邊坡工程監(jiān)測

第八章邊坡工程監(jiān)測由于邊坡巖土體性質(zhì)的復雜性，巖土體地質(zhì)分布的不均勻性，巖土體性質(zhì)受施工過程、外部環(huán)境、大氣因素的影響，以及邊坡的不合理設(shè)計，人工邊坡在施工過程中火形成后失穩(wěn)仍時有發(fā)生。如何有效的預防和減輕自然邊坡滑坡災害和人工邊坡事故一直是巖土工程師的重大任務，比較有效的處理方法是理論分析、專家群體經(jīng)驗知識和監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合的綜合集成的理論和方法。8.1概述8.2邊坡工程監(jiān)測方法與內(nèi)容監(jiān)測目的：在于把握坡體變形、應力、以及地下水活動等動態(tài)特征和發(fā)展規(guī)律。指導邊坡工程施工和控制施工進程。并為邊坡工程反分析與數(shù)值仿真提供參數(shù)?；诳煽康谋O(jiān)測成果資料，可以進一步查明坡體病害的性質(zhì)、規(guī)模、成因、滑面形態(tài)和滑坡推力等；分析判斷坡體穩(wěn)定性狀態(tài)及其發(fā)展趨勢；必要時進行監(jiān)測預警，或災害預測預報。邊坡工程監(jiān)測也是邊坡防護加固或整治工程效果評估與預測的重要手段。8.2.1邊坡工程監(jiān)測的特點（1）、巖土體介質(zhì)的復雜性；（2）、監(jiān)測的內(nèi)容較多：變形、應力、地下水、天氣、地震等。（3）、監(jiān)測的周期長：兩年甚至更長時間。8.2.2邊坡工程監(jiān)測體系以變形監(jiān)測為主，結(jié)合應力和強度監(jiān)測。邊坡變形包括位移和應變，位移是主要的，相應地，應力和強度也將調(diào)整和變化。立體監(jiān)測與全面監(jiān)測。變形監(jiān)測應力監(jiān)測其它監(jiān)測邊坡工程監(jiān)測體系8.3變形監(jiān)測地面變形監(jiān)測：地面位移與沉降等。地下變形監(jiān)測：坡體深部位移等。結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測：支擋加固結(jié)構(gòu)及其它建筑結(jié)構(gòu)等。邊坡變形包括位移和應變，以位移監(jiān)測為主。8.3.1地面變形監(jiān)測簡易監(jiān)測法儀器監(jiān)測法設(shè)站監(jiān)測法GPS監(jiān)測法遠程監(jiān)測法地面變形監(jiān)測方法簡易監(jiān)測法當坡體地表出現(xiàn)明顯的裂縫變形時，為了監(jiān)測坡體地表裂縫的變形活動和發(fā)展情況，基于臨時性保障施工、生產(chǎn)、生活及交通運輸?shù)劝踩哪康?，在邊坡現(xiàn)場經(jīng)常采用如圖所示的兩種簡易監(jiān)測方法。儀器監(jiān)測法對于那些地表裂縫變形活躍的滑坡，需要了解和掌握其地表裂縫連續(xù)變形活動動態(tài)，或者由于其工程或建筑的重要性，需要重點設(shè)防監(jiān)測，一般采用埋設(shè)專門的監(jiān)測儀器的方法實施滑坡監(jiān)測。地面傾斜監(jiān)測法在滑坡變形發(fā)育、發(fā)展和破壞的過程中，滑坡坡體表面都將不同程度地產(chǎn)生地表傾斜變形，并反映滑坡變形的發(fā)生范圍、發(fā)育階段和變化規(guī)律。滑坡地表變形傾斜監(jiān)測可以有效可靠地確定滑坡坡體的變形范圍，并能從一定程度上反映和體現(xiàn)滑坡變形的活動狀態(tài)和發(fā)展規(guī)律，特別適用于滑坡前緣剪出口的分析與判斷和滑坡滑動方向的確定。