邊坡工程監(jiān)測講座PPT課件

1、邊坡工程監(jiān)測的特點(diǎn)（1）、巖土體介質(zhì)的復(fù)雜性；（2）、監(jiān)測的內(nèi)容較多：變形、應(yīng)力、地下水、天氣、地震等。（3）、監(jiān)測的周期長：兩年甚至更長時(shí)間。第1頁/共84頁邊坡工程監(jiān)測體系 以變形監(jiān)測為主，結(jié)合應(yīng)力和強(qiáng)度監(jiān)測。 邊坡變形包括位移和應(yīng)變，位移是主要的，相應(yīng)地，應(yīng)力和強(qiáng)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(yīng)力監(jiān)測 其它監(jiān)測第2頁/共84頁邊坡工程監(jiān)測體系第3頁/共84頁8.38.3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(yīng)變，以位移監(jiān)測為主。第4頁/共84頁地面變形監(jiān)測簡易監(jiān)測法

2、儀器監(jiān)測法設(shè)站監(jiān)測法GPS監(jiān)測法遠(yuǎn)程監(jiān)測法地面變形監(jiān)測方法第5頁/共84頁簡易監(jiān)測法 當(dāng)坡體地表出現(xiàn)明顯的裂縫變形時(shí)，為了監(jiān)測坡體地表裂縫的變形活動(dòng)和發(fā)展情況，基于臨時(shí)性保障施工、生產(chǎn)、生活及交通運(yùn)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。 第6頁/共84頁儀器監(jiān)測法 對(duì)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(dòng)動(dòng)態(tài)，或者由于其工程或建筑的重要性，需要重點(diǎn)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(shí)施滑坡監(jiān)測。 第7頁/共84頁地面傾斜監(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

3、階段和變化規(guī)律?；碌乇碜冃蝺A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(dòng)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(dòng)方向的確定。 第8頁/共84頁設(shè)站觀測法 設(shè)站觀測法是在充分了解現(xiàn)場的工程地質(zhì)背景的基礎(chǔ) 上，在邊坡上設(shè)立變形觀測點(diǎn)，成線狀或網(wǎng)絡(luò)狀布置。 在變形影響范圍之外穩(wěn)定地點(diǎn)沒置固定觀測站， 用測量儀器(經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀， 測距儀、攝影儀及全站型電子速測儀、GPS接受機(jī)等)定期監(jiān)測變形區(qū)內(nèi)網(wǎng)點(diǎn)的三維(X 、Y 、Z) 位移變化的一種行之有效的監(jiān)測辦法。 水平位移監(jiān)測設(shè)經(jīng)緯網(wǎng)、沉降監(jiān)測設(shè)水準(zhǔn)網(wǎng)。第9頁/共84頁主要設(shè)站監(jiān)測方法 大地

4、測量法 GPS測量法 RS測量法 近景攝影測量法 激光全息測量法 激光散斑測量法 工點(diǎn)監(jiān)測 區(qū)域或路段監(jiān)測第10頁/共84頁大地測量法 常用的大地測量法主要有兩方向(或三方向)前方交會(huì)法、雙邊距離交會(huì)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 。 能確定邊坡地表變形范圍； 量程不受限制； 能觀測坡體的絕對(duì)位移量； 在滑坡發(fā)生劇滑時(shí)，監(jiān)測儀器設(shè)施不會(huì)因滑坡加速運(yùn)動(dòng)而損壞，監(jiān)測人員不必到滑坡體上，因此能保證滑坡監(jiān)測的連續(xù)性。第11頁/共84頁GPS監(jiān)測法 GPS系統(tǒng)通常由空間導(dǎo)航衛(wèi)星、地面控制站、GPS用戶定位設(shè)備和地面通信網(wǎng)等部分組成。 GPS的用戶設(shè)備簡稱GPS接收機(jī)

5、，由天線、接收機(jī)、信號(hào)處理器和顯示器組成。 監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控中心、網(wǎng)絡(luò)中繼站、現(xiàn)場分控站、GPS基準(zhǔn)站和移動(dòng)遠(yuǎn)端(或GPS流動(dòng)站)等部分組成。第12頁/共84頁遠(yuǎn)程監(jiān)測法 遠(yuǎn)距離無線傳輸是該方法最基本的特點(diǎn)，由于其自動(dòng)化程度高，可全天候連續(xù)觀測，故省時(shí)、省力和安全，是當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期邊坡工程監(jiān)測發(fā)展的方向。 同時(shí)，無線監(jiān)測也為我們進(jìn)行邊坡監(jiān)測提供了一個(gè)很好的途徑，通過無線監(jiān)測，我們可以真正的實(shí)現(xiàn)測試的多參數(shù)，是研究邊坡和建筑物穩(wěn)定性及活動(dòng)規(guī)律的有力工具。第13頁/共84頁GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)?4頁/共84頁地下變形監(jiān)測 地面變形與地下變形既有聯(lián)系又有區(qū)別，地下變形往往具有超前的變形特點(diǎn)和控制坡體

