公路高邊坡安全監(jiān)測

1、公路高邊坡的安全監(jiān)測摘要：在參閱相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對目前常用的邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測方法進(jìn)行了介紹，以研究區(qū)公路高邊坡為例，對研究區(qū)高邊坡的地質(zhì)條件和變形機(jī)理進(jìn)行了分析，重點(diǎn)研究了利用位移計(jì)進(jìn)行邊坡內(nèi)部位移的監(jiān)測；通過對觀測數(shù)據(jù)的分析，得出了研究區(qū)高邊坡的近期的形變特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：公路高邊坡；監(jiān)測；位移計(jì)0 0 引言自 2020 世紀(jì) 9090 年代以來，隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展，對公路交通的要求也越來越高。我國是一個多山的國家，山區(qū)的面積約占全國總面積的 70%70%由于地貌、地質(zhì)條件限制和公路線形的制約，高填、深挖引起的邊坡問題已十分普遍。上世紀(jì) 8 80 0年代初期，我國路線等級低，高填深挖較少，高邊

2、坡問題還沒有引起足夠的重視。由于缺乏對高邊坡穩(wěn)定性的系統(tǒng)研究，以及沒有供設(shè)計(jì)部門應(yīng)用的成熟經(jīng)驗(yàn)，常出現(xiàn)高邊坡失穩(wěn)破壞的現(xiàn)象，造成巨大的社會經(jīng)濟(jì)損失。因此，公路邊坡的穩(wěn)定性研究和監(jiān)測已成為道理工程急需解決的重要研究課題。邊坡的地質(zhì)條件復(fù)雜多變， 要在工程設(shè)計(jì)階段準(zhǔn)確無誤地預(yù)測邊坡巖土體穩(wěn)定狀況，不僅依賴于合理的設(shè)計(jì)和施工，而且取決與貫穿工程全過程的安全監(jiān)測，目前，監(jiān)測工作已成為邊坡工程施工的重要環(huán)節(jié)。監(jiān)測工作對正確評估邊坡的安全狀態(tài)、指導(dǎo)施工、反饋和修改設(shè)計(jì)、改進(jìn)邊坡設(shè)計(jì)方法等多方面都具有非常重要的意義，中國掌木期刊網(wǎng).qikanwang.qikanwangP Pnelnel監(jiān)測技術(shù)的引入使邊坡

3、工程的設(shè)計(jì)和施工在安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)合理的協(xié)調(diào)統(tǒng)一中起到了不可或缺的橋梁作用。由于邊坡位移監(jiān)測系統(tǒng)較易建立，測值也較可靠，所以邊坡監(jiān)測都以位移監(jiān)測為主。而邊坡變形破壞過程中的累計(jì)位移是揭示邊坡變形甚至破壞最直觀的信息，能更有效地預(yù)測邊坡變形的破壞時(shí)刻。因此，在工程中國掌木期刊網(wǎng).qikanwang.qikanwangP Pnenel l實(shí)踐中對邊坡變形破壞過程的位移把握就顯得十分重要。本文以研究區(qū)的公路高邊坡為例， 對工程范圍內(nèi)公路高邊坡的變形監(jiān)測進(jìn)行研究。1 1 研究區(qū)公路高邊坡概況1.11.1 地質(zhì)條件研究區(qū)邊坡為砂頁巖段，自然坡度為 4040 度左右，淺表部為坡殘積塊碎石土，具下為伏基巖為砂

