國(guó)道十八合同段道路滑坡動(dòng)態(tài)變形特征及其穩(wěn)定性判識(shí)

國(guó)道十八合同段道路滑坡動(dòng)態(tài)變形特征及其穩(wěn)定性判識(shí)

1滑坡變形監(jiān)測(cè)是技術(shù)關(guān)鍵山坡是一種嚴(yán)重的地質(zhì)現(xiàn)象，變形規(guī)模大、數(shù)量大、危害嚴(yán)重、性質(zhì)復(fù)雜、具有一定規(guī)律的不良地質(zhì)現(xiàn)象。為了發(fā)現(xiàn)隱患,消除危害,有效而經(jīng)濟(jì)地采取滑坡整治措施,就必須對(duì)各種山體滑坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)?；伦冃问腔碌刭|(zhì)結(jié)構(gòu)及內(nèi)、外影響因素的綜合反映,滑坡變形監(jiān)測(cè)是分析滑坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)、變形動(dòng)態(tài)特征的依據(jù),是滑坡整治工程信息化設(shè)計(jì)及災(zāi)害預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)的可靠技術(shù)保障。其中滑坡深部位移監(jiān)測(cè)是滑坡變形監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容,對(duì)準(zhǔn)確確定滑面位置,研究滑坡目前性狀及其發(fā)展趨勢(shì),以及整治工程設(shè)計(jì)提供重要的信息。2深度位移曲線(xiàn)的類(lèi)型2.1測(cè)斜管分段長(zhǎng)度的測(cè)量測(cè)斜儀的工作原理(圖1)是量測(cè)儀器軸線(xiàn)與鉛垂線(xiàn)之間的夾角變化量,進(jìn)而計(jì)算出巖、土體不同高程處的水平位移。用適當(dāng)?shù)姆椒ㄔ趲r土、體內(nèi)埋設(shè)一垂直并有4個(gè)導(dǎo)槽的測(cè)斜管,當(dāng)測(cè)斜管受力發(fā)生變形時(shí),測(cè)斜儀便能逐段(一般50cm一個(gè)測(cè)點(diǎn))顯示變形后測(cè)斜管的軸線(xiàn)與垂直線(xiàn)的弧度偏移夾角θi。按測(cè)點(diǎn)的分段長(zhǎng)度,分別求出不同的高程處水平位移增量Δdi,即:Δdi=ΣLsinθi(1)Δdi=ΣLsinθi(1)由測(cè)斜管底部測(cè)點(diǎn)開(kāi)始逐段累加,可得任一高程處的實(shí)際水平位移,即Lbi=∑i=1nΔdi(2)bi=∑i=1nΔdi(2)式中,Δdi——測(cè)量段內(nèi)的水平位移增量;L——測(cè)量點(diǎn)的分段長(zhǎng)度,一般取0.5m(探頭上下兩組滑輪間距離一般為0.5m);θi——測(cè)量段內(nèi)管軸線(xiàn)與鉛垂線(xiàn)的夾角;bi——位子固定點(diǎn)的管底端以上i點(diǎn)處的位移;n——測(cè)孔分段數(shù)目,n=H/0.5,H為孔深。2.2累積合成水平位移b0i利用測(cè)斜儀測(cè)讀設(shè)備讀取的數(shù)據(jù),進(jìn)行位移、傾角的物理量量測(cè)。水平各分段位移計(jì)算公式如下:A0方向位移:ΔA0i=L(A0i?A180i2)/25000;ΔA0i=L(A0i-A180i2)/25000;B0方向位移:ΔB0i=L(B0i?B180i2)/25000;ΔB0i=L(B0i-B180i2)/25000;任一高程處實(shí)際累積合成水平位移:di=[(∑i=1nΔA0i)2+(∑i=1nΔB0i)2]??????????????????????????ue001?ue000ue000di=[(∑i=1nΔA0i)2+(∑i=1nΔB0i)2]任一高程處實(shí)際累積水平位移:A0i=∑i=1nΔA0i?B0i=∑i=1nΔB0iA0i=∑i=1nΔA0i?B0i=∑i=1nΔB0i任一高程處累積合成水平位移偏角:αi=arctanA0iB0iαi=arctanA0iB0i式中:A0i(B0i)——各測(cè)點(diǎn)分段長(zhǎng)度A0方向(或者B0方向)的水平實(shí)際位移(m);αi——水平位移偏角;di——累積合成水平位移。深部位移的量測(cè),一般取鉆孔測(cè)斜管底端為基準(zhǔn)點(diǎn)向上逐段累加。初始值一般取鉆孔回填灌漿后28d的讀數(shù)。