6、總體變形活動(dòng)動(dòng)態(tài)的規(guī)律。 對(duì)滑坡而言，由于其地形、地質(zhì)條件復(fù)雜，物質(zhì)組成不均，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度各異，往往地表變形和地下變形不盡一致。除了進(jìn)行滑坡地表變形監(jiān)測之外，還必須進(jìn)行滑坡地下變形監(jiān)測，了解滑坡地下變形的活動(dòng)狀態(tài)和變化規(guī)律，全面把握滑坡坡體的變形動(dòng)態(tài)過程。第15頁/共84頁主要地下變形監(jiān)測方法鉆孔測斜儀多點(diǎn)位移計(jì)多點(diǎn)沉降儀TDR監(jiān)測第16頁/共84頁鉆孔測斜儀第17頁/共84頁多點(diǎn)位移計(jì)第18頁/共84頁多點(diǎn)沉降儀第19頁/共84頁TDR監(jiān)測 TDR：時(shí)域反射 由TDR同軸電纜、電纜測試儀和數(shù)據(jù)記錄儀組成。 基本原理如同雷達(dá)，通過對(duì)同軸電纜激發(fā)一個(gè)電脈沖，遇到一個(gè)斷點(diǎn)或變形是將返回一個(gè)“跳躍”信號(hào)

7、。 變形位置、量級(jí)、速率可以較為準(zhǔn)確確定。第20頁/共84頁TDR實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)第21頁/共84頁結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測 在坡體變形活動(dòng)的過程中，位于坡體上的建筑物（包括橋梁、隧道、軌道、護(hù)坡、擋墻、側(cè)溝、天溝、截排水溝、盲溝、檢查井、抗滑工程結(jié)構(gòu)、以及工礦房屋建筑等），由于自身結(jié)構(gòu)剛度相對(duì)較大，它們往往對(duì)坡體變形的反映最為直接和敏感。 進(jìn)行結(jié)構(gòu)變形的監(jiān)測，可以輔助工程技術(shù)人員分析坡體變形性質(zhì)、規(guī)模和狀態(tài)，便于掌握變形的發(fā)生原因、穩(wěn)定程度及其發(fā)展趨勢。并且，可以為整治工程設(shè)計(jì)提供各種現(xiàn)場參考指標(biāo)。 我們經(jīng)常在滑坡勘察的過程中，在滑坡地表或地下變形監(jiān)測的同時(shí)，實(shí)施滑坡建筑物變形監(jiān)測。 第22頁/共8

8、4頁結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測 標(biāo)線尺量法 砂漿貼片法 位移計(jì) 收斂計(jì) 測縫計(jì)第23頁/共84頁砂漿貼片法第24頁/共84頁多點(diǎn)位移計(jì)第25頁/共84頁收斂計(jì)第26頁/共84頁測縫計(jì)第27頁/共84頁應(yīng)力監(jiān)測 坡體變形發(fā)生和發(fā)育的過程，其實(shí)際是坡體內(nèi)部巖土應(yīng)力變化和發(fā)展的過程。 為了深入了解坡體變形性質(zhì)、變形機(jī)制、穩(wěn)定程度和發(fā)展趨勢，在條件適當(dāng)和經(jīng)費(fèi)許可的情況下，可以考慮應(yīng)力監(jiān)測。 包括土中應(yīng)力監(jiān)測、接觸應(yīng)力監(jiān)測和結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測。 查明坡體內(nèi)部巖土與整治工程結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布、活動(dòng)狀態(tài)和發(fā)展規(guī)律。 第28頁/共84頁應(yīng)力監(jiān)測主要內(nèi)容 巖土應(yīng)力監(jiān)測：土中應(yīng)力、地應(yīng)力等。 接觸應(yīng)力監(jiān)測：巖土與結(jié)構(gòu)界面應(yīng)力監(jiān) 測、結(jié)構(gòu)

