第二章邊坡工程監(jiān)測

1、7 邊坡工程監(jiān)測7.1 邊坡監(jiān)測的目的和意義7.2 邊坡監(jiān)測的內(nèi)容和方法及儀器選型7.3 邊坡變形監(jiān)測7.4 邊坡應(yīng)力監(jiān)測7.5 邊坡地下水監(jiān)測 7.1 邊坡監(jiān)測的目的1、評價邊坡施工及其使用過程中邊坡的穩(wěn)定程度，并做出有關(guān)預(yù)報，為崩塌、滑坡的正確 分析評價、預(yù)測預(yù)報及治理工程等，提供可靠的資料和科學(xué)依據(jù)。2、為防治滑坡及可能的滑動和蠕動變形提供技術(shù)依據(jù)，預(yù)測和預(yù)報今后邊坡的位移、變形 的發(fā)展趨勢，通過監(jiān)測可對巖土體的時效特性進(jìn)行相關(guān)的研究。3、對已經(jīng)發(fā)生滑動破壞的邊坡和加固處理后的滑坡，監(jiān)測結(jié)果也是檢驗崩塌、滑坡分析評 價及滑坡處理工程效果的尺度。4、為進(jìn)行有關(guān)位移分析及數(shù)值模擬計算提供參數(shù)

2、。 7.2 邊坡監(jiān)測內(nèi)容和方法及儀器選型7.2.1 內(nèi)容主要包括：（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，監(jiān)測結(jié)果作為 指導(dǎo)施工、反饋設(shè)計的重要依據(jù)，是實施信息化施工的重要內(nèi)容。（ 2）、處治效果監(jiān)測是檢驗邊坡處治設(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）、動態(tài)長期監(jiān)測在防治工程竣工后， 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、長期監(jiān)測主要對一類邊坡防治工程進(jìn)行。在實際工作中邊坡監(jiān)測的具體內(nèi)容應(yīng)根據(jù)邊坡的等級、 地質(zhì)及支護(hù)結(jié)構(gòu)的特點進(jìn)行考慮， 通 常對于一類邊坡防

3、治工程， 建立地表和深部相結(jié)合的綜合立體監(jiān)測網(wǎng)， 并與長期監(jiān)測相結(jié)合； 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。7.2.2 邊坡工程監(jiān)測方法邊坡工程監(jiān)測主要采用簡易觀測法、 設(shè)站觀測法、 儀表觀測法和遠(yuǎn)程監(jiān)測法等四種類型。 通 過監(jiān)測， 深入了解邊坡的變形機理， 從而對地質(zhì)災(zāi)害防治和加固處理的反饋以及對工程的影 響等獲取有關(guān)信息， 通過監(jiān)測資料的分析得到邊坡變形的各種特征信息， 分析其動態(tài)變化規(guī) 律，預(yù)測邊坡工程可能發(fā)生的破壞，為防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。? 簡易觀測法通過人工觀測邊坡工

4、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。簡易觀測法對于發(fā)生病害的邊坡進(jìn)行觀測較為適合? 設(shè)站觀測法 設(shè)站觀測法是指在充分了解工程場區(qū)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 （成線狀、格網(wǎng)狀等） ，在變形區(qū)

5、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、攝影儀及全站型電子速測儀、 GPS 接收機等）定期監(jiān)測變形區(qū)內(nèi) 網(wǎng)點的三維（X、Y、Z）位移變化的一種行之有效的監(jiān)測方法。設(shè)站觀測法主要包括以下三種方法（ 1）大地測量法（ 2）近景攝影測量法（3）GPS （全球定位系統(tǒng)）測量法三種方法的優(yōu)缺點比較大地測量法優(yōu)點 1）能確定邊坡地表變形范圍； 2）量程不受限制； 3）能觀測到邊坡體的絕對位移量。 缺點受到地形通視條件限制和氣象條件的影響，工作量大，周期長，連續(xù)觀測能力較差。近景攝影測量法優(yōu)點 1）其周期性重復(fù)攝影方便； 2）外業(yè)省時省力； 3）可同時測定多點在某一瞬間的空