設(shè)站觀測法設(shè)站觀測法是在在充分了解現(xiàn)場場的工程地質(zhì)背背景的基礎(chǔ)上上，在邊坡上設(shè)設(shè)立變形觀測點點，成線狀或網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)狀布置。在變形影響范圍圍之外穩(wěn)定地點點沒置固定觀測測站，用測量量儀器(經(jīng)緯儀儀、水水準儀儀，測測距距儀、、攝影影儀及及全站站型電電子速速測儀儀、GPS接受機機等)定期監(jiān)監(jiān)測變變形區(qū)區(qū)內(nèi)網(wǎng)網(wǎng)點的的三維維(X、Y、Z)位移變變化的的一種種行之之有效效的監(jiān)監(jiān)測辦辦法。。水平位位移監(jiān)監(jiān)測設(shè)設(shè)經(jīng)緯緯網(wǎng)、、沉降降監(jiān)測測設(shè)水水準網(wǎng)網(wǎng)。主要設(shè)設(shè)站監(jiān)監(jiān)測方方法大地測測量法法GPS測量法法RS測量法法近景攝攝影測測量法法激光全全息測測量法法激光散散斑測測量法法工點監(jiān)監(jiān)測區(qū)域或或路段段監(jiān)測測大地測測量法法常用的的大地地測量量法主主要有有兩方方向(或三方方向)前方交交會法法、雙雙邊距距離交交會法法、視視準線線法、、小角角法、、測距距法、、幾何何水準準測量量法以以及精精密三三角高高程測測量法法等。能確定定邊坡坡地表表變形形范圍圍；量程不不受限限制；；能觀測測坡體體的絕絕對位位移量量；在滑坡坡發(fā)生生劇滑滑時，，監(jiān)測測儀器器設(shè)施施不會會因滑滑坡加加速運運動而而損壞壞，監(jiān)監(jiān)測人人員不不必到到滑坡坡體上上，因因此能能保證證滑坡坡監(jiān)測測的連連續(xù)性性。GPS監(jiān)測法法GPS系統(tǒng)通通常由由空間間導航航衛(wèi)星星、地地面控控制站站、GPS用戶定定位設(shè)設(shè)備和和地面面通信信網(wǎng)等等部分分組成成。GPS的用戶戶設(shè)備備簡稱稱GPS接收機機，由由天線線、接接收機機、信信號處處理器器和顯顯示器器組成成。監(jiān)控系系統(tǒng)由由監(jiān)控控中心心、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中中繼站站、現(xiàn)現(xiàn)場分分控站站、GPS基準站站和移移動遠遠端(或GPS流動站站)等部分分組成成。遠程監(jiān)監(jiān)測法法遠距離離無線線傳輸輸是該該方法法最基基本的的特點點，由由于其其自動動化程程度高高，可可全天天候連連續(xù)觀觀測，，故省省時、、省力力和安安全，，是當當前和和今后后一個個時期期邊坡坡工程程監(jiān)測測發(fā)展展的方方向。。同時，，無線線監(jiān)測測也為為我們們進行行邊坡坡監(jiān)測測提供供了一一個很很好的的途徑徑，通通過無無線監(jiān)監(jiān)測，，我們們可以以真正正的實實現(xiàn)測測試的的多參參數(shù)，，是研研究邊邊坡和和建筑筑物穩(wěn)穩(wěn)定性性及活活動規(guī)規(guī)律的的有力力工具具。GPRS數(shù)據(jù)傳傳輸?shù)叵伦冏冃伪O(jiān)監(jiān)測地面變變形與與地下下變形形既有有聯(lián)系系又有有區(qū)別別，地地下變變形往往往具具有超超前的的變形形特點點和控控制坡坡體總總體變變形活活動動動態(tài)的的規(guī)律律。