4、巖與頁巖互層產(chǎn)出， 以砂巖占多數(shù),頁巖為薄層狀并表現(xiàn)為擠壓揉皺，部分為層間擠壓破碎帶。淺表巖體強(qiáng)風(fēng)化強(qiáng)卸荷，為層狀- -碎裂、層狀-鑲嵌結(jié)構(gòu)的 v v 級巖體，巖體強(qiáng)卸荷水平深度 30-40m.30-40m.1.21.2 變形機(jī)理研究區(qū)的邊坡為一套完整性差且強(qiáng)烈風(fēng)化卸荷松弛的層狀-鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)巖體，巖體內(nèi)不存在影響邊坡整體失穩(wěn)的貫穿性結(jié)構(gòu)面。邊坡開挖后，巖體松弛回彈，隨著開挖向低高程進(jìn)行，應(yīng)力逐步向深部傳遞，變形逐漸向深部發(fā)展。目前監(jiān)測資料反映的位移，是邊坡巖體蠕變的反映。因邊坡下部的深層錨索支護(hù)未及時(shí)跟進(jìn)，邊坡蠕變位移也未得到及時(shí)有效的抑制，邊坡巖體變形一度出現(xiàn)加速蠕中國掌木期刊網(wǎng).qika

5、nwang.qikanwangP Pnelnel變的態(tài)勢，但隨著邊坡開挖的結(jié)束，變形位移明顯趨緩而且表現(xiàn)出減速蠕變的趨勢。2 2 邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測現(xiàn)狀邊坡穩(wěn)定性常用的監(jiān)測方法大致可分為變形觀測、應(yīng)力觀測和滲流觀測 3 3 大類。具體方法如表 1 1。表 1 1 常用邊坡監(jiān)測方法變形觀測應(yīng)力觀測滲流觀測目的測邊坡的位移、沉降和變形情況監(jiān)測邊坡結(jié)構(gòu)物、防護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性及防護(hù)效果監(jiān)測邊坡的滲流及地下水變化監(jiān)測手段位移計(jì)、測斜儀和沉降儀等混凝土應(yīng)力監(jiān)測、土壓力監(jiān)測、孔隙水壓力監(jiān)測滲壓計(jì)等邊坡巖體變形觀測邊坡變形監(jiān)測方法繁多，主要有：(1)(1)三角測量及精密水準(zhǔn)測量。激光測距儀等，測距可達(dá) 1-2k1-

6、2k 或讀數(shù)精度為士5mm5mm 可在室內(nèi)定時(shí)遙控進(jìn)行多點(diǎn)觀測。(2)(2)滑坡記錄儀，即坡面伸縮儀。這種儀器能自動記錄和遠(yuǎn)距離傳送，可在滑動體上進(jìn)行多點(diǎn)測量。(3)(3)裂縫觀測，主要監(jiān)測邊坡裂縫寬度及寬度變化量。(4)(4)地表多點(diǎn)位移計(jì)，主要用在邊坡工程監(jiān)測中。(5)(5)鉆孔撓度計(jì)，是探測邊坡滑面的測量儀器，對具理想滑面的邊坡，如層狀結(jié)構(gòu)的邊坡最為適用。(6)(6)鉆孔傾斜計(jì)。是測量鉆孔垂直度的一種儀器，了解巖體沿鉆邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測發(fā)展趨勢由于監(jiān)測儀器和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展， 已經(jīng)出現(xiàn)了多種新興的監(jiān)測技術(shù)。 gpgps s具有簡便、迅速、準(zhǔn)確等特點(diǎn)，在邊坡監(jiān)測中有著良好的表現(xiàn)。光纖測量系

7、統(tǒng)作為比較先進(jìn)的監(jiān)測設(shè)備，在國內(nèi)外已有成功的先例?；?gisgis 的邊坡水文穩(wěn)定性模型與大氣環(huán)流模型(gcm)(gcm)相結(jié)合預(yù)測氣候變化對邊坡影響等方法在歐洲等國也得到了廣泛的應(yīng)用。中國地質(zhì)大學(xué)還首次用“核磁共振”監(jiān)測滑坡，也取得了比較滿意的結(jié)果。近景數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)也正應(yīng)用于邊坡監(jiān)測中，它有別于傳統(tǒng)的“點(diǎn)”測量監(jiān)測方法，是一種基于“面”測量的非接觸監(jiān)測技術(shù)，由中國測繪研究院研制的 jxjx 一 4a4a 數(shù)字?jǐn)z影工作站和由武漢大學(xué)研制的 virtuozovirtuozo 的 superstationsuperstation 測量系統(tǒng)工作站，在邊坡監(jiān)測中已取得了良好的效果。止匕外，聲發(fā)射

