《變形監(jiān)測技術(shù)》 課件 第11章 邊坡監(jiān)測

主要內(nèi)容ZhuYaoNeiRong概述邊坡監(jiān)測的作用與分類邊坡監(jiān)測的主要方法邊坡監(jiān)測的儀器選擇邊坡監(jiān)測的內(nèi)容第11章邊坡監(jiān)測邊坡監(jiān)測實例11.1邊坡監(jiān)測概述

邊坡在現(xiàn)代社會發(fā)展中具有重要的地位，方便了人們的生活，為經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展提供了動能。然而邊坡在建設(shè)及維護(hù)過程中，也會面臨著許多危險和隱患。為了反映邊坡巖土真實力學(xué)效應(yīng)，檢驗設(shè)計施工的可靠性和處治后的邊坡的穩(wěn)定性狀態(tài)，邊坡監(jiān)測具有重要意義。2007年8月12日遼寧丹東北部山區(qū)山體滑坡災(zāi)情現(xiàn)場11.2.1邊坡監(jiān)測的作用（1）通過施工和環(huán)境監(jiān)測進(jìn)行信息反饋及預(yù)測預(yù)報，確保邊坡的安

全，為邊坡設(shè)計提供必要的巖土工程和水文地質(zhì)等技術(shù)資料。（2）通過邊坡監(jiān)測，確定不穩(wěn)定邊坡滑移方向和速度，掌握邊坡發(fā)

展變化規(guī)律，為采取必要的防護(hù)措施提供重要的依據(jù)。（3）積累觀測數(shù)據(jù)，總結(jié)經(jīng)驗，通過監(jiān)測資料來揭示邊坡的變化規(guī)

律，為滑坡災(zāi)害預(yù)警提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)保證。（4）通過對邊坡加固工程的監(jiān)測，評價治理措施的質(zhì)量和效果，為

邊坡的穩(wěn)定性分析、提供重要依據(jù)。11.2邊坡監(jiān)測的作用與分類11.2.2邊坡監(jiān)測的分類11.2邊坡監(jiān)測的作用與分類（1）施工安全監(jiān)測：在施工期對邊坡的位移、應(yīng)力、地下水等進(jìn)行

監(jiān)測，以了解由于工程擾動等因素對邊坡體的影響，及時地

指導(dǎo)工程實施、調(diào)整工程部署、安排施工進(jìn)度等。（2）邊坡處治效果監(jiān)測：檢驗邊坡處治設(shè)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(jìn)行監(jiān)測。（3）邊坡長期監(jiān)：在防治工程竣工后，對邊坡體進(jìn)行動態(tài)跟蹤，了

解邊坡體穩(wěn)定性變化特征。11.3邊坡監(jiān)測的主要方法11.3.1簡易觀測法

簡易觀測法是通過人工觀測邊坡工程中地表裂縫、地面鼓脹、沉降、坍塌、建筑物變形特征（發(fā)生和發(fā)展的位置、規(guī)模、形態(tài)、時間等）及地下水位變化、地溫變化等現(xiàn)象，也可在邊坡體關(guān)鍵裂縫處埋設(shè)騎縫式簡易觀測樁；在建（構(gòu)）筑物（如房屋、擋土墻、漿砌塊石溝等）裂縫上設(shè)置簡易玻璃條、水泥砂漿片、貼紙片；在巖石、陡壁面裂縫處用紅油漆劃線作觀測標(biāo)記；在陡坎（壁）軟弱夾層出露處設(shè)置簡易觀測標(biāo)樁等，定期用各種長度量具測量裂縫長度、寬度、深度變化及裂縫形態(tài)、開裂延伸的方向。11.3邊坡監(jiān)測的主要方法11.3.1簡易觀測法11.3邊坡監(jiān)測的主要方法11.3.2設(shè)站觀測法

設(shè)站觀測法是指在充分了解工程地質(zhì)背景的基礎(chǔ)上，在邊坡體上設(shè)立變形觀測點（成線狀、格網(wǎng)狀等），在變形區(qū)影響范圍之外穩(wěn)定地點設(shè)置固定觀測站，用測量儀器（經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、測距儀、攝影儀及全站儀、GNSS接收機(jī)等）定期監(jiān)測變形區(qū)內(nèi)監(jiān)測點的三維（X、Y、Z）位移變化的一種行之有效的監(jiān)測方法。此法主要指大地測量、近景攝影測量及GNSS測量與全站式電子速測儀設(shè)站觀測邊坡監(jiān)測點的三維位移量的方法。11.3邊坡監(jiān)測的主要方法11.3.2設(shè)站觀測法