對滑坡坡而言言，由由于其其地形形、地地質(zhì)條條件復復雜，，物質(zhì)質(zhì)組成成不均均，結(jié)結(jié)構(gòu)強強度各各異，，往往往地表表變形形和地地下變變形不不盡一一致。。除了了進行行滑坡坡地表表變形形監(jiān)測測之外外，還還必須須進行行滑坡坡地下下變形形監(jiān)測測，了了解滑滑坡地地下變變形的的活動動狀態(tài)態(tài)和變變化規(guī)規(guī)律，，全面面把握握滑坡坡坡體體的變變形動動態(tài)過過程。。主要地地下變變形監(jiān)監(jiān)測方方法鉆孔測測斜儀儀多點位位移計計多點沉沉降儀儀TDR監(jiān)測鉆孔測測斜儀儀多點位位移計計多點沉沉降儀儀TDR監(jiān)測TDR：時域域反射射由TDR同軸電電纜、、電纜纜測試試儀和和數(shù)據(jù)據(jù)記錄錄儀組組成。?；驹砣缛缤桌走_，，通過過對同同軸電電纜激激發(fā)一一個電電脈沖沖，遇遇到一一個斷斷點或或變形形是將將返回回一個個“跳跳躍””信號號。變形位位置、、量級級、速速率可可以較較為準準確確確定。。TDR實時自自動監(jiān)監(jiān)測預預警系系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變變形監(jiān)監(jiān)測在坡體體變形形活動動的過過程中中，位位于坡坡體上上的建建筑物物（包包括橋橋梁、、隧道道、軌軌道、、護坡坡、擋擋墻、、側(cè)溝溝、天天溝、、截排排水溝溝、盲盲溝、、檢查查井、、抗滑滑工程程結(jié)構(gòu)構(gòu)、以以及工工礦房房屋建建筑等等），，由于于自身身結(jié)構(gòu)構(gòu)剛度度相對對較大大，它它們往往往對對坡體體變形形的反反映最最為直直接和和敏感感。進行結(jié)結(jié)構(gòu)變變形的的監(jiān)測測，可可以輔輔助工工程技技術(shù)人人員分分析坡坡體變變形性性質(zhì)、、規(guī)模模和狀狀態(tài)，，便于于掌握握變形形的發(fā)發(fā)生原原因、、穩(wěn)定定程度度及其其發(fā)展展趨勢勢。并并且，，可以以為整整治工工程設(shè)設(shè)計提提供各各種現(xiàn)現(xiàn)場參參考指指標。。我們經(jīng)經(jīng)常在在滑坡坡勘察察的過過程中中，在在滑坡坡地表表或地地下變變形監(jiān)監(jiān)測的的同時時，實實施滑滑坡建建筑物物變形形監(jiān)測測。結(jié)構(gòu)變變形監(jiān)監(jiān)測標線尺尺量法法砂漿貼貼片法法位移計計收斂計計測縫計計砂漿貼貼片法法多點位位移計計收斂計計測縫計計應力監(jiān)監(jiān)測坡體變變形發(fā)發(fā)生和和發(fā)育育的過過程，，其實實際是是坡體體內(nèi)部部巖土土應力力變化化和發(fā)發(fā)展的的過程程。為了深深入了了解坡坡體變變形性性質(zhì)、、變形形機制制、穩(wěn)穩(wěn)定程程度和和發(fā)展展趨勢勢，在在條件件適當當和經(jīng)經(jīng)費許許可的的情況況下，，可以以考慮慮應力力監(jiān)測測。包括土土中應應力監(jiān)監(jiān)測、、接觸觸應力力監(jiān)測測和結(jié)結(jié)構(gòu)應應力監(jiān)監(jiān)測。。查明坡坡體內(nèi)內(nèi)部巖巖土與與整治治工程程結(jié)構(gòu)構(gòu)的應應力分分布、、活動動狀態(tài)態(tài)和發(fā)發(fā)展規(guī)規(guī)律。。應力監(jiān)監(jiān)測主主要內(nèi)內(nèi)容巖土應應力監(jiān)監(jiān)測：：土中中應力力、地地應力力等。。