2.3位移-時(shí)間曲線(xiàn)結(jié)合工程實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn),對(duì)研究滑坡變形有意義的曲線(xiàn)主要有以下幾種:(1)累積位移-深度曲線(xiàn),即累積位移隨深度的變化;(2)相對(duì)位移-深度曲線(xiàn),即相對(duì)位移隨深度的變化;(3)位移-時(shí)間曲線(xiàn),即位移過(guò)程曲線(xiàn),又可分為累計(jì)位移或相對(duì)位移過(guò)程曲線(xiàn);(4)位移矢量-深度曲線(xiàn),即同一時(shí)刻不同深度的位移矢量變化;(5)位移矢量-時(shí)間曲線(xiàn),即同一測(cè)點(diǎn)在不同時(shí)刻的位移矢量變化。3累積位移-深度曲線(xiàn)特征鎮(zhèn)勝高速公路第十八標(biāo)段晴隆滑坡深部位移監(jiān)測(cè)成果顯示,累積位移-深度曲線(xiàn)主要有“V”型、“D”型、“B”型、“r”型、“鐘擺”型及“復(fù)合”型幾種特征類(lèi)型,每種曲線(xiàn)類(lèi)型代表著不同的滑坡變形特征。鉆孔布置如圖2。(1)滑動(dòng)面的檢驗(yàn)曲線(xiàn)特點(diǎn)表現(xiàn)為,底部位移很小,而上部位移較大,中間沒(méi)有較明顯的波峰和波谷(滑動(dòng)面)。如晴隆滑坡監(jiān)測(cè)主剖面Ⅲ中下部CXK18測(cè)斜孔位移變化特征(圖3),其B0方向累計(jì)相對(duì)位移呈擺動(dòng)狀變化,沒(méi)有出現(xiàn)明顯的變形突變帶,表明滑坡該部位還沒(méi)有形成明顯的滑動(dòng)面,處于剪切蠕變階段,但隨著時(shí)間的推移,有可能在最薄弱的地方形成滑動(dòng)面。(2)滑面的滑移失穩(wěn)分析曲線(xiàn)只有一個(gè)較明顯的滑面,且滑面位置較深,滑面以上滑體呈整體運(yùn)動(dòng)。如晴隆滑坡監(jiān)測(cè)主剖面Ⅲ上部CXK8測(cè)斜孔A0方向累積相對(duì)位移—深度變化曲線(xiàn)(圖4)所示,在15～16m處形成了明顯的滑動(dòng)面,16m以下位移很小,0～5m孔段位移曲線(xiàn)較平滑,滑面以上滑體呈整體運(yùn)動(dòng),滑坡處于滑移失穩(wěn)階段。(3)滑塊的運(yùn)動(dòng)速率曲線(xiàn)有幾個(gè)較明顯的滑面,但以其中一個(gè)滑面相對(duì)運(yùn)動(dòng)為主,表明滑坡沿巖土體多層滑面(或結(jié)構(gòu)面)滑動(dòng),但各滑塊的運(yùn)動(dòng)速率不一致,滑坡處于蠕變—滑移階段。如晴隆滑坡后緣監(jiān)測(cè)主剖面Ⅰ測(cè)斜孔CXK4累積合成相對(duì)位移曲線(xiàn)(圖5)所示,在33～34m、18.5～19m處,形成了較明顯的滑動(dòng)面,以18.5m處的滑面運(yùn)動(dòng)為主。表明滑坡在沿最深滑面滑動(dòng)的同時(shí),有以18.5m處深層滑面最先呈整體破壞的趨勢(shì)。(4)淺層整體滑移曲線(xiàn)顯示在滑坡較淺部已形成明顯的滑動(dòng)面,且位移相對(duì)較大,而下部位移較小,表明滑坡在監(jiān)測(cè)時(shí)段內(nèi)以淺層整體滑移為主。這類(lèi)曲線(xiàn)如晴隆滑坡后緣監(jiān)測(cè)主剖面Ⅰ測(cè)斜孔CXK5位移曲線(xiàn)(圖6)所示,在地面以下3.5～2m處形成了較明顯的滑動(dòng)面,滑動(dòng)面以上位移較大,而下部位移較小。(5)量測(cè)誤差影響范圍不同時(shí)刻的位移-深度曲線(xiàn)在初測(cè)值兩側(cè)作小幅度擺動(dòng),擺動(dòng)幅度一般<10mm,在量測(cè)綜合誤差影響范圍之內(nèi)。表明監(jiān)測(cè)孔附近滑體處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài),如晴隆滑坡前緣監(jiān)測(cè)主剖面Ⅰ測(cè)斜孔CXK1A0方向累計(jì)相對(duì)位移-深度變化曲線(xiàn)(圖7)所示。(6)坡變形位移前后曲線(xiàn)特征曲線(xiàn)變化在A0方向呈現(xiàn)一種形態(tài),在B0方向又呈現(xiàn)另一種形態(tài)或滑坡變形位移前一階段顯示某種曲線(xiàn)特征,而后一階段又顯示另一種曲線(xiàn)特征。如晴隆滑坡CXK15測(cè)斜孔B0方向累積位移前期曲線(xiàn)形態(tài)呈“V”型,而后期在15m及10m處有向“B”型發(fā)展的趨勢(shì)(圖8)。