邊坡工程處治技術 邊坡工程監(jiān)測

第11章邊坡工程監(jiān)測§111概述§1111邊坡工程監(jiān)測的意義從巖土力學的角度來看，邊坡處治是通過某種結構人為給邊坡巖土體施加一個外力作用或者通過人為改善原有邊坡的環(huán)境，最終使其達到一定的力學平衡狀態(tài)。但由于邊坡內(nèi)部巖土力學作用的復雜性從地質勘察到處治設計均不可能完全考慮邊坡內(nèi)部的真實力學效應們的設計都是在很大程度的簡化計算上進行的。為了反映邊坡巖土真實力學效應、檢驗設計施工的可靠性和處治后的邊坡的穩(wěn)定狀態(tài)，邊坡工程防治監(jiān)測具有極其重要的意義。邊坡處治監(jiān)測的主要任務就是檢驗設計施工確保安全通過監(jiān)測數(shù)據(jù)反演分析邊坡部力學作用，同時積累豐富的資料作為其他邊坡設計和施工的參考資料。邊坡工程監(jiān)測的作用在于：(1)為邊坡設計提供必要的巖土工程和水文地質等技術資料。(2)邊坡監(jiān)測可獲得更充分的地質資料(應用側斜儀進行監(jiān)測和無線邊坡監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測等)和邊坡發(fā)展的動態(tài)，從而圈定可疑邊坡的不穩(wěn)定區(qū)段。(3)通過邊坡監(jiān)測確定不穩(wěn)定邊坡的滑落模式確定不穩(wěn)定邊坡滑移方向和速度坡發(fā)展變化規(guī)律，為采取必要的防護措施提供重要的依據(jù)。(4)通過對邊坡加固工程的監(jiān)測，評價治理措施的質量和效果。(5)為邊坡的穩(wěn)定性分析、提供重要依據(jù)。邊坡工程監(jiān)測是邊坡研究工作中的一項重要內(nèi)容隨著科學技術的發(fā)展各種先進的儀器設備、監(jiān)測方法和監(jiān)測手段的不斷更新，使邊坡監(jiān)測工作的水平正在不斷地提高?！?1.1.2邊坡工程監(jiān)測的內(nèi)容與方法邊坡處治監(jiān)測包括施工安全監(jiān)測、處治效果監(jiān)測和動態(tài)長期監(jiān)測。一般以施工安全監(jiān)測和處治效果監(jiān)測為主。施工安全監(jiān)測是在施工期對邊坡的位移、應力、地下水等進行監(jiān)測，監(jiān)測結果作為指導施工、反饋設計的重要依據(jù)，是實施信息化施工的重要內(nèi)容。施工安全監(jiān)測將對邊坡體進行實時監(jiān)控以了解由于工程擾動等因素對邊坡體的影響及時地指導工程實施調(diào)整工程部署安排施工進度等。在進行施工安全監(jiān)測時，測點布置在邊坡體穩(wěn)定性差，或工程擾動大的部位，力求形成完整的剖面，采用多種手段互相驗證和補充。邊坡施工安全監(jiān)測包括地面變形監(jiān)測、地表裂縫監(jiān)測滑動深部位移監(jiān)測地下水位監(jiān)測孔隙水壓力監(jiān)測地應力監(jiān)測等內(nèi)容施工安全監(jiān)測的數(shù)據(jù)采集原則上采用24h自動實時觀測方式進行，以使監(jiān)測信息能及時地反映邊坡體變形破壞特征，供有關方面作出決斷。如果邊坡穩(wěn)定性好，工程擾動小，可采用8～24h觀測一次的方式進行。邊坡處治效果監(jiān)測是檢驗邊坡處治設計和施工效果、判斷邊坡處治后的穩(wěn)定性的重要手段。一方面可以了解邊坡體變形破壞特征，另一方面可以針對實施的工程進行監(jiān)測，例如，監(jiān)測預應力錨索應力值的變化、抗滑樁的變形和土壓力、排水系統(tǒng)的過流能力等，以直接了解工程實施效果。通常結合施工安全和長期監(jiān)測進行，以了解工程實施后，邊坡體的變化特征，為工程的竣工驗收提供科學依據(jù)。邊坡處治效果監(jiān)測時間長度一般要求不少于一年，數(shù)據(jù)采集時間間隔一般為7～10天，在外界擾動較大時，如暴雨期間，可加密觀測次數(shù)。邊坡長期監(jiān)測將在防治工程竣工后，對邊坡體進行動態(tài)跟蹤，了解邊坡體穩(wěn)定性變化特征。長期監(jiān)測主要對一類邊坡防治工程進行。邊坡長期監(jiān)測一般沿邊坡主剖面進行，監(jiān)測點的布置少于施工安全監(jiān)測和防治效果監(jiān)測；監(jiān)測內(nèi)容主要包括滑帶深部位移監(jiān)測、地下水位監(jiān)測和地面變形監(jiān)測。