接觸應應力監(jiān)監(jiān)測：：巖土土與結(jié)結(jié)構(gòu)界界面應應力監(jiān)監(jiān)測測、、結(jié)構(gòu)構(gòu)反力力監(jiān)測測等。。結(jié)構(gòu)應應力監(jiān)監(jiān)測：：錨桿桿(索)軸向應應力監(jiān)監(jiān)測、、混凝凝土結(jié)結(jié)構(gòu)應應力應應變監(jiān)監(jiān)測等等。巖土應應力監(jiān)監(jiān)測監(jiān)測坡坡體內(nèi)內(nèi)部巖巖土的的應力力變化化動態(tài)態(tài)。通通過土土中應應力監(jiān)監(jiān)測，，了解解坡體體應力力分布布狀態(tài)態(tài)，定定量解解析坡坡體變變形破破壞機機制，，幫助助工程程技術(shù)術(shù)人員員認識識坡體體變形形性質(zhì)質(zhì)和規(guī)規(guī)模，，準確確把握握其穩(wěn)穩(wěn)定程程度和和發(fā)展展趨勢勢。土中應力力監(jiān)測地應力監(jiān)監(jiān)測a：測量孔孔b：應力解解除孔c：測量元元件d：被解除除應力的的巖芯接觸應力力監(jiān)測了解巖土土與結(jié)構(gòu)構(gòu)的相互互作用動動態(tài)與規(guī)規(guī)律。結(jié)構(gòu)的受受力狀態(tài)態(tài)與分布布規(guī)律，，為工程程設(shè)計奠奠定可靠靠的基礎(chǔ)礎(chǔ)。反力狀態(tài)態(tài)量測。。結(jié)構(gòu)應力力監(jiān)測錨索應力力計錨桿應力力計鋼筋應力力計混凝土應應力計錨索應力力計錨桿應力力計鋼筋應力力計混凝土應應力計其它監(jiān)測測地下水監(jiān)監(jiān)測：水水位、水水壓、流流速、流流向等。。氣象監(jiān)測測：降雨雨量等。。特征量監(jiān)監(jiān)測：聲聲發(fā)射、、地溫等等。地下水監(jiān)監(jiān)測地下水是是坡體變變形發(fā)育育、發(fā)展展、或復復活、破破壞成災災的重要要作用因因素，特特別是對對于大型型復雜的的滑坡，，其水文文地質(zhì)條條件則更更為復雜雜。對滑坡區(qū)區(qū)地下水水動態(tài)進進行長期期監(jiān)測，，可以明明確地下下水活動動與滑坡坡滑動的的相關(guān)關(guān)關(guān)系和作作用規(guī)律律，并可可檢驗各各種排水水工程的的工程效效果。通過滑坡坡地下水水動態(tài)監(jiān)監(jiān)測，往往往可以以避免災災難性的的滑坡事事故的發(fā)發(fā)生，如如在滑坡坡急劇大大滑之前前，其地地下水的的水位和和水質(zhì)將將會發(fā)生生顯劇的的變化，，同時，，滑坡前前緣隨著著滑坡趾趾部的前前移將會會流出大大量的泥泥水，有有些常年年泉眼可可能會變變小或變變干，有有些干涸涸的泉水水可能會會重新出出水、變變濁。地下水動動態(tài)監(jiān)測測內(nèi)容涌水量監(jiān)監(jiān)測水位監(jiān)測測水溫監(jiān)測測水質(zhì)監(jiān)測測流速流向向監(jiān)測孔隙水壓壓力監(jiān)測測孔隙水壓壓監(jiān)測氣象監(jiān)測測（降雨雨量）大氣降雨雨是邊坡坡變形破破壞的主主要觸發(fā)發(fā)因素之之一。在每年雨雨季或雨雨季過后后，常有有大量的的滑坡災災害發(fā)生生和其它它類型的的坡體變變形破壞壞，特別別是在豐豐水年份份或強暴暴雨期，，滑坡災災害損失失更為嚴嚴重。