厚5～20 m，體積約2.1×106m3，規模為大型滑坡，主滑方向346°。滑體物質為含碎石粉質黏土，顏色為黃色、黃褐色、黑色，分布不均，分選性差。碎石含量約為20%～40%，碎石粒徑一般為1～5 cm，碎石中可見大量玄武質風化殘余物。老滑坡堆積體內有大量有機質腐殖物，半成巖巖芯含植物根莖，有腐質腥味，局部堆積較多，推測為早期水塘地貌，草本植被發育，老滑坡下滑后，覆蓋了該區域。

據調查，老滑坡滑源區和鏟刮區無變形跡象，在堆積區下部發育3 處滑坡，除此之外，在堆積區村寨發育有陳舊裂縫。居民房屋近些年均有開裂變形情況，主要集中在房屋建設區，變形部位以房屋結構薄弱處居多，以沉降變形為主。本次發生的滑坡位于老滑坡堆積區下部左側，在5#沖溝兩側部位，擬建盤水中、小學南側斜坡地帶，滑坡縱長約175 m，由東向西，寬約150 m，主滑方向340°，平面呈“舌”形，厚度10～12 m，體積約3.0×105m3，屬于中型推移式堆積層滑坡。后緣邊界圈定在成品油管道下方玉米地一帶，高程為1 400～1 405 m；前緣剪出口位于本次開挖的邊坡底部一帶，高程為1 347～1 355 m，地形相對較陡，為階梯狀坡地，往前地勢逐漸變陡。左側邊界以裂縫L29、L30 為界，后緣以L13 為界，右側以本次開挖影響區為界。由于滑坡區位置重要，滑坡后部有輸油管道及村寨，前緣為擬建實驗中學，安全等級高，需要精確地勘查后提出治理方案。滑坡物質成分復雜，為黃色、黃褐色、黑褐色粉質黏土，局部為黏土，含風化碎石，厚0.7～20 m；大部分呈可塑狀，韌性中等，干強度中等；碎石含量為20%～40%，粒徑為0.5～10 mm，成分為砂質泥巖、玄武巖風化殘余物，孔隙度大，歷史上有小煤窯存在。斜坡后緣山體雄厚，總體高差達400 m，地下水較豐富，工程地質條件復雜。

2 監測布置情況

防治設計時需要準確找出滑動面，從而計算滑坡推力。由于本次發生滑坡回填反壓后處于緩慢變形階段，深部動態變形監測作用明顯。勘查階段適宜布設深部位移測斜監測，利用勘察鉆孔進行測斜監測，根據初步變形方向，坡體上建筑保護的重要程度兼顧邊坡規劃與坡向垂直，在選取滑坡勘查時的1-1′剖面處布置一條監測軸線，本次沿下一步開挖形成的邊坡縱向布置3 個深部位移監測孔（如圖1 所示），利用布設的勘探鉆孔進行測斜安裝，根據潛在滑動層深度，安裝深度達到穩定巖土層位。鉆孔測斜3 個孔（ZK02、ZK07、ZK12）根據變形的深度推測，總計安裝測斜管76 m，其中ZK02 孔18.0 m、ZK02 孔28.0 m、ZK12孔30.0 m。安裝調試好后，每日實測一組監測數據。監測工作完成后，得出了斜坡在開挖后反壓狀態下監測期斜坡變形的累計位移-深度曲線剖面投影圖、累計位移-時間曲線圖、不同深度的累計位移速率圖，找出了本次開挖時滑動面、滑坡體的變形速率、變形深度位置。

圖1 滑坡區工程地質剖面圖（鉆孔處為深度-位移曲線圖）

3 監測結果綜合分析

3.1 實測數據分析

安裝時A 方向為主測方向，B 方向為次測方向，與A 方向垂直。A 方向為坡面方向即主滑方向，為0°，B 方向為270°。位移為正表明測斜管向A0、B0 方向傾斜，反之測斜管向A180、B180 方向傾斜。A 面為擬開挖面，孔口累計位移即從孔底開始每隔1.0 m 逐點累計至孔口的撓度位移。

總鉆孔施工完成后開始安裝，K02 采集數據時間為12-02—12-22，ZK07 采集數據時間為12-05—12-22，ZK12 采集數據時間為12-05—12-22。安裝后每日實測一組數據。