數(shù)據(jù)采集時間間隔一般為l0～15天。邊坡監(jiān)測的具體內(nèi)容應根據(jù)邊坡的等級、地質及支護結構的特點進行考慮，通常對于一類邊坡防治工程，建立地表和深部相結合的綜合立體監(jiān)測網(wǎng)，并與長期監(jiān)測相結臺；對于二類邊坡防治工程；在施工期間建立安全監(jiān)測和防治效果監(jiān)測點，同時建立以群測為主的長期監(jiān)測點；對于三類邊坡防治工程，建立群測為主的簡易長期監(jiān)測點。邊坡監(jiān)測方法一般包括：地表大地變形監(jiān)測、地表裂縫位錯監(jiān)測、地面傾斜監(jiān)測、裂縫多點位移監(jiān)測、邊坡深部位移監(jiān)測、地下水監(jiān)測、孔隙水壓力監(jiān)測、邊坡地應力監(jiān)測等。表ll.1為邊坡工程監(jiān)測項目表。邊坡工程監(jiān)測項目表表ll.1監(jiān)測項目測試內(nèi)內(nèi)容測點布布置方法與與工具變形監(jiān)測地表縫邊坡深部部位移、支支護結構變變形邊坡表面裂縫縫滑帶支護結構構頂部經(jīng)緯儀全站儀儀GPS伸縮儀位錯計鉆孔傾斜斜儀多點位移移計應變儀等等應力監(jiān)測邊坡錨護結構應應力邊坡內(nèi)部外錨錨頭錨桿主筋筋結構應力最最大處錨計盒、鋼鋼筋計等地下水監(jiān)測孔隙水壓力揚揚壓力動水壓力力地下水質降關系以以及降雨、洪洪水與時間間關系出水點、鉆孔、滑滑體與滑面面孔隙水壓力儀抽抽水試驗水化學分析析等§11.1.3邊坡工程監(jiān)測計劃與實施邊坡處治監(jiān)測計劃應綜合施工地質測試等方面的要求由設計人員完成量測計劃應根據(jù)邊坡地質地形條件支護結構類型和參數(shù)施工方法和其他有關條件制定監(jiān)測計劃一般應包括下列內(nèi)容：(1)監(jiān)測項目方法及測點或測網(wǎng)的選定測點位置量測頻率量測儀器和元件的選定及其精度和率定方法，測點埋設時間等。(2)量測數(shù)據(jù)的記錄格式，表達量測結果的格式，量測精度確認的方法。(3)量測數(shù)據(jù)的處理方法。(4)量測數(shù)據(jù)的大致范圍，作為異常判斷的依據(jù)。(5)從初期量測值預測最終量測值的方法，綜合判斷邊坡穩(wěn)定的依據(jù)。(6)量測管理方法及異常情況對策。(7)利用反饋信息修正設計的方法。(8)傳感器埋設設計。(9)固定元件的結構設計和測試元件的附件設計。(10)測網(wǎng)布置圖和文字說明。(11)監(jiān)測設計說明書。計劃實施須解決如下三個關鍵問題：(1)獲得滿足精度要求和可信賴的監(jiān)測信息。(2)正確進行邊坡穩(wěn)定性預測。(3)建立管理體制和相應管理基準§11.1.4邊坡工程監(jiān)測的基本要求邊坡監(jiān)測方法的確定儀器的選擇既要考慮到能反映邊坡體的變形動態(tài)同時儀器維護方便和節(jié)省投資。由于邊坡所處的環(huán)境惡劣，對所選儀器應遵循以下原則：(1)儀器的可靠性和長期穩(wěn)定性好；(2)儀器有能與邊坡體變形相適應的足夠的量測精度；(3)儀器對施工安全監(jiān)測和防治效果監(jiān)測精度和靈敏度較高；(4)儀器在長期監(jiān)測中具有防風、防雨、防潮、防震、防雷等與環(huán)境相適應的性能；(5)邊坡監(jiān)測系統(tǒng)包括儀器埋設、數(shù)據(jù)采集、存儲和傳輸、數(shù)據(jù)處埋、預測預報等；(6)所采用的監(jiān)測儀器必須經(jīng)過國家有關計量部門標定，并具有相應的質檢報告；(7)邊坡監(jiān)測應采用先進的方法和技術，同時應與群測群防相結合；(8)監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集盡可能采用自動化方式數(shù)據(jù)處理須在計算機上進行包括建立監(jiān)測數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)和圖形處理系統(tǒng)、趨勢預報模型、險情預警系統(tǒng)等；(9)監(jiān)測設計須提供邊坡體險情預警標準。并在施工過程中逐步加以完善。監(jiān)測方須半月或l月一次定期向建設單位監(jiān)理方設計方和施工方提交監(jiān)測報告必要時可提交實時監(jiān)測數(shù)據(jù)?！?