對潛在滑滑坡災害害發(fā)生區(qū)區(qū)域或滑滑坡場地地進行降降雨量監(jiān)監(jiān)測，可可以更清清楚地掌掌握滑坡坡災害的的發(fā)生機機理、活活動狀態(tài)態(tài)和發(fā)展展趨勢，，并為滑滑坡災害害預警、、預報服服務。其它特征征量監(jiān)測測聲發(fā)射監(jiān)監(jiān)測地溫監(jiān)測測聲發(fā)射監(jiān)監(jiān)測邊坡產(chǎn)生生變形破破壞是建建立在坡坡體巖土土或滑帶帶巖土破破壞的基基礎(chǔ)之上上。巖土土的破壞壞將產(chǎn)生生地聲，，即聲發(fā)發(fā)射信號號。監(jiān)測坡體體內(nèi)部巖巖土的聲聲發(fā)射參參數(shù)，其其目的在在于探測測坡體內(nèi)內(nèi)部巖土土的破壞壞部位和和破壞狀狀態(tài)，為為邊坡穩(wěn)穩(wěn)定性分分析與判判斷提供供一種輔輔助手段段和方法法。較適用于于巖質(zhì)邊邊坡。巖體聲發(fā)發(fā)射監(jiān)測測儀地溫監(jiān)測測地溫監(jiān)測測是一種種坡體地地下內(nèi)調(diào)調(diào)查方法法。測溫方法法是利用用含水巖巖土體的的熱交換換特性。。包括淺層層地溫法法及溫度度檢層法法。4.主要監(jiān)測測技術(shù)方方法大地測量量法鉆孔測斜斜法大地測量量法布點與建建網(wǎng)基線網(wǎng)建建設(shè)誤差評估估數(shù)據(jù)分析析成果整理理測線布置置首先應確確定主要要監(jiān)測的的范圍，，在該該范圍內(nèi)內(nèi)按監(jiān)測測方案的的要求確確定主要要滑動方方向。按主滑動動方向及及滑動面面范圍確確定測線線，然然后選取取典型斷斷面布置置測線，，再按測測線布置置相應觀觀測點。。對于不同同工程的的邊坡，，一般在在布置測測點時，，均有有所不同同。突出重點點，兼顧顧全面。。監(jiān)測網(wǎng)的的形成考慮平面面及空間間的展開開布置，，各個測測線按一一定規(guī)律律形成監(jiān)監(jiān)測網(wǎng)。。監(jiān)測網(wǎng)的的形成可可一次完完成，也也可分階階段按不不同時期期和不同同要求形形成。局部加強強對于關(guān)鍵鍵部位如如可能形形成滑動動帶、重重點監(jiān)測測部位和和可疑點點，應應加強監(jiān)監(jiān)測工作作，在在這些點點上加密密測點。。設(shè)站監(jiān)測測法監(jiān)測的周周期及頻頻率對于不同同類型、、不同階階段的邊邊坡，根根工程程所處的的階段和和規(guī)模，，以及及邊坡變變形的速速率等因因素，邊邊坡變形形監(jiān)測的的周期及及頻率有有所不同同，應應視具體體情況而而定。監(jiān)測的周周期及頻頻率坡體地表表變形監(jiān)監(jiān)測密度度，一般般是根據(jù)據(jù)坡體地地表裂縫縫的變形形快慢決決定。最初宜采采用三天天或一周周監(jiān)測一一次。如果變形形緩慢，，則采用用每隔一一月或半半月監(jiān)測測一次。。如果變形形進入加加速變形形階段，，則采取取每天監(jiān)監(jiān)測一次次。如果變形形進一步步加劇，，或者由由于結(jié)構(gòu)構(gòu)或工程程的重要要性及某某些特殊殊目的和和要求，，尚需加加密監(jiān)測測，可以以一天幾幾次定時時監(jiān)測。。如果變形形不明顯顯，則可可一月、、一季或或半年監(jiān)監(jiān)測一次次。資料整理理鉆孔測斜斜法基本組成成工作原理理安裝技術(shù)術(shù)測試技術(shù)術(shù)資料整理理誤差分析析基本組成成鉆孔測斜斜儀由測測斜管、、傳感器器、測讀讀儀三部部分組成成。