9、反力監(jiān)測等。 結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測：錨桿(索)軸向應(yīng)力監(jiān)測、混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測等。第29頁/共84頁巖土應(yīng)力監(jiān)測 監(jiān)測坡體內(nèi)部巖土的應(yīng)力變化動(dòng)態(tài)。通過土中應(yīng)力監(jiān)測，了解坡體應(yīng)力分布狀態(tài)，定量解析坡體變形破壞機(jī)制，幫助工程技術(shù)人員認(rèn)識(shí)坡體變形性質(zhì)和規(guī)模，準(zhǔn)確把握其穩(wěn)定程度和發(fā)展趨勢。第30頁/共84頁土中應(yīng)力監(jiān)測第31頁/共84頁地應(yīng)力監(jiān)測a：測量孔b：應(yīng)力解除孔c：測量元件d：被解除應(yīng)力的巖芯第32頁/共84頁接觸應(yīng)力監(jiān)測 了解巖土與結(jié)構(gòu)的相互作用動(dòng)態(tài)與規(guī)律。 結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)與分布規(guī)律，為工程設(shè)計(jì)奠定可靠的基礎(chǔ)。 反力狀態(tài)量測。第33頁/共84頁結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測 錨索應(yīng)力計(jì) 錨桿應(yīng)力計(jì) 鋼筋應(yīng)力計(jì) 混

10、凝土應(yīng)力計(jì)第34頁/共84頁錨索應(yīng)力計(jì)第35頁/共84頁錨桿應(yīng)力計(jì)第36頁/共84頁鋼筋應(yīng)力計(jì)第37頁/共84頁混凝土應(yīng)力計(jì)第38頁/共84頁其它監(jiān)測 地下水監(jiān)測：水位、水壓、流速、流向等。 氣象監(jiān)測：降雨量等。 特征量監(jiān)測：聲發(fā)射、地溫等。第39頁/共84頁地下水監(jiān)測 地下水是坡體變形發(fā)育、發(fā)展、或復(fù)活、破壞成災(zāi)的重要作用因素，特別是對(duì)于大型復(fù)雜的滑坡，其水文地質(zhì)條件則更為復(fù)雜。 對(duì)滑坡區(qū)地下水動(dòng)態(tài)進(jìn)行長期監(jiān)測，可以明確地下水活動(dòng)與滑坡滑動(dòng)的相關(guān)關(guān)系和作用規(guī)律，并可檢驗(yàn)各種排水工程的工程效果。 通過滑坡地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測，往往可以避免災(zāi)難性的滑坡事故的發(fā)生，如在滑坡急劇大滑之前，其地下水的水位和

11、水質(zhì)將會(huì)發(fā)生顯劇的變化，同時(shí)，滑坡前緣隨著滑坡趾部的前移將會(huì)流出大量的泥水，有些常年泉眼可能會(huì)變小或變干，有些干涸的泉水可能會(huì)重新出水、變濁。第40頁/共84頁地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測內(nèi)容 涌水量監(jiān)測 水位監(jiān)測 水溫監(jiān)測 水質(zhì)監(jiān)測 流速流向監(jiān)測 孔隙水壓力監(jiān)測第41頁/共84頁孔隙水壓監(jiān)測第42頁/共84頁氣象監(jiān)測（降雨量） 大氣降雨是邊坡變形破壞的主要觸發(fā)因素之一。 在每年雨季或雨季過后，常有大量的滑坡災(zāi)害發(fā)生和其它類型的坡體變形破壞，特別是在豐水年份或強(qiáng)暴雨期，滑坡災(zāi)害損失更為嚴(yán)重。 對(duì)潛在滑坡災(zāi)害發(fā)生區(qū)域或滑坡場地進(jìn)行降雨量監(jiān)測，可以更清楚地掌握滑坡災(zāi)害的發(fā)生機(jī)理、活動(dòng)狀態(tài)和發(fā)展趨勢，并為滑坡災(zāi)害