4生物水土保持研究滑坡穩(wěn)定性的判識(shí)是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題,它涉及多方面的因素,諸如滑坡的地形、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)特征;天然和人為活動(dòng)的影響等。穩(wěn)定性分析的方法也包括地質(zhì)分析、模型試驗(yàn)、數(shù)值計(jì)算等多種方法。這里主要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)深部位移監(jiān)測(cè)資料對(duì)滑坡的穩(wěn)定性進(jìn)行判識(shí),以供參考。4.1相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)的評(píng)估當(dāng)累積位移-深度曲線(xiàn)呈如圖9所示的曲線(xiàn)特征時(shí),表明滑坡(或局部)處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。隨著時(shí)間的推移,滑坡有向剪切蠕變發(fā)展的趨勢(shì)。4.2滑動(dòng)面為因變面的潛在滑動(dòng)失穩(wěn)的可能性當(dāng)滑坡累積位移-深度曲線(xiàn)呈如圖3、圖7、圖8所示的曲線(xiàn)特征時(shí),表明滑坡還沒(méi)有形成很明顯的滑動(dòng)面,或雖已形成明顯的滑動(dòng)面,但變形仍處于蠕滑階段,存在潛在滑動(dòng)破壞失穩(wěn)的可能性。4.3滑坡失穩(wěn)速率確定當(dāng)滑坡深部位移曲線(xiàn)呈如圖4、圖6所示的曲線(xiàn)特征時(shí),滑坡已在滑動(dòng)面處于失穩(wěn)破壞。通過(guò)對(duì)晴隆滑坡人工降雨觸發(fā)滑坡和機(jī)械開(kāi)挖觸發(fā)滑坡試驗(yàn)結(jié)果,滑坡臨界速度為13.3～25.6mm/d,以及根據(jù)晴隆滑坡滑前監(jiān)測(cè)資料整理分析得到,CXK13孔滑前速率為30mm/d,CXK14孔滑前速率為18mm/d,超過(guò)和達(dá)到滑坡臨界速度13.3～25.6mm/d,于2005年6月24日發(fā)生滑坡。因此,可根據(jù)該臨滑失穩(wěn)速率,結(jié)合地質(zhì)分析確定滑坡失穩(wěn)臨界位移速率。當(dāng)然,由于各測(cè)斜孔所在的滑坡上的位置不同,其失穩(wěn)破壞速率也不一致。4.4抗滑樁滑坡體變形監(jiān)測(cè)分析根據(jù)監(jiān)測(cè)資料和鉆探成果可以對(duì)滑動(dòng)面的分布情況、滑動(dòng)機(jī)制作出某種程度的判斷。晴隆滑坡主滑縱剖面上的CXK8、CXK9測(cè)斜孔前期位移都較小,沒(méi)有形成貫通性滑動(dòng)面的跡象。但后期監(jiān)測(cè)資料成果顯示,已有沿CXK8測(cè)斜孔距孔口16m處、CXK9測(cè)斜孔距孔口17m處形成潛在貫通性滑動(dòng)面的跡象。這與CXK8測(cè)斜孔附近滑坡中部隆起帶和CXK9測(cè)斜孔滑坡后緣拉裂帶的變形是一致的,這是路基開(kāi)挖后使得滑坡體產(chǎn)生臨空面這種人為因素引起坡體失穩(wěn)和2006年6月～10月份該地連降暴雨誘發(fā)坡體失穩(wěn)的反映。晴隆滑坡主滑縱剖面Ⅰ上的CXK4測(cè)斜孔(圖5)在2006年6月以前,位移較小,但自6月起,滑坡變形有所加快,2006年11月以后又有所減小,這是由于路基邊坡開(kāi)挖、坡腳抗滑樁施工及雨季降雨的影響,使得坡體局部變形加快所造成的。2006年11月份以后,抗滑樁施工基本完成,坡體變形受抗滑樁的支擋作用得到有效控制,從CXK4測(cè)斜孔監(jiān)測(cè)曲線(xiàn)可以看出,2006年11月份以后該孔深部位移變化不大,曲線(xiàn)呈小幅度擺動(dòng)狀變化?？梢?jiàn)人類(lèi)工程活動(dòng)和大氣降水是晴隆滑坡變形發(fā)展的主要原因。5滑坡深部位移變形的規(guī)律(1)滑坡深部位移監(jiān)測(cè)是研究滑坡深部位移特征行之有效的手段,它不僅能及時(shí)發(fā)現(xiàn)滑動(dòng)面的發(fā)生、發(fā)展及其位置,而且可反映滑坡的變形機(jī)制及發(fā)展趨勢(shì),為滑坡勘察設(shè)計(jì)和治理方案的優(yōu)化選擇提供依據(jù)。(2)滑坡深部位移變形有“V”型、“D”型、“B”型、“r”型、“鐘擺”型及“復(fù)合”型等幾