6、間 位置，像片資料可隨時進(jìn)行比較。缺點在觀測的絕對精度方面還不及某些傳統(tǒng)的測量方法GPS 測量法優(yōu)點優(yōu)點： 1）觀測點之間無需通視，選點方便； 2）觀測不受天氣條件的限制； 3）觀測點 的三維坐標(biāo)可以同時測定，對于運動的觀測點能精確測出它的速度；4）測量精度高缺點GPS接收機價格較昂貴? 儀表觀測法 儀表觀測法是指用精密儀器儀表對變形斜坡進(jìn)行地表及深部的位移、傾斜（沉降）動態(tài)，裂縫相對張、閉、沉、錯變化及地聲、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。電子儀 表觀測的內(nèi)容，基本上能實現(xiàn)連續(xù)觀測，自動采集、存儲、打印和顯示觀測數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)距離無 線傳輸是該方法最基本的特點， 由于其自動化程度高，可全

7、天候連續(xù)觀測， 故省時、省力和 安全，是當(dāng)前和今后一個時期滑坡監(jiān)測發(fā)展的方向。7.2.3 邊坡監(jiān)測項目的選定及儀器的選型7.2.3.1 監(jiān)測項目的選定邊坡監(jiān)測項目及其適用范圍：（ 1）大地測量水平變形、垂直變形監(jiān)測對邊坡和滑坡及其不同階段都可適用。（2）正、倒垂線法一般只適用于重大的人工邊坡工程。（3）表面傾斜監(jiān)測一般適合于邊坡施工期和滑坡整治期監(jiān)測。（4）地表裂縫包括斷層、裂縫、層面的監(jiān)測等。（5）鉆孔深部位移監(jiān)測，包括測水平位移的鉆孔測斜儀法和測孔軸向位移的多點位移 計法，對邊坡和滑坡及其不同階段都可適用。（6）爆破影響監(jiān)測。（7）滲流滲壓監(jiān)測，是邊（滑）坡重要監(jiān)測項目。（8）雨量與江河水

8、位監(jiān)測（ 9）松動范圍監(jiān)測。（ 10）加固效果監(jiān)測。（11）巡視檢查。7.2.3.2 監(jiān)測儀器的選型一、儀器選型的原則1）可靠、適用。2）具有工程所要的精度、量程、直線性和重復(fù)性。3）施工期安全監(jiān)測儀器應(yīng)力求結(jié)構(gòu)、安裝和操作簡單，價格便宜。4）兼顧自動化監(jiān)測的需要。5）儀器類型宜盡量單一。6）綜合比較。二、儀器的選擇 根據(jù)檢測內(nèi)容的不同選擇不同的儀器具體如下：A、變形監(jiān)測經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀、垂線坐標(biāo)儀、表面傾斜儀、測縫計、收斂計等B、爆破影響監(jiān)測低頻儀器地震檢波器等C、滲流滲壓監(jiān)測滲壓計測量、量水堰D 、雨量監(jiān)測 雨量監(jiān)測可采用雨量計或采用附近水文站的實測資料。E、河水位監(jiān)測江河水位的監(jiān)測可采用水

9、位自測，或向附近的水文站索取所需資料。F、松動范圍的監(jiān)測松動范圍一般采用聲波儀配換能器檢測 7.3 邊坡變形監(jiān)測7.3.1 地面變形監(jiān)測地面變形監(jiān)測是邊坡監(jiān)測中的常規(guī)監(jiān)測項目，通常應(yīng)用的儀器有兩類：一是大地測量（精度高的）儀器，如紅外儀、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、全站儀、 GPS 等， 二是專門用于邊坡變形監(jiān)測的設(shè)備， 如裂縫計、 鋼帶和標(biāo)樁、 地面位移伸長計和全 自動無線邊坡監(jiān)測系統(tǒng)、光纖應(yīng)變監(jiān)測系統(tǒng)等。地面變形監(jiān)測主要采用邊坡工程監(jiān)測方法中的設(shè)站觀測法和儀表觀測法，包括：1 ） 、大地測量法 大地測量法是在變形邊坡地區(qū)設(shè)置觀測樁、 站、網(wǎng)，在變形邊坡以外的穩(wěn)定地段設(shè) 置固定站進(jìn)行觀測。一般采用十字形