12、預(yù)警、預(yù)報(bào)服務(wù)。 第43頁/共84頁其它特征量監(jiān)測 聲發(fā)射監(jiān)測 地溫監(jiān)測第44頁/共84頁聲發(fā)射監(jiān)測 邊坡產(chǎn)生變形破壞是建立在坡體巖土或滑帶巖土破壞的基礎(chǔ)之上。巖土的破壞將產(chǎn)生地聲，即聲發(fā)射信號(hào)。 監(jiān)測坡體內(nèi)部巖土的聲發(fā)射參數(shù)，其目的在于探測坡體內(nèi)部巖土的破壞部位和破壞狀態(tài)，為邊坡穩(wěn)定性分析與判斷提供一種輔助手段和方法。 較適用于巖質(zhì)邊坡。 第45頁/共84頁巖體聲發(fā)射監(jiān)測儀第46頁/共84頁地溫監(jiān)測 地溫監(jiān)測是一種坡體地下內(nèi)調(diào)查方法。 測溫方法是利用含水巖土體的熱交換特性。 包括淺層地溫法及溫度檢層法。第47頁/共84頁第48頁/共84頁4.主要監(jiān)測技術(shù)方法大地測量法鉆孔測斜法第49頁/共8

13、4頁大地測量法1.布點(diǎn)與建網(wǎng)2.基線網(wǎng)建設(shè)3.誤差評(píng)估4.數(shù)據(jù)分析5.成果整理第50頁/共84頁測線布置 首先應(yīng)確定主要監(jiān)測的范圍 ，在該范圍內(nèi)按監(jiān)測方案的要求確定主要滑動(dòng)方向。 按主滑動(dòng)方向及滑動(dòng)面范圍確定測線， 然后選取典型斷面布置測線，再按測線布置相應(yīng)觀測點(diǎn)。 對(duì)于不同工程的邊坡，一般在布置測點(diǎn)時(shí)， 均有所不同。 突出重點(diǎn)，兼顧全面。第51頁/共84頁監(jiān)測網(wǎng)的形成 考慮平面及空間的展開布置，各個(gè)測線按一定規(guī)律形成監(jiān)測網(wǎng)。 監(jiān)測網(wǎng)的形成可一次完成，也可分階段按不同時(shí)期和不同要求形成。第52頁/共84頁局部加強(qiáng) 對(duì)于關(guān)鍵部位如可能形成滑動(dòng)帶、重點(diǎn)監(jiān)測部位和可疑點(diǎn)， 應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測工作， 在這些點(diǎn)

14、上加密測點(diǎn)。第53頁/共84頁設(shè)站監(jiān)測法第54頁/共84頁監(jiān)測的周期及頻率 對(duì)于不同類型、不同階段的邊坡， 根工程所處的階段和規(guī)模， 以及邊坡變形的速率等因素，邊坡變形監(jiān)測的周期及頻率有所不同， 應(yīng)視具體情況而定。第55頁/共84頁監(jiān)測的周期及頻率 坡體地表變形監(jiān)測密度，一般是根據(jù)坡體地表裂縫的變形快慢決定。 最初宜采用三天或一周監(jiān)測一次。 如果變形緩慢，則采用每隔一月或半月監(jiān)測一次。 如果變形進(jìn)入加速變形階段，則采取每天監(jiān)測一次。 如果變形進(jìn)一步加劇，或者由于結(jié)構(gòu)或工程的重要性及某些特殊目的和要求，尚需加密監(jiān)測，可以一天幾次定時(shí)監(jiān)測。 如果變形不明顯，則可一月、一季或半年監(jiān)測一次。第56頁/

15、共84頁資料整理第57頁/共84頁鉆孔測斜法 基本組成 工作原理 安裝技術(shù) 測試技術(shù) 資料整理 誤差分析第58頁/共84頁基本組成 鉆孔測斜儀由測斜管、傳感器、測讀儀三部分組成。 測斜管在監(jiān)測前埋設(shè)于要測的坡體內(nèi)，測斜管內(nèi)有四條十字型對(duì)稱分布的凹型導(dǎo)槽，作為測斜儀滑輪上下滑行軌道，測量時(shí)，使傳感器的導(dǎo)向滾輪卡在測斜管內(nèi)壁的導(dǎo)槽中，沿槽滾動(dòng)將傳感器放入測斜管，并由引出的導(dǎo)線將測得數(shù)據(jù)顯示在測讀儀上。第59頁/共84頁工作原理 測斜儀的原理是通過擺錘受重力作用來測傳感器與鉛垂線之間的傾角 ，進(jìn)而計(jì)算垂直位置各點(diǎn)的水平位移。 只有當(dāng)埋設(shè)好的測斜管的軸線是鉛垂線時(shí)，水平偏差才是對(duì)應(yīng)的水平位移值，但要將