測斜管在在監(jiān)測前前埋設(shè)于于要測的的坡體內(nèi)內(nèi)，測斜斜管內(nèi)有有四條十十字型對對稱分布布的凹型型導槽，，作為測測斜儀滑滑輪上下下滑行軌軌道，測測量時，，使傳感感器的導導向滾輪輪卡在測測斜管內(nèi)內(nèi)壁的導導槽中，，沿槽滾滾動將傳傳感器放放入測斜斜管，并并由引出出的導線線將測得得數(shù)據(jù)顯顯示在測測讀儀上上。工作原理理測斜儀的的原理是是通過擺擺錘受重重力作用用來測傳傳感器與與鉛垂線線之間的的傾角，，進而而計算垂垂直位置置各點的的水平位位移。只有當埋埋設(shè)好的的測斜管管的軸線線是鉛垂垂線時，，水平偏偏差才是是對應的的水平位位移值，，但要將將測斜管管的軸線線埋設(shè)成成鉛垂線線幾乎是是不可能能的，測測斜管埋埋設(shè)好后后，總有有一定的的傾斜和和撓曲。。因此首首次測量量值只能能作為基基本值，，其后將將傳感器器水平轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)180，后所得得測量值值與首次次測量值值的水平平偏差值值才是各各個測段段的水平平位移值值。原理示意意圖埋設(shè)技術(shù)術(shù)采用鉆具具定位開開孔，成成孔偏斜斜度不允允許1度，鉆孔孔應鉆至至下臥硬硬土層或或基巖內(nèi)內(nèi)3—5m，若軟土土層深厚厚難以進進入硬土土層時，，鉆孔至至足夠深深度不產(chǎn)產(chǎn)生水平平位移，，視管底底端的水水平位移移為零，，作為固固定端，，否則導導管頂端端應校正正。第一根導導管管底底用塑料料板封死死，用芯芯模將兩兩管槽對對準，涂涂抹粘合合劑，固固定接頭頭導管，，減小槽槽口縱向向扭曲。。將接裝好好的測斜斜管平直直地移向向孔口，，底端朝朝向孔口口，用人人力或機機械拉住住兩根護護繩索，，對正施施測的方方向、均均勻彎曲曲測斜管管、繩索索隨測斜斜管同步步放到孔孔底。埋埋設(shè)孔較較深，地地面接成成全管向向鉆孔內(nèi)內(nèi)放置有有困難時時，可分分段在地地面接成成，整體體在孔口口埋設(shè)時時連接。。導管埋至至預定深深度后，，校正導導向槽的的方向后后，在導導管與鉆鉆孔壁之之間用砂砂或小瓜瓜子片填填充。導導管埋設(shè)設(shè)完成后后停留一一段時間間，使鉆鉆孔中填填土密實實緊貼導導管，進進行零點點讀數(shù)測測試，并并測量管管口高程程。（考考慮回填填料的壓壓密過程程，一般般在安裝裝一月后后量測初初讀）埋設(shè)安裝裝步驟在觀測的的孔位處處用測量量方法確確定其位位置；在定位點點安裝鉆鉆機進行行鉆孔；；接長測斜斜管的方方法分一一次接成成或連接接成幾段段，或逐逐節(jié)在孔孔口接成成所需的的長度；；用經(jīng)緯儀儀或地質(zhì)質(zhì)羅盤校校正導向向槽的方方向，使使其對準準欲測的的方向；；回填孔管管間隙；；進行孔口口保護；；對已埋設(shè)設(shè)測斜管管初始位位置的觀觀測，所所測結(jié)果果視為基基準值記記人埋設(shè)設(shè)記錄表表。鉆孔測斜管安安裝回填孔口保護護測斜管安安裝示意意圖觀測方法法采用測斜斜儀觀測測邊坡體體內(nèi)部水水平位移移，每次次觀測時時，從測測斜管底底自下而而上，用用測斜儀儀測頭，，每0．5m一個測點點，逐次次測量管管軸線與與鉛垂線線的夾角角，并記記錄測點點至管口口的距離離。對于每次次觀測，，測斜儀儀測頭軸軸線誤差差必須進進行修正正。對于垂直直測斜管管，同一一方向的的觀測應應正反各各測一次次，取其其測值之之差的平平均值，，以消除除軸線的的誤差，，同一測測點正反反兩次測測值之和和的平均均值為一一常數(shù)。。國外有的的測斜儀儀讀數(shù)儀儀自動記記錄每次次正反觀觀測成