邊坡工程處治技術(shù) 邊坡工程監(jiān)測(cè)

1、第11章邊坡工程監(jiān)測(cè)§11.1概 述§1 1.1.1邊坡工程監(jiān)測(cè)的意義 從巖土力學(xué)的角度來(lái)看，邊坡處治是通過(guò)某種結(jié)構(gòu)人為給邊坡巖土體施加一個(gè)外力作用或者通過(guò)人為改善原有邊坡的環(huán)境，最終使其達(dá)到一定的力學(xué)平衡狀態(tài)。但由于邊坡內(nèi)部巖土力學(xué)作用的復(fù)雜性，從地質(zhì)勘察到處治設(shè)計(jì)均不可能完全考慮邊坡內(nèi)部的真實(shí)力學(xué)效應(yīng)，我們的設(shè)計(jì)都是在很大程度的簡(jiǎn)化計(jì)算上進(jìn)行的。為了反映邊坡巖土真實(shí)力學(xué)效應(yīng)、檢驗(yàn)設(shè)計(jì)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(cè)具有極其重要的意義。 邊坡處治監(jiān)測(cè)的主要任務(wù)就是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)施工、確保安全，通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反演分析邊坡的內(nèi)部力學(xué)作用，同時(shí)積累豐富的資料作為其

2、他邊坡設(shè)計(jì)和施工的參考資料。邊坡工程監(jiān)測(cè)的作用在于： (1)為邊坡設(shè)計(jì)提供必要的巖土工程和水文地質(zhì)等技術(shù)資料。 (2)邊坡監(jiān)測(cè)可獲得更充分的地質(zhì)資料(應(yīng)用側(cè)斜儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)和無(wú)線(xiàn)邊坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)等)和邊坡發(fā)展的動(dòng)態(tài)，從而圈定可疑邊坡的不穩(wěn)定區(qū)段。 (3)通過(guò)邊坡監(jiān)測(cè)，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，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)。 (4)通過(guò)對(duì)邊坡加固工程的監(jiān)測(cè)，評(píng)價(jià)治理措施的質(zhì)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(cè)是邊坡研究工作中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種先進(jìn)的監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備、監(jiān)測(cè)方法和監(jiān)測(cè)手段的不斷更新，

3、使邊坡監(jiān)測(cè)工作的水平正在不斷地提高。 §11.1.2邊坡工程監(jiān)測(cè)的內(nèi)容與方法 邊坡處治監(jiān)測(cè)包括施工安全監(jiān)測(cè)、處治效果監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。一般以施工安全監(jiān)測(cè)和處治效果監(jiān)測(cè)為主。 施工安全監(jiān)測(cè)是在施工期對(duì)邊坡的位移、應(yīng)力、地下水等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果作為指導(dǎo)施工、反饋設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，是實(shí)施信息化施工的重要內(nèi)容。施工安全監(jiān)測(cè)將對(duì)邊坡體進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以了解由于工程擾動(dòng)等因素對(duì)邊坡體的影響，及時(shí)地指導(dǎo)工程實(shí)施、調(diào)整工程部署、安排施工進(jìn)度等。在進(jìn)行施工安全監(jiān)測(cè)時(shí)，測(cè)點(diǎn)布置在邊坡體穩(wěn)定性差，或工程擾動(dòng)大的部位，力求形成完整的剖面，采用多種手段互相驗(yàn)證和補(bǔ)充。邊坡施工安全監(jiān)測(cè)包括地面變形監(jiān)測(cè)、地表裂縫

4、監(jiān)測(cè)、滑動(dòng)深部位移監(jiān)測(cè)、地下水位監(jiān)測(cè)、孔隙水壓力監(jiān)測(cè)、地應(yīng)力監(jiān)測(cè)等內(nèi)容。施工安全監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)采集原則上采用24h自動(dòng)實(shí)時(shí)觀(guān)測(cè)方式進(jìn)行，以使監(jiān)測(cè)信息能及時(shí)地反映邊坡體變形破壞特征，供有關(guān)方面作出決斷。如果邊坡穩(wěn)定性好，工程擾動(dòng)小，可采用824h觀(guān)測(cè)一次的方式進(jìn)行。 邊坡處治效果監(jiān)測(cè)是檢驗(yàn)邊坡處治設(shè)計(jì)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(duì)實(shí)施的工程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，例如，監(jiān)測(cè)預(yù)應(yīng)力錨索應(yīng)力值的變化、抗滑樁的變形和土壓力、排水系統(tǒng)的過(guò)流能力等，以直接了解工程實(shí)施效果。通常結(jié)合施工安全和長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)進(jìn)行，以了解工程實(shí)施后，邊坡體的變化特征，為工程的竣工驗(yàn)收提