8、方法、時(shí)域反射法、光時(shí)域反射法等也正被應(yīng)用于邊坡監(jiān)測之中。這些方法都代表了目前監(jiān)測邊坡最新的技術(shù)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們對邊坡認(rèn)識的不斷提高肯定會出現(xiàn)更多的監(jiān)測方法。同時(shí)，由于網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，邊坡的現(xiàn)代監(jiān)測方法應(yīng)該是向著遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控方向發(fā)展。3 3 研究區(qū)公路高邊坡變形監(jiān)測針對邊坡的特點(diǎn)，本次工程采用三點(diǎn)式位移計(jì)，即三個傳感器統(tǒng)一裝在孔口，分別對應(yīng)三個不同深度的測桿，測桿上的錨頭固定在巖體里，實(shí)施安全監(jiān)測。多點(diǎn)位移計(jì)主要用于監(jiān)測深度大于 20m20m 的孔深度的變形,適用于不具理想滑動面的邊坡巖體。中國掌木期刊網(wǎng).qikanwang.qikanwangP Pnelnel中國掌木期刊網(wǎng).qik

9、anwang.qikanwangP Pnelnel地下巖土體的變形，可在同一個鉆孔中沿長度方向設(shè)置多個不同深度的測點(diǎn)，最多可達(dá) 1010 個。位移計(jì)由錨頭、測桿、測桿保護(hù)管、過渡管、安裝機(jī)座、錨頭深度、測桿長度及測桿套接長度組成。圖 1 1 多點(diǎn)式位移計(jì)示意圖位移計(jì)的工作原理位移計(jì)的工作原理是將位移計(jì)與基巖牢固結(jié)成一體， 當(dāng)巖體沿鉆孔軸線方向變位時(shí)，錨頭經(jīng)測桿將唯一變化量傳遞給安裝于孔口基準(zhǔn)處的測縫針并由振弦式讀數(shù)儀讀出與位移變化量相對應(yīng)的頻率。監(jiān)測斷面選擇原則(1)(1)邊坡監(jiān)測斷面的選擇。監(jiān)測斷面通常選在地質(zhì)條件差、可能破壞的、變形大的部位，如有裂隙、斷層、危巖體等可能出現(xiàn)破壞的部位；或者

10、穩(wěn)定性差、邊坡坡度高的部位；或者做過分析計(jì)算、模型試驗(yàn)的典型部位；或結(jié)構(gòu)上有代表性的部位等處。(2)(2)根據(jù)地質(zhì)條件的好壞、 邊坡的高度和坡度的大小、 結(jié)構(gòu)上的代表性等因素，分為重要監(jiān)測斷面和次要監(jiān)測斷面。(3)(3)在重要斷面上， 布置的儀器和監(jiān)測項(xiàng)目應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于次要監(jiān)測斷面。 自動化程度要高于次要斷面，且同一監(jiān)測項(xiàng)目宜于平行布置，以保證成果的可比性和準(zhǔn)確性。(4)(4)監(jiān)測按斷面布置。以監(jiān)控邊坡的整體穩(wěn)定性為主，局部的穩(wěn)定性為輔。公路高邊坡內(nèi)位移監(jiān)測布置中國掌木期刊網(wǎng).qikanwang.qikanwangP Pnelnel對研究區(qū)高邊坡的監(jiān)測分成三個監(jiān)測斷面，每個監(jiān)測斷面間距 40m40