邊坡巖土體的破壞一般不是突然發(fā)生的破壞前總是有相當長時間的變形發(fā)展期通過對邊坡巖土的體的變形量測不但可以預測預報邊坡的失穩(wěn)滑動同時運用變形的律檢驗邊坡的處治設計的正確性邊坡變形監(jiān)測包括地表大地變形監(jiān)測地表裂縫位錯位移監(jiān)測地面傾斜監(jiān)測裂縫多點位移監(jiān)測邊坡深部位移監(jiān)測等項目內(nèi)容對于實際工程應根據(jù)邊坡具體情況設計位移監(jiān)測項目和測點?！?1.2.1地表大地變形量測地表大地變形監(jiān)測是邊坡監(jiān)測中常用的方法地表位移監(jiān)測則是在穩(wěn)定的地段測量標準(基準點)在被測量的地段上設置若干個監(jiān)測點(觀測標樁)或設置有傳感器的定期監(jiān)測測點和基準點的位移變化或用無線邊坡監(jiān)測系統(tǒng)進行監(jiān)測。地表位移監(jiān)測通常應用的儀器有兩類一是大地測量(精度高的)儀器如水準儀全站儀GPS等這類儀器只能定期的監(jiān)測地表位移不能連續(xù)監(jiān)測地表位移變化當?shù)乇砻黠@出現(xiàn)裂隙及地表位移速度加快時使用大地測量儀器定期測量顯然滿足不了工程需要這時應采用能連續(xù)監(jiān)測的設備如全自動全天候的無線邊坡監(jiān)測系統(tǒng)等二是專門用于邊坡變形監(jiān)測的設備如裂縫計鋼帶和標樁地表位移伸長計和全自動無線邊坡監(jiān)測系統(tǒng)等測量的內(nèi)容包括邊坡體水平位移垂直位移以及變化速率點位誤差要求不超過±26～54mm水準測量每公里中誤差±1015mm對于土質邊坡精度可適當降低但要求水準測量每公里中誤差不超過±30mm邊坡地表變形觀測通?？梢圆捎檬纸徊婢W(wǎng)法如圖ll1a)所示適用于滑體小窄而長滑動主軸位置明顯的邊坡放射狀網(wǎng)法如圖ll1b)所示適用于比較開闊范圍不大在邊坡兩側或上下方有突出的山包能使測站通視全網(wǎng)觀測網(wǎng)法，如圖11.1c)所示，用于地形復雜的大型邊坡坡。§11.2.2邊坡表面裂縫量測邊坡表面張性裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展往往是邊坡巖土體即將失穩(wěn)破壞的前兆訊號裂縫一旦出現(xiàn)必須對其進行監(jiān)測監(jiān)測的內(nèi)容包括裂縫的拉開速度和兩端擴展情況如果速度突然增大或裂縫外側巖土體出現(xiàn)顯著的垂直下降位移或轉動預示著邊坡即將失穩(wěn)破壞地表裂縫位錯監(jiān)測可采用仲縮儀位錯計或千分卡直接量測測量精度01～10mm對于規(guī)模小性質簡單的邊坡在裂縫兩側設樁(圖112a)設固定標尺(圖112b)或在建筑物裂縫兩側貼片(圖ll.2c)等方法，均可直接量得位移量。對邊坡位移的觀測資料應及時進行整理和核對并繪制邊坡觀測樁矢量圖作為分析的基本資料從位移資料的分析和整理中可以判別或確定出邊坡體上的局部移動、滑帶變形、滑動周界等，并預測邊坡的穩(wěn)定性?！?1.2.3邊坡深部位移量測邊坡深部位移監(jiān)測是監(jiān)測邊坡體整體變形的重要方法，將指導防治工程的實施和效果檢驗傳統(tǒng)的地表測量具有范圍大精度高等優(yōu)點裂縫測量也因其直觀性強方便適用等特點而廣泛使用但它們都有一個無法克服的弱點即它們不能測到邊坡巖土體內(nèi)部的蠕變因而無法預知滑動控制面而深部位移測量能彌補這一缺陷它可以了解邊坡深部特別是滑帶的位移情況。邊坡巖土體內(nèi)部位移監(jiān)測手段較多，目前國內(nèi)使用較多的主要為鉆孔引伸儀和鉆孔傾斜儀兩大類。鉆孔引伸儀(或鉆孔多點伸長計)是一種傳統(tǒng)的測定巖土體沿鉆孔軸向移動的裝置，它適用于位移較大的滑體監(jiān)測。例如武漢巖土力學所研制的WRM－3型多點伸長計，這種儀器性能較穩(wěn)定價格便宜但鉆孔太深時不好安裝且孔內(nèi)安裝較復雜其最大的缺點就是不能準確地確定滑動面的位置。鉆孔引伸儀根據(jù)埋設情況可分埋設式和移動式兩種；根據(jù)位移儀測試表的不同又可分為機械式和電阻式埋設式多點位移計安裝在鉆孔內(nèi)以后就不再取出由于埋設投資大測量的點數(shù)有限因此又出現(xiàn)了移動式有關多點位移計的詳細構造和安裝使用可參閱有關書籍。