1.大地測量法

大地測量法主要有兩方向（或三方向）前方交會法、雙邊距離交會法、視準(zhǔn)線法、小角法、測距法、幾何水準(zhǔn)測量法以及精密三角高程測量法等。

2.GNSS（衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)）測量法

GNSS測量法的基本原理是用GNSS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)定位信號進(jìn)行空間后方交會測量，確定地面待測點的三維坐標(biāo)。

3.近景攝影測量法

該方法是把近景攝影儀安置在2個不同位置的固定測點上，同時對邊坡范圍內(nèi)觀測點攝影構(gòu)成立體像對，利用立體坐標(biāo)儀量測像片上各觀測點三維坐標(biāo)的一種方法。11.3邊坡監(jiān)測的主要方法11.3.3儀表觀測法

儀表觀測法是指用精密儀器、儀表對邊坡進(jìn)行地表及深部的位移、地表裂縫及地聲、應(yīng)力、應(yīng)變等物理參數(shù)與環(huán)境影響因素進(jìn)行監(jiān)測。目前，監(jiān)測儀器的類型，一般可分為位移監(jiān)測、地下傾斜監(jiān)測、地下應(yīng)力監(jiān)測和環(huán)境監(jiān)測四大類，按所采用的儀表可分為機(jī)械式儀表觀測法和電子儀表觀測法。對于電子儀表觀測，由于傳感器長期處于野外惡劣環(huán)境中工作，在監(jiān)測工作中，要時常檢查儀器的工作狀態(tài)。11.3邊坡監(jiān)測的主要方法11.3.4遠(yuǎn)程監(jiān)測法

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)能連續(xù)觀測、自動采集、發(fā)送、處理觀測數(shù)據(jù)，已成為邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測的重要發(fā)展方向。通過對滑坡體深層位移、滑坡體傾斜、地下水、地表裂縫、環(huán)境量的監(jiān)測，配合無線數(shù)據(jù)采集傳輸接收系統(tǒng)，將觀測數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程的中心數(shù)據(jù)接收站，接收站通過配套的數(shù)據(jù)軟件即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的現(xiàn)場采集、實時監(jiān)控、異常測值報警，從而可遠(yuǎn)程監(jiān)控邊坡體的狀況。遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)自動程度較高，也較為昂貴，大型、特大型工程監(jiān)測使用較多。11.3.5聲發(fā)射方法

巖石或巖體受力作用時會不斷地發(fā)生破壞，主要表現(xiàn)為裂紋的產(chǎn)生、擴(kuò)展及巖體斷裂。裂紋形成或擴(kuò)展時，造成應(yīng)力松弛，貯存的部分能量以應(yīng)力波的形式釋放出來，產(chǎn)生聲發(fā)射，據(jù)此可推斷巖石內(nèi)部的形態(tài)變化，反演巖石的破壞機(jī)制。11.4邊坡監(jiān)測的儀器選擇監(jiān)測內(nèi)容監(jiān)測方法儀器、設(shè)備監(jiān)測方法的特點外觀表征巡視檢查目測、相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡等

方法簡單易于掌握，投入人力較大，安全性較低。該方法應(yīng)用于不同施工階段邊坡監(jiān)測，能立即發(fā)現(xiàn)邊坡可能存在的危險源，方法簡單、易行地表變形大地測量法（三角交會法、幾何水準(zhǔn)法、小角法經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、測距儀、全站儀、電子經(jīng)緯儀等

投入快、精度高、監(jiān)測范圍大、直觀、安全、便于確定滑坡位移方向及變形速率。適用于不同變形階段的位移監(jiān)測；其受地形通視和氣候條件影響不能連續(xù)觀測近景攝影法、掃描法量測攝影機(jī)、激光掃描儀監(jiān)測信息量大、目前成本較高。適用于變形速率較大的邊坡水平位移及危巖峭壁裂縫變化監(jiān)測；其受氣候條件影響較大衛(wèi)星導(dǎo)航定位法GNSS接收機(jī)

精度高、投入快，易操作，可全天觀測，不受地形通視條件限制；適用于邊坡體不同變形階段地表三維位移監(jiān)測測縫法（人工測縫、自動測縫法）鋼卷尺、游標(biāo)卡尺、裂縫量測儀、測縫計、地表位移伸長計等人工、自動測縫法投入快，精度高，量程可調(diào)，方法簡單直觀、資料可靠地下變形測斜法（鉆孔測斜法、豎井）鉆孔測斜儀、多點倒垂儀、傾斜計等