10、觀測網(wǎng)、放射形觀測網(wǎng)、方格形觀測網(wǎng)等 。2）、攝影測量法 攝影測量法是用地面攝影經(jīng)緯儀， 在不同的時間內(nèi)， 對邊坡進(jìn)行攝影測量， 適用于大 面積邊坡的移動測量。優(yōu)點是： 它測量的不是邊坡上個別觀測點的移動，而是整個觀測視野內(nèi)邊坡上所有點的移動。對人員不能到達(dá)的地方也能測量。攝影測量精度主要取決于 y 距（又稱縱距）及攝影經(jīng)緯儀的焦距。一般來說 ，縱 距越小，精度越高，焦距越長，精度越高。3）、測量機器人監(jiān)測系統(tǒng) 機器人監(jiān)測系統(tǒng)，具有自動識別目標(biāo)的ATR（ Automatic Target Recognition ）功能，能自動搜索、照準(zhǔn)目標(biāo)，實現(xiàn)角度、距離的全自動化測量，從而改進(jìn)傳統(tǒng)的變形監(jiān)測

11、方法、完善傳 統(tǒng)的變形監(jiān)測理論、減輕勞動工作強度等。4）、自動化監(jiān)測網(wǎng)（ 3S 技術(shù)）3S 技術(shù)即地理信息系統(tǒng)（ Geography Information System ，GIS ）、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（ GlobalPositioning System , GPS）和遙感遙測系統(tǒng)（ Remote Sensing, RS）5 ）、光纖應(yīng)變監(jiān)測系統(tǒng)光纖應(yīng)變監(jiān)測系統(tǒng), 按光的載體可分為基于拉曼散射的分布式光纖檢測系統(tǒng)、 基于瑞利散射 的分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)和基于布里淵散射的分布式光纖檢測系統(tǒng)（BOTDR ）等三種形式光纖應(yīng)變監(jiān)測技術(shù)在邊坡監(jiān)測中的應(yīng)用BOTDR 技術(shù)主要用于長距離分布式監(jiān)測如大型堤防

12、工程、庫岸邊坡及大型露天采場邊坡等 的監(jiān)測。FBG 技術(shù)用于測點處的應(yīng)變高速實時地監(jiān)測 和地震引起往復(fù)位移監(jiān)測。BOCDA 技術(shù)用于距離分辨率要求更高的工程監(jiān)測。 如橋梁的監(jiān)測等。7.3.2 邊坡表面裂縫量測山坡和建筑物（擋土墻、房屋、水溝、路面等）上的裂縫是滑坡變形最明顯的標(biāo)志。對這些 裂縫進(jìn)行監(jiān)測是最簡單易行又最直接的監(jiān)測, 在整個監(jiān)測系統(tǒng)中是首先要采用的。 其監(jiān)測的 主要方法如下：1、簡易監(jiān)測法2 、垂球法3 、建筑物裂縫貼片監(jiān)測4 、滑坡裂縫和位移監(jiān)測7.3.3 邊坡巖體表面移動的觀測測量裝置主要有：簡易裝置、地面伸長計、鋼繩伸長計等 簡易裝置是指在邊坡表面上觀測巖體移動的簡單的測量工

13、具， 一般不需要特殊的儀器設(shè)備，可以在位移地點進(jìn)行觀測，直接找出量測數(shù)據(jù)或經(jīng)過簡單計算后得出測量的結(jié)果。7.3.4 邊坡深部位移和滑動面監(jiān)測一、 簡單地下位移監(jiān)測（1）塑料管鋼棒觀測法（2）變形井監(jiān)測（3）剪切帶變形井觀測剪切帶二、 應(yīng)變管監(jiān)測應(yīng)變管是將電阻應(yīng)變片粘貼于硬質(zhì)聚氯乙烯管或金屬管上， 埋入鉆孔中， 管外充填密實， 管 隨滑坡位移而變形， 電阻應(yīng)變片的電阻值也跟著變化， 由此分析判斷出地下位移和滑動面的優(yōu)點：操作容易，造價低，測定儀器不復(fù)雜。用該方法的關(guān)鍵是貼片工藝和防潮，在孔 中有水時使用壽命有限。缺點：不易直接測出位移值。 日本最早將應(yīng)變管用于監(jiān)測滑坡的地下位移和滑動面位置。三、