鉆孔孔(鉆孔徑向)觀測儀器一般穩(wěn)定可靠測量深度可達百米且能連續(xù)測出鉆孔不同深度的相對位移的大小和方向因此這類儀器是觀測巖土體深部位移確定潛在滑動面和研究邊坡變形規(guī)律較理想的手段目前在邊坡深部位移量測中得到廣泛采用如大冶鐵礦邊坡長江新灘滑坡、黃臘石滑坡、鏈子崖巖體破壞等均運用了此類儀器進行巖土深層位移觀測。鉆孔傾斜儀由四大部件組成測量探頭傳輸電纜讀數(shù)儀及測量導管其結構如圖113所示。其工作原理是：利用儀器探頭內(nèi)的伺服加速度測量埋設于巖土體內(nèi)的導管沿孔深的斜率變化由于它是自孔底向上逐點連續(xù)測量的所以任意兩點之間斜率變化累積反映了這兩點之間的相互水平變位。通過定期重復測量可提供巖土體變形的大小和方向。根據(jù)位移一深度關系曲線隨時間的變化中可以很容易地找出滑動面的位置，同時對滑移的位移大小及速率進行估計圖ll4為一個典型的鉆孔傾斜儀成果曲線從圖中可清楚地看到在深度100m處變形加劇，可以斷定該處就是滑動控制面。鉆孔傾斜儀測量成功與否，很大程度上取決于導管的安裝質量。導管的安裝包括鉆孔的形成、導管的吊裝以及回填灌漿。鉆孔是實施傾斜儀測量的必要條件，鉆孔質量將直接影響到安裝的質量和后續(xù)測量。因此要求鉆孔盡可能垂直并保持孔壁平整。如在巖土體內(nèi)成孔困難時，可采用套管護孔。鉆孔除應達到上述要求外，還必須穿過可能的滑動面，進入穩(wěn)定的巖層內(nèi)(因為鉆孔內(nèi)所有點的測量均是以孔底為參考點的，如果該點不是“不動點”將導致整個測量結果的較大誤差)，一般要求進入穩(wěn)定巖體的深度不應小于5～6m。成孔后應立即安裝測斜導管安裝前應檢驗鉆孔是否滿足預定要求尤其是在巖土體條件較差的地方更應如此防止鉆孔內(nèi)某些部位可能發(fā)生塌落或其他問題，導致測量導管不能達到預定的深度。測量導管一般是2～3m一根的鋁管或塑料管，在安裝過程中由操作人員逐根用接頭管鉚接并密封下放至孔底當孔深較大時為保證安裝質量應盡可能利用卷揚機吊裝以保證導管能以勻速下放至孔底整個操作過程比較簡單但往往會因操作人員疏忽大意而導致嚴重后果一般在吊裝過程中可能出現(xiàn)的問題有①由于導管本身的質量或運輸過程中的擠壓造成導管端部變形使得兩兩導管在接頭管內(nèi)不能對接(即相鄰兩導管緊靠)。粗心的操作人員往往會因對接困難而放棄努力而當一部分導管進入接頭管后就實施鉚接密封這樣做對深度不大的孔后果可能不致太嚴重但當孔深很大時可能會因鉚釘承受過大的導管自重而被剪斷(對于完全對接的導管鉚釘是不承受多大剪力的)這樣做的另一隱患就是由于沒有完全對接在導管內(nèi)壁兩導管間形成的凹槽可能會在以后測量時卡住測量探頭上的導輪所以應盡量避免這種情況發(fā)生通常的辦法是在地面逐根檢查。②由于操作不細心，密封不嚴，致使回填灌漿時漿液滲進導管堵塞導槽甚至整個鉆孔，避免出現(xiàn)這一情況的唯一辦法是熟練、負責的操作。導管全部吊裝完后，鉆孔與導管外壁之間的空隙必須回填灌漿保證導管與周圍巖體的變形一致。通常采用的辦法是回填水泥砂漿。對于巖體完整性較好的鉆孔，采用壓力泵灌漿效果無疑是最佳的，但當巖體破碎、裂隙發(fā)育甚至與大裂隙或溶洞貫通時，可考慮使用無壓灌漿，即利用漿液自重回填整個鉆孔，但選擇這種方法灌漿時應相當謹慎；首先要保證漿液流至孔底，檢驗漿液是否流至孔底或是否達到某個深度的辦法是在這些特定位置預設一些檢驗裝置(例如根據(jù)水位計原理設計的某些簡易裝置)。當實施無壓灌漿漿液流失仍十分嚴重時，可考慮適當調(diào)整水泥稠度，甚至往孔內(nèi)投放少許干砂做阻漏層直至回填灌滿。所有準備工作完成后，便可進行現(xiàn)場測試。由于鉆孔傾斜儀資料的整理都是相對于一組初始測值來進行的，故初始值的建立相當重要。一般應在回填材料完全固結后讀數(shù)，而且最好是進行多次讀數(shù)以建立一組可靠的基準值。讀數(shù)的方法是：對每對導槽進行正、反方向兩次讀數(shù)，這樣的讀數(shù)方法可檢查每點讀數(shù)的可靠性，當兩次讀數(shù)的絕對值相等時，應重新讀數(shù)以消除可能是記錄不準帶來的誤差。從儀器上直接讀取的是一個電壓信號，然后根據(jù)系統(tǒng)提供的轉換關系得到各點的位移。逐點累加則可得到孔口表面處相對于孔底的位移。在分析評價傾斜儀成果時，應綜合地質資料，尤其是鉆孔巖芯描述資料加以分析，如果位移一深度曲線上斜率突變處恰好與地質上的構造相吻合時，可認為該處即是滑坡的控制面，在分析位移隨時間的變化規(guī)律時地下水位資料及降雨資料也是應加以考慮的。