精度高、效果好，可遠(yuǎn)距離測試，易保護(hù)，受外界因素干擾少，資料可靠；但測程有限，成本較高，投入慢。適用于邊坡體變形初期，在鉆孔、豎井內(nèi)測定邊坡體內(nèi)不同深度的變形特征及滑帶位置測縫法（豎井）多點位移計、井壁位移計、位移計精度較高、易保護(hù)、投入慢、成本高；儀器、傳感器受地下水浸濕，易銹蝕。一般用于監(jiān)測豎井內(nèi)多層堆積物之間的相對位移，目前主要適應(yīng)于初期變形階段，即小變形、低速率、觀測時間相對短的監(jiān)測重錘法重錘、極坐標(biāo)盤、坐標(biāo)儀、水平位移計精度高、易保護(hù)，測讀直觀、可靠；適用于上部危巖相對下部穩(wěn)定巖體的下沉變化及軟層或裂縫垂直向收斂變化的監(jiān)測沉降法下沉儀、收斂儀、靜力水準(zhǔn)儀、水管傾斜儀器精度高、易保護(hù)，測讀直觀、可靠；適用于危巖裂縫的三向位移（X、Y、Z方向）監(jiān)測和危巖界面裂縫沿軸向的位移監(jiān)測應(yīng)變應(yīng)變測量法應(yīng)變計、點位移計、滑動測微計精度高、易保護(hù)、測讀直觀、可靠，使用方便。主要用于測定邊坡體不同深度的位移量和滑面（帶）位置水文地下水位監(jiān)測水位自動記錄儀精度高，可連續(xù)觀測，直觀、可靠。適用于邊坡不同變形階段的監(jiān)測，可為邊坡穩(wěn)定性分析提供基礎(chǔ)資料使用孔隙水壓監(jiān)測孔隙水壓計等泉流量監(jiān)測三角堰等河水位監(jiān)測水位標(biāo)尺等環(huán)境因素降雨量監(jiān)測雨量計精度高，可連續(xù)觀測，直觀，可靠。適應(yīng)于邊坡不同變形階段的監(jiān)測，可為邊坡穩(wěn)定性分析評價提供基礎(chǔ)資料地溫監(jiān)測溫度記錄儀地震監(jiān)測地震監(jiān)測儀11.5邊坡監(jiān)測的內(nèi)容11.5.1地表大地變形監(jiān)測

地表大地變形監(jiān)測是邊坡監(jiān)測的一個項目，其實質(zhì)就是記錄變形的水平位移、垂直位移以及變化速率。一般是在穩(wěn)定的地段設(shè)置若干基準(zhǔn)點，在邊坡的特征點上設(shè)置若干個監(jiān)測點，用儀器定期觀測監(jiān)測點的位移變化。

在工程測量規(guī)范中對滑坡監(jiān)測變形觀測點位的布設(shè)有一定要求：（1）對已明確主滑方向和滑動范圍的滑坡，監(jiān)測網(wǎng)可布設(shè)成十字形和方格

形，其縱向應(yīng)沿主滑方向，橫向應(yīng)垂直于主滑方向；對主滑方向和滑

動范圍不明確的滑坡，監(jiān)測網(wǎng)宜布設(shè)成放射形。（2）點位應(yīng)選在地質(zhì)、地貌的特征點上。（3）單個滑坡體的變形觀測點不宜少于3點。（4）地表變形觀測點，宜采用有強(qiáng)制對中裝置的墩標(biāo)，困難地段也應(yīng)設(shè)立固定照準(zhǔn)標(biāo)志。1.地表大地變形監(jiān)測11.5邊坡監(jiān)測的內(nèi)容11.5.1地表大地變形監(jiān)測

地表裂縫位錯監(jiān)測可采用伸縮儀、位錯計或千分卡尺直接量測。對于規(guī)模小、性質(zhì)簡單的邊坡，在裂縫兩側(cè)設(shè)樁、設(shè)固定標(biāo)尺或在建筑物裂縫兩側(cè)貼片等方法，均可直接量得位移量。2.地表裂縫位錯監(jiān)測11.5邊坡監(jiān)測的內(nèi)容11.5.1地表大地變形監(jiān)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，能有效地監(jiān)測到邊坡巖土體內(nèi)部的蠕變，預(yù)知滑動控制面的位置，能有效指導(dǎo)防治工程的實施和效果檢驗。邊坡深部位移監(jiān)測手段較多，較簡單地下位移監(jiān)測方法有塑料管鋼棒觀測法、變形井監(jiān)測法、剪切帶觀測法。常用的有如：多點位移計和鉆孔測斜儀等。3.邊坡深部位移監(jiān)測變形井監(jiān)測法及剪切帶觀測法11.5邊坡監(jiān)測的內(nèi)容11.5.1地表大地變形監(jiān)測3.邊坡深部位移監(jiān)測11.5邊坡監(jiān)測的內(nèi)容11.5.2邊坡應(yīng)力監(jiān)測1.邊坡內(nèi)部應(yīng)力測試