11、m 第一個斷面分五級馬道共布置了 3 3 套三點(diǎn)位移計(jì)，第二個斷面分六級馬道共布置了 3 3 套三點(diǎn)位移計(jì)，第三個斷面分六級馬道共布置了 3 3 套三點(diǎn)位移計(jì)，用以監(jiān)測邊坡巖體不同深度的深層位移變化。每套設(shè)計(jì)孔深 40m,40m,第一組測桿長 7nl7nl 第二組測桿長 23m23m 第三組測桿長 36m36m位移計(jì)的觀測方法本工程位移計(jì)采用 bgka-6-100bgka-6-100 三點(diǎn)位移計(jì)，量程 100mm100mm 數(shù)據(jù)測讀采用與儀器配套的弦式儀器讀數(shù)儀 bgk-408bgk-408, ,測讀頻次為初期觀測與施工期觀測，具體如下：初期觀測：儀器埋設(shè)灌漿終凝后 2424 小時(shí)以上的測值可

12、作為基準(zhǔn)值，并應(yīng)取三次連續(xù)測值小于 1%f.s1%f.s 時(shí)平均值作為基準(zhǔn)值。每次監(jiān)測取連續(xù)二次測讀接近值的平均值作為正式測讀，并記錄在監(jiān)測記錄表內(nèi)。在基準(zhǔn)值確定后的前三天，每天測讀 1-21-2 次。若變形穩(wěn)定，以后每周測讀一次，或根據(jù)變化速率調(diào)整監(jiān)測次數(shù)。施工期觀測：在觀測儀器安裝埋設(shè)好的 3 3 日內(nèi)，每 8 8 小時(shí)測一次，之后每天測一次，觀測一周后每三天觀測一次，連續(xù)觀測一周后每周觀測一次，2-32-3 個月后到第一次過水前每旬觀測一次，過一個雨季后每月觀測一次，遇到特殊情況時(shí)，每天觀測一次。4 4 監(jiān)測成果分析邊坡采用三點(diǎn)式位移計(jì)主要監(jiān)測邊坡內(nèi)部不同深度巖層相對于洞口的水平位移量，

13、這個相對位移說明了巖層深處的壓縮和松動綜合近期的觀測數(shù)據(jù)分析:(1)(1)邊坡不同深度的巖體，位移均不同程度的存在增長趨勢,但變化速率均較小。(2)(2)施工后期位移計(jì)的總體位移變化相對以前的較小， 且變化基本穩(wěn)定， 說明邊坡加固措施效果顯著。(3)(3)邊坡表層因?yàn)榛炷良庸逃绊?，表層巖體的位移小于深部巖體位移。(4)(4)近期巖體的位移變化已很小，月變化率基本上都小于0.5mm./0.5mm./月，無顯著的突變現(xiàn)象，說明巖體位移基本處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。5 5 結(jié)束語通過本工程中位移計(jì)的監(jiān)測實(shí)例，體現(xiàn)了位移計(jì)監(jiān)測方法具有監(jiān)測精度高、測程可調(diào)、監(jiān)測成果直觀等優(yōu)點(diǎn)，適用于邊坡變形的中、長期監(jiān)測；但電子儀表對使用環(huán)境要求較高，如果傳感器長期在惡劣環(huán)境下工作容易受潮生銹，電子元件也容易老化而變得性能不穩(wěn)定。參考文獻(xiàn)：11岳建平，田林亞.變形監(jiān)測技術(shù)與應(yīng)用m.m.北京：國防工業(yè)出版社，2007.2007.22崔政權(quán)，李寧.邊坡工程-理論與實(shí)踐最新進(jìn)展m.m.云南：中國水利水電出版社，1999.1999.33陳曉雪，羅旭，尚文凱等.邊坡位移監(jiān)測研究現(xiàn)狀述評j.j.地中國掌木期刊網(wǎng).qikanwang.qikanwangP Pnelnel質(zhì)與勘探，2008,44(2)2008,44(2). .44陳國周，張建勛，賈金青.