測量位移與實際位移之間包含有一定的誤差，誤差的來源有兩個：一是儀器本身的誤差，這是用戶無法消除的；另一就是資料的整理方法，在整理鉆孔傾斜儀資料時，人為地做了兩個假定：①孔底是不動的；②導管橫斷面上兩對導槽的方位角沿深度是不變的，即導管沿孔深沒有扭轉。在大多數(shù)情況下這兩個條件是很難嚴格滿足的，雖然第一個條件可能通過加大孔深來滿足但后一個條件往往很難滿足尤其是在鉆孔很深時有資料表明對于鋁管由于廠家的生產(chǎn)精度和現(xiàn)場安裝工藝等因素，導管在鉆孔內(nèi)的扭轉可達到lo／3m。也就是說，實際上是導槽沿深度構成的面并非平面而是一個空間扭曲面因此測量得到的每個點的位移實際上并非同一方向的位移。而根據(jù)假設將它們視為同一方向進行不斷累加必然帶來誤差。消除這一誤差的辦法是利用測扭儀器測量各數(shù)據(jù)點處導槽的方位角；然后將用傾斜儀得到的各點位移按此方位角向預定坐標平面投影這樣處理得到的各點位移才是該平面的真實位移這時孔中表面點的位移大致上反映了該點的真正位移?！?1.2.4邊坡變形量測資料的處理與分析邊坡的變形測量數(shù)據(jù)的處理與分析是邊坡監(jiān)測數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中一個重要的研究內(nèi)容可用于對邊坡未來的狀況進行預報預警邊坡變形數(shù)據(jù)的處理可以分為兩個階段一是對邊坡變形監(jiān)測的原始數(shù)據(jù)的處理該項處理主要是對邊坡變形測試數(shù)據(jù)進行干擾消除以獲取真實有效的邊坡變形數(shù)據(jù)，這一階段可以稱作為邊坡變形量測數(shù)據(jù)的預處理。邊坡變形數(shù)據(jù)分析的第二階段是運用邊坡變形量測數(shù)據(jù)分析邊坡的穩(wěn)定性現(xiàn)狀并預測可能出現(xiàn)的邊坡破壞建立預測模型。1)邊坡變形量測數(shù)據(jù)的預處理在自然及人工邊坡的監(jiān)測中，各種監(jiān)測手段所測出的位移歷時曲線均不是標準的光滑型曲線由于受到各種隨機因素的影響例如測量誤差開挖爆破氣候變化等繪制的曲線往往具有不同程度的波動起伏和突變多為振蕩型曲線使觀測曲線的總體規(guī)律在一定程度上被掩蓋尤其是那些位移速率較小的變形體所測的數(shù)據(jù)受外界影響較大使位移歷時曲線的振蕩表現(xiàn)更為明顯因此去掉干擾部分增強獲得的信息使具突變效應的曲線變?yōu)榈刃У墓饣€顯得十分必要它有利于判定不穩(wěn)定邊坡的變形階段及進一步建立其失穩(wěn)的預報模型目前在邊坡變形量測數(shù)據(jù)的預處理中較為有效的方法是采用濾波技術。在繪制變形測點的位移歷時過程曲線中反復運用離散數(shù)據(jù)的鄰點中值作平滑處理使原來的振蕩曲線變?yōu)楣饣€而中值平滑處理就是取兩相鄰離散點之中點作為新的離散數(shù)據(jù)如圖11.5所示，點lˊ、2ˊ、3ˊ、4ˊ為點1、2、3、4、5中值平滑處理后得到的新點。平滑濾波過程是先用每次監(jiān)測的原始值算出每次的絕對位移量，并作出時間一位移過程曲線該曲線一般為振蕩曲線然后對位移數(shù)據(jù)作6次平滑處理后可以獲得有規(guī)律的光滑曲線(如圖116所示)。2)邊坡變形狀態(tài)的判定一般而言，邊坡變形典型的位移歷時曲線為如圖11.7所示，分為三個階段：第一階段為初始階段(AB段)邊坡處于減速變形狀態(tài)變形速率逐漸減小而位移逐漸增大，其位移歷時曲線由陡變緩。從曲線幾何上分析，曲線的切線由小變大。第二階段為穩(wěn)定階段(BC段)，又稱為邊坡等速變形階段；變形速率趨于常值，位移歷時曲線近似為一直線段。直線段切線角及速率近似恒值，表征為等速變形狀態(tài)。第三階段為非穩(wěn)定階段(CD段)，又稱加速變形階段；變形速率逐漸增大，位移歷時曲線由緩變陡，因此曲線反應為加速變形狀態(tài)，同時亦可看出切線角隨速率的增大而增大?？梢钥闯觯灰茪v時曲線切線角的增減可反應速度的變化。若切線角不斷增大，說明變形速度也不斷增大：即變形處于加速階段；反之，則處于減速變形階段；若切線角保持一常數(shù)不變，亦即變形速率保持不變，處于等速變形狀態(tài)。根據(jù)這一特點可以判定邊坡的變形狀態(tài)。具體分析步驟如下：首先將濾波獲得的位移歷時曲線上每個點的切線角分別算出然后放在如圖ll8所示的坐標中縱坐標為切線角橫坐標為時間對這些離散點作一元線性回歸求出能反映其變化趨勢的線性方程：α=At+B(11.1)式中：α——切線角；A、B——待定系數(shù)。