膨脹土邊坡GNSS實時監測技術

黃觀文,陳 孜,徐永福

1.長安大學地質工程與測繪學院,陜西 西安 710054; 2.上海交通大學土木工程系,上海 200240

膨脹土是一種含有強親水礦物(蒙脫石、高嶺石)并具有特定工程特性的黏性土。天然狀態下強度較高,吸水迅速膨脹軟化,失水收縮甚至開裂,有著較強的反復脹縮性。美國工程界稱膨脹土是“隱藏的災害土”,我國工程界將其看作“工程性質不良的土”[1],膨脹土也被稱為“工程癌癥”。我國膨脹土廣泛分布于廣西、云南、陜西等20多個省區,面積約占陸地總面積的1/3,每年造成的經濟損失達數百億元。膨脹土滑坡以其“逢塹必滑,無堤不塌”的特點嚴重危害各類工程邊坡及建筑物[2],因此有效且普適性的監測技術成為膨脹土滑坡及工程邊坡防治亟待解決的重要科學問題。

在膨脹土邊坡三維變形監測方面,智能全站儀被廣泛應用,其監測精度和自動化程度高,但也存在實時和連續性差、測站間需要通視等局限性。GNSS實時監測技術具備高時效性、高連續性、無須通視等優勢,已經成功應用于黃土滑坡或水庫滑坡等地質災害監測并取得了豐富成果[3-7]。基于此,GNSS技術被引入膨脹土邊坡實時監測中,研發了低成本GNSS膨脹土邊坡監測設備和毫米級抗干擾監測技術,初步驗證了GNSS實時監測技術在膨脹土滑坡和工程邊坡應用中的可行性和精度[8]。

膨脹土滑坡及工程邊坡的變形失穩受多場信息(水分場、位移場、應力場、溫度場)共同影響。其失穩滑動的根本原因是膨脹土體吸水失水及坡體內部應力變化(卸荷、加荷)導致的表面脹縮形變[9-14]。……