邊坡內(nèi)部應(yīng)力監(jiān)測可通過壓力盒量測。壓力盒分為液壓式和電測式兩類，目前邊坡應(yīng)力測量多用電測式壓力盒。工作原理單線圈激振型雙線圈激振型鎢絲壓力盒鋼弦摩擦壓力盒結(jié)構(gòu)鋼絲臥式、鋼絲立式鋼絲臥式鋼絲立式鋼絲臥式使用條件測土壓力、巖土壓力測水壓力、土、巖壓力測水壓力、土壓力測井壁與土層間摩擦力特點構(gòu)造簡單，輸出間歇非等幅衰減波，不適用動態(tài)測量和連續(xù)測量，難于自動化。輸出等幅波，穩(wěn)定，電勢大；抗干擾能力強(qiáng)，便于自動化；精度高，便于長期使用剛度大，精度高，線性好；溫度補(bǔ)償好，耐高溫；便于自動化記錄只能測與鋼筋同方向的摩擦力11.5邊坡監(jiān)測的內(nèi)容11.5.2邊坡應(yīng)力監(jiān)測2.邊坡應(yīng)力測試

（1）地應(yīng)力測試地應(yīng)力是存在于地殼中的未受工程擾動的天然應(yīng)力，也稱巖體初始應(yīng)力、絕對應(yīng)力或原巖應(yīng)力。地殼淺部垂直地應(yīng)力基本等于巖層自重，而水平地應(yīng)力普遍大于垂直地應(yīng)力。地應(yīng)力的存在將影響周圍建筑物的穩(wěn)定，地應(yīng)力當(dāng)達(dá)到一定限值如被釋放，將產(chǎn)生巖爆、圍巖大變形等一些列地質(zhì)災(zāi)害。

地應(yīng)力測量分類方法較多，按照測量手段的不同，地應(yīng)力測量可分為構(gòu)造法、變形法、電磁法等；按照測量原理不同又可分為應(yīng)力恢復(fù)法、應(yīng)力解除法、應(yīng)變解除法、應(yīng)變恢復(fù)法等等，現(xiàn)在無論在邊坡、隧道還是其他地應(yīng)力測量中，應(yīng)用較多的是“鉆孔測量法”。11.5邊坡監(jiān)測的內(nèi)容11.5.2邊坡應(yīng)力監(jiān)測2.邊坡應(yīng)力測試

（2）邊坡錨固應(yīng)力測試

錨桿軸力測量目的在于了解錨桿實際工作狀態(tài)，結(jié)合位移量測，修正錨桿的設(shè)計參數(shù)。錨桿軸力量測主要使用的是量測錨桿。量測錨桿的桿體是用中空的鋼材制成，其材質(zhì)同錨桿一樣。量測錨桿主要有機(jī)械式和電阻應(yīng)變片式兩類。機(jī)械式量測錨桿及觀測成果11.5邊坡監(jiān)測的內(nèi)容11.5.2邊坡應(yīng)力監(jiān)測2.邊坡應(yīng)力測試

（2）邊坡錨固應(yīng)力測試

①機(jī)械式量測錨桿是在中空的桿體內(nèi)放入四根細(xì)長桿，將其頭部固定在錨桿內(nèi)預(yù)定的位置上。量測錨桿一般長度在6

m以內(nèi)，測點最多為4個，用千分表直接讀數(shù)。量出各點間的長度變化，計算出應(yīng)變值，然后乘以鋼材的彈性模量，便可得到各測點間的應(yīng)力。通過長期監(jiān)測，可以得到錨桿不同部位應(yīng)力隨時間的變化關(guān)系。

②電阻應(yīng)變片式量測錨桿是在中空錨桿內(nèi)壁或在實際使用的錨桿上軸對稱貼四塊應(yīng)變片，以四個應(yīng)變的平均值作為量測應(yīng)變值，測得的應(yīng)變再乘以鋼材的彈性模量，得各點的應(yīng)力值。11.5邊坡監(jiān)測的內(nèi)容11.5.3邊坡地下水監(jiān)測1.地下水位監(jiān)測