當A<0時α變形處于等速狀態(tài)當A>0時上式為增函數(shù)α隨t的增大而增大變形處于加速狀態(tài)A值由一元線性回歸中的最小二乘法得到：(11.2)式中：i——時間序數(shù)，i=1，2，3，…，n；ti——第i點的累計時間；——各點累計時間的平均值；αi——濾波曲線上第i個點的切線角；——各切線角的平均值。3)邊坡變形的預測分析經(jīng)過濾波處理的變形觀測數(shù)據(jù)除可以直接用于邊坡變形狀態(tài)的定性判定外，更主要的是可以用于邊坡變形或滑動的定量預測定量預測需要選擇恰當?shù)姆治瞿Ｐ屯ǔ？梢圆捎么_定性模型和統(tǒng)計模型但在邊坡監(jiān)測中由型進行定量分析和預報是非常困難的。因此目前常用的手段還是傳統(tǒng)的統(tǒng)計分析模型。統(tǒng)計模型有兩種兩類，一種多元回歸模型，一種是近年發(fā)展起來的非線性回歸模型。多元回歸模型的優(yōu)點是能逐步篩選回歸因子但對除了時間因素外其他因素的分析仍然非常困難和少見。非線性回歸模型在許多的情況下能較好地擬合觀測數(shù)據(jù)，但使用非線性回歸的關鍵是如何選擇合適的非線性模型及參數(shù)。對于多元線性回歸，即：(11.3)式中：αi——待定系數(shù)。對于非線性回歸分析，應根據(jù)實際情況選擇回歸模型，如朱建軍[1](2002)選擇了生物增長曲線型模型.即：(11.4)式中：a、b、c——待定參數(shù)數(shù)；ym———可能的最最大滑動值值；t———時間變量量。在對整整個邊坡的的各監(jiān)測點點進行回歸歸分析，求求出各參數(shù)數(shù)后就可以以根據(jù)各參參數(shù)值對整整個邊坡狀狀態(tài)進行綜綜合定量分分析和預測測。通常情情況下非線線性回歸比比線性回歸歸更能直觀觀反映邊坡坡的滑動規(guī)規(guī)律和滑動動過程，并并且在絕大大多數(shù)情況況下，非線線性回歸模模型更有利利于對邊坡坡滑動的整整體分析和和預測，這這對變形觀觀測資料的的物理解釋釋有著十分分重要的理理論與實際際意義?！?11.3邊坡坡應力監(jiān)測測在邊坡坡處治監(jiān)測測中的應力力監(jiān)測包括括邊坡內(nèi)部部應力監(jiān)測測支護結構構應力監(jiān)測測錨桿(索)預應力監(jiān)監(jiān)測§111.3.1邊坡內(nèi)部部應力測試試邊坡內(nèi)內(nèi)部應力監(jiān)監(jiān)測可通過過壓力盒量量測滑帶承承重阻滑受受力和支擋擋結構(如抗滑樁樁等)受力，以了了解邊坡體體傳遞給支支擋工程的的壓力以及及支護結構構的可靠性性。壓力盒盒根據(jù)測試試原理可以以分為液壓壓式和電測測式兩類((如圖ll.9、11.10所示)，液壓式式的優(yōu)點是是結構簡單單、可靠，現(xiàn)現(xiàn)場直接讀讀數(shù)，使用用比較方便便電測式的的優(yōu)點是測測量精度高高可遠距離離和長期觀觀測目前在邊邊坡工程中中多用電測測式壓力測測力計電測式壓壓力測力計計又可分為為應變式鋼弦式差動變壓壓式差動電阻阻式等表11.2是國產(chǎn)常常用壓力盒盒類型、使使用條件及及優(yōu)缺點歸歸納。壓力盒的類型及及使用特點點表ll.2工作原原理結構及材料料使用條條件優(yōu)缺點點單線圈激振型鋼絲臥式鋼絲立式測土壓力巖土壓力1.構造簡簡單；2輸出間間歇非等幅幅衰減波不適用動動態(tài)測量和和連續(xù)測量量，難于自自動化雙線圈激振型鋼絲臥臥式測水壓力土、巖壓力1.輸出等等幅波，穩(wěn)穩(wěn)定，電勢勢大；2.抗干擾擾能力強，便便于自動化化；

33.精度高，便便于長期使使用鎢絲壓力盒鋼絲立立式測水壓力土壓力1.剛度大大，精度高高，線性好好；2.溫度補補償好，耐耐高溫；

3.便于自動動化記錄鋼弦摩擦壓力盒鋼絲臥臥式測井壁與土層間摩擦力只能測與鋼鋼筋同方向向的摩擦力力在現(xiàn)場場進行實測測工作時為了增大大鋼弦壓力力盒接觸面面避免由于于埋設接觸觸不良而使使壓力盆失失效或測值值很小有時采用用傳壓囊增增大其接觸觸面囊內(nèi)傳壓壓介質一般般使用機油油因其傳壓壓系數(shù)可接接近1，而且油油可使負荷荷以靜水壓壓力方式傳傳到壓力盒盒也不會引引起囊內(nèi)銹銹蝕便于密封封壓力盒與與傳壓囊裝裝配情況如如圖ll.11所示。壓力盒的性能好好壞，直接接影響壓力力測量值的的可靠性和和精確度。