16、測斜管的軸線埋設(shè)成鉛垂線幾乎是不可能的，測斜管埋設(shè)好后，總有一定的傾斜和撓曲。因此首次測量值只能作為基本值，其后將傳感器水平轉(zhuǎn)180，后所得測量值與首次測量值的水平偏差值才是各個(gè)測段的水平位移值。第60頁/共84頁原理示意圖第61頁/共84頁埋設(shè)技術(shù) 采用鉆具定位開孔，成孔偏斜度不允許1度，鉆孔應(yīng)鉆至下臥硬土層或基巖內(nèi)35m，若軟土層深厚難以進(jìn)入硬土層時(shí)，鉆孔至足夠深度不產(chǎn)生水平位移，視管底端的水平位移為零，作為固定端，否則導(dǎo)管頂端應(yīng)校正。 第一根導(dǎo)管管底用塑料板封死，用芯模將兩管槽對(duì)準(zhǔn)，涂抹粘合劑，固定接頭導(dǎo)管，減小槽口縱向扭曲。 將接裝好的測斜管平直地移向孔口，底端朝向孔口，用人力或機(jī)械拉

17、住兩根護(hù)繩索，對(duì)正施測的方向、均勻彎曲測斜管、繩索隨測斜管同步放到孔底。埋設(shè)孔較深，地面接成全管向鉆孔內(nèi)放置有困難時(shí)，可分段在地面接成，整體在孔口埋設(shè)時(shí)連接。 導(dǎo)管埋至預(yù)定深度后，校正導(dǎo)向槽的方向后，在導(dǎo)管與鉆孔壁之間用砂或小瓜子片填充。導(dǎo)管埋設(shè)完成后停留一段時(shí)間，使鉆孔中填土密實(shí)緊貼導(dǎo)管，進(jìn)行零點(diǎn)讀數(shù)測試，并測量管口高程。（考慮回填料的壓密過程，一般在安裝一月后量測初讀）第62頁/共84頁埋設(shè)安裝步驟1.在觀測的孔位處用測量方法確定其位置；2.在定位點(diǎn)安裝鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔；3.接長測斜管的方法分一次接成或連接成幾段，或逐節(jié)在孔口接成所需的長度；4.用經(jīng)緯儀或地質(zhì)羅盤校正導(dǎo)向槽的方向，使其對(duì)準(zhǔn)欲測

18、的方向；5.回填孔管間隙；6.進(jìn)行孔口保護(hù)；7.對(duì)已埋設(shè)測斜管初始位置的觀測，所測結(jié)果視為基準(zhǔn)值記人埋設(shè)記錄表。 鉆孔 測斜管安裝 回填 孔口保護(hù)第63頁/共84頁測斜管安裝示意圖第64頁/共84頁觀測方法 采用測斜儀觀測邊坡體內(nèi)部水平位移，每次觀測時(shí)，從測斜管底自下而上，用測斜儀測頭，每05 m 一個(gè)測點(diǎn)，逐次測量管軸線與鉛垂線的夾角，并記錄測點(diǎn)至管口的距離。 對(duì)于每次觀測，測斜儀測頭軸線誤差必須進(jìn)行修正。 對(duì)于垂直測斜管，同一方向的觀測應(yīng)正反各測一次，取其測值之差的平均值，以消除軸線的誤差，同一測點(diǎn)正反兩次測值之和的平均值為一常數(shù)。 國外有的測斜儀讀數(shù)儀自動(dòng)記錄每次正反觀測成果并進(jìn)行誤差修

19、正。第65頁/共84頁監(jiān)測周期 鉆孔深部位移監(jiān)測的監(jiān)測周期，一般要視坡體變形速度及其重要性而定。 一般為每月一次，雨季加密； 如果變形急劇、或者其穩(wěn)定與安全非常重要，應(yīng)加密監(jiān)測，可以至天監(jiān)測一次； 如果變形速度緩慢，則可至月監(jiān)測一次。 如果趨于穩(wěn)定，可以半年監(jiān)測一次，直至穩(wěn)定一至二年后停止監(jiān)測。 第66頁/共84頁資料整理 深度位移變化曲線 深度累計(jì)位移曲線 深度累計(jì)合位移曲線 孔囗或滑面位移歷時(shí)曲線 孔囗合位移矢量圖 測扭修正第67頁/共84頁深度位移變化及其累計(jì)曲線第68頁/共84頁位移及其矢量歷時(shí)曲線第69頁/共84頁孔口位移及其速度歷時(shí)曲線第70頁/共84頁扭轉(zhuǎn)修正第71頁/共84頁測斜儀的測量誤差 測斜儀的誤差可以分為偶然誤差和系統(tǒng)誤差。 Slo