14、固定式鉆孔測斜儀監(jiān)測從 20 世紀(jì) 50 年代開始人們就著手研制測斜儀， 通過放入鉆孔中測定土體的側(cè)向位移， 先后 出現(xiàn)過多種形式， 目前較多采用的有三種， 包括惠斯登電橋擺錘式、 應(yīng)變計式與加速度計式 三種，一個探頭測一個平面方向的變化，對于雙軸情況采用兩個探頭。四、鉆孔伸長計監(jiān)測鉆孔內(nèi)測量巖體移動時， 常采用鉆孔伸長計測量鉆孔軸向的位移量。 伸長計既可用來進(jìn)行巖 體淺部的位移量測，也可用來進(jìn)行巖體深部的位移量測。五、活動式測斜儀監(jiān)測 鉆孔傾斜儀運用到邊坡工程中的時間不長， 它是測量垂直鉆孔內(nèi)測點相對于孔底的位移 （鉆 孔徑向）。觀測儀器一般穩(wěn)定可靠，測量深度可達(dá)百米且能連續(xù)測出鉆孔不同深度

15、的相對位 移的大小和方向。 因此， 這類儀器是觀測巖體深部位移、 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(jìn)行巖土深層位移觀測。7.3.5 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(jìn)行預(yù)報、 預(yù)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(jìn)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

16、坡變形量測數(shù)據(jù)的預(yù)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(yù)測可能出現(xiàn)的邊坡破 壞，建立預(yù)測模型。相應(yīng)內(nèi)容參考第二章及其他有關(guān)書籍。 7.4 邊坡應(yīng)力監(jiān)測邊坡處治監(jiān)測中的應(yīng)力監(jiān)測包括：1、邊坡內(nèi)部應(yīng)力監(jiān)測、2、支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測、3、錨桿（索）預(yù)應(yīng)力監(jiān)測。1 、邊坡內(nèi)部應(yīng)力測試 坡內(nèi)部應(yīng)力監(jiān)測可通過壓力盒量測滑帶承重阻滑受力和支擋結(jié)構(gòu) （如抗滑樁等） 受力， 以了 解邊坡體傳遞給支擋工程的壓力以及支護(hù)結(jié)構(gòu)的可靠性。值得注意的是埋設(shè)接觸不良可使壓力盒失效或測值很小 ，以及壓力盒的性能好壞，直 接影響壓力測量值的可靠性和精確度。2 、巖石邊坡地應(yīng)力監(jiān)測 邊坡

17、地應(yīng)力監(jiān)測主要是針對大型巖石邊坡工程， 為了了解邊坡地應(yīng)力或在施工過程中地應(yīng)力 變化而進(jìn)行的一項重要監(jiān)測工作。地應(yīng)力監(jiān)測包括絕對應(yīng)力測量和地應(yīng)力變化監(jiān)測。3 、邊坡錨固應(yīng)力測試錨固應(yīng)力測試主要包括：1 錨桿軸力的量測2 對預(yù)應(yīng)力錨索應(yīng)力監(jiān)測3 對于絕對應(yīng)力測量4 對于地應(yīng)力變化監(jiān)測錨桿軸力量測錨桿軸力量測的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。 7.5 邊坡地下水監(jiān)測地下水是邊坡失穩(wěn)的主要誘發(fā)因素， 對邊坡工程而言， 地下水動態(tài)監(jiān)測也是一項重要的監(jiān)測 內(nèi)容， 特別是對于地下水豐富的邊坡， 應(yīng)特別引起重視。 地下水動態(tài)監(jiān)測以了解

18、地下水位為 主，根據(jù)工程要求，可進(jìn)行地下水孔隙水壓力、揚壓力、動水壓力、地下水水質(zhì)監(jiān)測等。一、 地下水位監(jiān)測我國在 20 世紀(jì) 90 年代初成功研制了 WLT-1020 地下水位動態(tài)監(jiān)測儀（下圖） ，后又經(jīng)過兩 次改進(jìn)，現(xiàn)在性能已日臻完善。該儀器能對地下水水位和水溫動態(tài)變化進(jìn)行長期自動監(jiān)測， 亦能監(jiān)測河流和水庫的水位變化， 并能對各種塔罐內(nèi)的液位和溫度自動監(jiān)測， 廣泛應(yīng)用于水 文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測預(yù)報、環(huán)境保護(hù)、水資源管理、地?zé)衢_采井監(jiān)測、水利、 礦區(qū)水文等領(lǐng)域。二、孔隙水壓力監(jiān)測 在邊坡工程中的孔隙水壓力是評價和預(yù)測邊坡穩(wěn)定性得一個重要因素， 因此需要在現(xiàn)場埋設(shè) 儀器進(jìn)行觀測。 目前監(jiān)測孔隙水壓力主要采用孔隙水壓力監(jiān)測儀， 根據(jù)測試原理可分為四類： （1）液壓式