對對于具有一一定靈敏度度的鋼弦壓壓力盒，應應保證其工工作頻率，特特別是初始始頻率的穩(wěn)穩(wěn)定壓力與頻頻率關系的的重復性好好因此在使使用前應對對其進行各各項性能試試驗，包括括鋼弦抗滑滑性能試驗驗、密封防防潮試驗穩(wěn)定性試試驗重復性試試驗以及壓壓力對象、觀觀測設計來來布置壓力力盒。壓力力盒的埋設設，雖較簡簡單，但由由于體積變變大、較重重，給埋設設工作帶來來一定的困困難。埋設設壓力盒總總的要求是是接觸緊密密和平穩(wěn)，防防止滑移，不不損傷壓力力盒及引線線?！?11.3.2巖石邊坡坡地應力監(jiān)監(jiān)測邊坡地地應力監(jiān)測測主要是針針對大型巖巖石邊坡工工程，為了了了解邊坡坡地應力或或在施工過過程中地應應力變化而而進行的一一項重要監(jiān)監(jiān)測工作。地地應力監(jiān)測測包括絕對對應力測量量和地應力力變化監(jiān)測測。絕對應應力測量在在邊坡開挖挖前和邊坡坡開挖中期期以及邊坡坡開挖完成成后各進行行一次，以以了解三個個不同階段段的地應力力場情況采用的方方法一般是是深孔應力力解除法地應力變變化監(jiān)測即即在開挖前前利用原地地質勘探平平洞埋設應應力監(jiān)測儀儀器，以了了解整個開開挖過程中中地應力變變化的全過過程。250對于絕絕對應力測測量，目前前國內(nèi)外使使用的方法法，均是在在鉆孔、地地下開挖或或露頭面上上刻糟而引引起巖體中中應力的擾擾動，然后后用各種探探頭量測由由于應力擾擾動而產(chǎn)生生的各種物物理量變化化的方法來來實現(xiàn)。總總體上可分分為直接測測量法和間間接測量法法兩大類。直直接測量法法是指由測測量儀器所所記錄的補補償應力、平平衡應力或或其他應力力量直接決決定巖體的的應力，而而不需要知知道巖體的的物理力學學性質及應應力應變關關系；如扁扁千斤頂法法、水壓致致裂法、剛剛性圓筒應應力計以及及聲發(fā)射法法均屬于此此類。間接測量法是是指測試儀儀器不是直直接記錄應應力或應變變變化值，而而是通過記記錄某些與與應力有關關的間接物物理量的變變化然后根據(jù)據(jù)已知或假假設的公式式計算出現(xiàn)現(xiàn)場應力值值這些間接接物理量可可以是變形形應變波動參數(shù)數(shù)密放射性參參數(shù)等等；如應力解解除法局部應力力解除法應變解除除法應用地球球物理方法法等均屬于于間接測量量法一類。關關于絕對應應力測量讀讀者可參閱閱有關巖石石力學的書書籍。對于地地應力變化化監(jiān)測，由由于要在整整個施工過過程中實施施連續(xù)量測測，因此量量測傳感器器長期埋設設在量測點點上。目前前應力變化化監(jiān)測傳感感器主要有有Yokee應力計、國國產(chǎn)電容式式應力計及及壓磁式應應力計等。1)YYoke應應力計Yokke應力計計為電阻應應變片式傳傳感器，該該應力計在在三峽工程程船閘高邊邊坡監(jiān)測中中使用。它它由鉆孔徑徑向互成660o的3個應變片片測量元件件組成，其其結構如圖圖ll.12所示。根據(jù)據(jù)讀數(shù)可以以計算測點點部位巖體體的垂直于于鉆孔平面面上的二維維應力。2)電容應力計計電容式應力計最最初主要用用于地震測測報中監(jiān)測測地應力活活動情況。其其結構與YYoke壓壓力計類似似，也是由由垂直于鉆鉆孔方向上上的3個互成600o的徑向元元件組成。不不同之處是是3個徑向元元件安裝在在1個薄壁鋼鋼筒中，鋼鋼筒則通過過灌漿與鉆鉆孔壁固結結合在一起起。3)壓磁式應力力計壓磁式壓力計由由6個不同方方向上布置置的壓磁感感應元件組組成，即33個互成600o的徑向元元件和3個與鉆孔軸軸線成455o夾角的斜斜向元件組組成其結構如如圖ll13所示從理論上上講壓磁式應應力計可以以量測測點點部位巖體體的三維應應力變化情情況?！?11.3.3邊坡錨固固應力測試試在邊坡坡應力監(jiān)測測中除了邊邊坡內(nèi)部應應力結構應力力監(jiān)測外對于邊坡坡錨固力的的監(jiān)測也是是極其重重要的監(jiān)測測內(nèi)容。邊邊坡錨桿錨錨索的拉力力的變化是是邊坡荷載載變化的直直接反映。1)錨錨桿軸力的的量測2511錨桿軸軸力量測的的目的在于于了解錨桿桿實際工作作狀態(tài)結合位移移量測修正錨桿桿的設計參參數(shù)錨桿軸力力量測主要要使用的是是量測錨桿桿。量測錨錨桿的桿體體是用中空空的鋼材制制成，其材材質同錨桿桿一樣。量量測錨桿主主要有機械械式和電阻阻應變片式式兩類。量是的放長-部錨定定的位置上上。量測錨錨桿一般長長度在6mm以內(nèi)，測測點最多為為4個，用千千分表直接接讀數(shù)。