通過近20 d 的現場測量，分析各組數據分別得出3 條曲線：累計位移-深度曲線、累計位移-時間曲線、累計位移-速率曲線，通過綜合對比3 條曲線得出以下結論：①ZK02。從2 號鉆孔得出的測斜數據分析曲線可以看出，呈“B”形，為滑坡滑動的典型曲線特征，說明滑坡存在多層滑動面。該孔測斜數據存在2 處變化最大的位置，根據該鉆孔鉆探情況，該區域地下土層厚度為17 m，因此在該區域下方存在2 處潛在滑動面，分別位于地下2～4 m、12～14 m 處，其中位移量最大位置位于地下2 m 和12 m。②ZK07。從7 號鉆孔得出測斜數據分析曲線可以看出，呈“r”及“B”形，該孔數據最明顯的變化位置位于地下3～4 m、12～13 m、21～22 m，根據該鉆孔鉆探情況，該區域地下土層厚度為15.5 m，因此該孔潛在滑動面位于地下3～4 m、12～13 m 這2 處。③ZK12。從12 號鉆孔得出測斜數據分析曲線可以看出，呈局部側凸狀，該孔數據最明顯的變化位置位于地下11～12 m 和17～23 m，根據該鉆孔鉆探情況，該區域地下土層厚度為13.4 m，因此該孔潛在滑動面位于地下11～12 m 處，其中位移量最大位置位于地下11 m 處。17～23 m 經分析為水位變幅影響，變形可控[1-2]。

根據以上3 個鉆孔測斜數據，初步統計分析了數據量測可靠值T，數據不大于1.0 mm，各測點正、反方向測值之和的平均值S是否近似為一常數來檢驗測斜點測值的數據質量是否可靠。分析可以得出結論，12 號鉆孔至2 號鉆孔之間存在2 組潛在滑動面，其中一組滑動面自12 號至2 號鉆孔之間，滑動面的位置位于地下12～13 m，另一組滑動面自7 號至2 號鉆孔之間，滑動面的位置位于地下3 m。通過監測，滑坡區持續處于變形之中，變化速率較小。3 個監測孔主滑方向的位移-深度曲線如圖1 所示，同時通過變形速率曲線可知，整個滑坡仍處于塑性變形狀態，變形狀態蠕動，變形速率較慢。綜合分析測斜監測實測數據及工程地質調查發現：滑坡滑帶主要為堆積體，該滑坡區域為斜坡，地形坡度相對較大，接近20°，自然狀態下局部較陡區域處于基本穩定狀態，產生松弛變形。本次滑坡變形區，受開挖影響，前緣臨空高度即為開挖面高度，分析各孔相關性發現，滑帶形態大致呈圓弧形，總體上后緣較陡，中前部較平緩，構成圓弧形的形態特征。通過監測數據可知初步形成3 層滑動面，通過3層滑動面分別受力進行計算分析，選取最不利滑動面進行設防[3-4]。

3.2 鉆孔成相印證

用先進的DSP 圖像采集與處理技術，系統高度集成，探頭全景成像，剖面實時自動提取，圖像清晰逼真，方位及深度自動準確校準，可對所有的觀測孔全方位、全柱面觀測成像鉆孔。JL-ⅠDOⅠ（A）智能鉆孔電視成像儀主要由主機、電纜繞線架、光學探頭3 部分組成，3 部分之間通過電纜連接。按照智能鉆孔電視成像儀進行檢測試驗工作，得出鉆孔成孔后布置的井下電視成像圖，通過觀測成果圖，得出鉆孔深度為12.7 m 附近存在塌空現象，是形成滑動變形的特征類型。

3.3 有限元分析印證

根據滑坡（邊坡）勘查設計要求，計算模型按設計提供的典型地質剖面勘查參數建立1 條典型2D 模型。同時為了避免邊界范圍對有限元計算精度的影響，采用鄭穎人院士的建議計算范圍：當坡腳到左端邊界的距離為坡高的1.5 倍，坡頂到右端邊界的距離為坡高的2.5 倍，且上下邊界總高不低于2 倍的坡高時，計算精度較為理想。模型的邊界范圍為368 m×135 m；采用混合網格生成器進行2D 網格離散化，網格劃分后的模型如圖2 所示。模型共有11 242 個單元、11 134 個節點；模型底部X、Y方向約束，左右邊界X方向約束，基礎樁底部支承采用固定端約束。根據綜合選取參數，計算出未經支護開挖至12 m 時，邊坡穩定性系數為1.003 1，處于欠穩定狀態，從圖2 中可知，塑性變形區域也與滑坡監測滑坡位置相互吻合。

圖2 有限元分析計算模型

4 結語

鉆孔測斜數據在滑坡勘查過程中對滑動面確定、滑坡變形塑性變形尺度具有很高參考價值，提高了滑坡防治工程的精確性。結合該滑坡能提供良好的地質觀察情況，發現測斜曲線斜率變化大時所測土體深度與孔內地質編錄上出現的滑帶土深度基本吻合，進一步印證了鉆孔測斜儀在滑坡滑帶土和滑動方向的確定上具有很好的適用性。因此在實際工程中，通過鉆孔資料和測斜儀數據去判斷土質滑坡的內部結構是可行的。可以廣泛地在具有一定變形速率的滑坡勘查及防治中使用，可以探索直接使用深部位移監測代替探井揭露滑動面這類耗資較大、工期較長的原有勘查方法。