量量出各點間間的長度變變化計算出應應變值然后乘以以鋼材的彈彈性模量便可得到到各測點間間的應力((圖11-115)。通通過長期監(jiān)監(jiān)測，從而而可以得到到錨桿不同同部位應力力隨時間的變化關關系(圖11-116)。電阻應應變片式量量測錨桿是是在中空錨錨桿內(nèi)壁或或在實際使使用的錨桿桿上軸對稱稱貼四塊應應變片，以以四個應變變的平均值值作為量測測應變值測得的應應變再乘以以鋼材的彈彈性模量得各點的的應力值2)錨錨索預應力力損失的量量測2522對預應力力錨索應力力監(jiān)測，其其目的是為為了分析錨錨索的受力力狀態(tài)、錨錨固效果及及預應力損損失情況，因預應力的變化將受到邊坡的變形和內(nèi)在荷載的變化的影響，通過監(jiān)控錨固體系的預應力變化可以了解被加固邊坡的變形與穩(wěn)定狀況。通常一個邊坡工程長期監(jiān)測的錨索數(shù)，不少于總數(shù)的5％。監(jiān)測設備一般采用圓環(huán)形測力計(液壓式或鋼弦式)或電阻應變式壓力傳感器。錨索測力力計的安裝裝是在錨索索施工前期期工作中進進行的，其其安裝全過過程包括：：測力計室室內(nèi)撿定、現(xiàn)現(xiàn)場安裝、錨錨索張拉、孔孔口保護和和建立觀測測站等。錨錨索測力計計的安裝示示意圖如圖圖11.17所示。如果采采用傳感器器傳感器必必須性能穩(wěn)穩(wěn)定精度可靠靠一般輪輻輻式傳感器器較為可靠靠其安裝示示意如圖lll18所示。監(jiān)測結果為預應應力隨時間間的變化關關系通過這個個關系可以以預測邊坡坡的穩(wěn)定性性。圖111.19所示為某某高速公路路邊坡預應應力監(jiān)測結結果從圖中可可以看出經(jīng)過半年年時間各錨索預預應力趨于于穩(wěn)定說明邊坡坡的錨固效效果良好邊坡經(jīng)過過雨季后預應力值值無異常出出現(xiàn)邊坡經(jīng)過過加固處理理后已趨于于穩(wěn)定。監(jiān)測結果為預應應力隨時問問的變化關關系通過這個個關系可以以預測邊坡坡的穩(wěn)定性性。圖111.19所示為某某高速公路路邊坡預應應力監(jiān)測結結果從圖中可可以看出經(jīng)過半年年時間各錨索預預應力趨于于穩(wěn)253目前采采用埋設傳傳感器的方方法進行預預應力監(jiān)測測一方面由由于傳感器器的價格昂昂貴一般只能能在錨固工工程中個別別點上埋設設傳感器存在以點點代面的缺缺陷另一方面面由于須滿滿足在野外外的長期使使用因此對傳傳感器性能能穩(wěn)定性以以及施工時時的埋設技技術要求較較高如果在監(jiān)監(jiān)測過程中中傳感器出出現(xiàn)問題無法法挽救這將直接接影響到工工程的整體體穩(wěn)定性的的評價因此研究究高精度低成本無損傷、并并可進行全全面監(jiān)測的的測試手段段已成為目目前預應力力錨固工程程中亟待解解決的關鍵鍵技術問題題。針對上上述情況，已已有人提出出了錨索預預應力的聲聲測技術，但但該技術目目前仍處于于應用研究究階段。§114邊坡地地下測地下水水是邊坡失失穩(wěn)的主要要誘發(fā)因素素對邊坡工工程而言地下水動動態(tài)監(jiān)測也也是一項重重要的監(jiān)測測內(nèi)容特別是對對于地下水水豐富的邊邊坡應特別引引起重視地下水動動態(tài)監(jiān)測以以了解地下下水位為主主，根據(jù)工工程要求，可可進行地下下水孔隙水水壓力、揚揚壓力、動動水壓力、地地下水水質質監(jiān)測等。§111.4.1地下水位位監(jiān)測我國早早期用于地地下水位監(jiān)監(jiān)測的定型型產(chǎn)品是紅紅旗自計水水位儀它是浮標標式機械儀儀表因多種原因因現(xiàn)已很少少應用。近近十幾年來來國內(nèi)不少少單位研制制過壓力傳傳感式水位位儀，均因因各自的不不足或缺陷陷而未能在在地下水監(jiān)監(jiān)測方面得得到廣泛采采用。目前前在地下水水監(jiān)測工作作中，幾乎乎都是用簡簡易水位計計或萬用表表進行人工工觀測。圖11-20WWLT－10200地下水動動態(tài)監(jiān)測儀儀我國在20世紀紀90年代初成成功研制了了WLT－1020地下水動動態(tài)監(jiān)測儀儀(圖11.20)，后后又經(jīng)過兩兩次改進現(xiàn)在性能能已臻完善善該儀器用用進口的壓壓力傳感器器和國產(chǎn)溫溫度傳感器器封裝于一一體構成水位位－溫度復合合式探頭采用特制制的帶導氣氣管的信號號電纜水