5、供科學(xué)依據(jù)。邊坡處治效果監(jiān)測(cè)時(shí)間長(zhǎng)度一般要求不少于一年，數(shù)據(jù)采集時(shí)間間隔一般為710天，在外界擾動(dòng)較大時(shí)，如暴雨期間，可加密觀(guān)測(cè)次數(shù)。 邊坡長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)將在防治工程竣工后，對(duì)邊坡體進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，了解邊坡體穩(wěn)定性變化特征。長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)主要對(duì)一類(lèi)邊坡防治工程進(jìn)行。邊坡長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)一般沿邊坡主剖面進(jìn)行，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置少于施工安全監(jiān)測(cè)和防治效果監(jiān)測(cè)；監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要包括滑帶深部位移監(jiān)測(cè)、地下水位監(jiān)測(cè)和地面變形監(jiān)測(cè)。數(shù)據(jù)采集時(shí)間間隔一般為l015天。 邊坡監(jiān)測(cè)的具體內(nèi)容應(yīng)根據(jù)邊坡的等級(jí)、地質(zhì)及支護(hù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)進(jìn)行考慮，通常對(duì)于一類(lèi)邊坡防治工程，建立地表和深部相結(jié)合的綜合立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)，并與長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)相結(jié)臺(tái)；對(duì)于二類(lèi)邊坡防治工程；

6、在施工期間建立安全監(jiān)測(cè)和防治效果監(jiān)測(cè)點(diǎn)，同時(shí)建立以群測(cè)為主的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)點(diǎn)；對(duì)于三類(lèi)邊坡防治工程，建立群測(cè)為主的簡(jiǎn)易長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)點(diǎn)。 邊坡監(jiān)測(cè)方法一般包括：地表大地變形監(jiān)測(cè)、地表裂縫位錯(cuò)監(jiān)測(cè)、地面傾斜監(jiān)測(cè)、裂縫多點(diǎn)位移監(jiān)測(cè)、邊坡深部位移監(jiān)測(cè)、地下水監(jiān)測(cè)、孔隙水壓力監(jiān)測(cè)、邊坡地應(yīng)力監(jiān)測(cè)等。表ll.1為邊坡工程監(jiān)測(cè)項(xiàng)目表。邊坡工程監(jiān)測(cè)項(xiàng)目表 表ll.1 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目 測(cè)試內(nèi)容 測(cè)點(diǎn)布置 方法與工具 變形監(jiān)測(cè)地表大地變形、地表裂縫位錯(cuò)、邊坡深部位移、支護(hù)結(jié)構(gòu)變形邊坡表面、裂縫、滑帶、支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部經(jīng)緯儀、全站儀、GPS、伸縮儀、位錯(cuò)計(jì)、鉆孔傾斜儀、多點(diǎn)位移計(jì)、應(yīng)變儀等 應(yīng)力監(jiān)測(cè)邊坡地應(yīng)力、錨桿(索)拉力、支護(hù)結(jié)構(gòu)

7、應(yīng)力邊坡內(nèi)部、外錨頭、錨桿主筋、結(jié)構(gòu)應(yīng)力最大處壓力傳感器、錨索測(cè)力計(jì)、壓力盒、鋼筋計(jì)等地下水監(jiān)測(cè)孔隙水壓力、揚(yáng)壓力、動(dòng)水壓力、地下水水質(zhì)、地下水、滲水與降雨關(guān)系以及降雨、洪水與時(shí)間關(guān)系出水點(diǎn)、鉆孔、滑體與滑面孔隙水壓力儀、抽水試驗(yàn)、水化學(xué)分析等 §11.1.3邊坡工程監(jiān)測(cè)計(jì)劃與實(shí)施 邊坡處治監(jiān)測(cè)計(jì)劃應(yīng)綜合施工、地質(zhì)、測(cè)試等方面的要求，由設(shè)計(jì)人員完成。量測(cè)計(jì)劃應(yīng)根據(jù)邊坡地質(zhì)地形條件、支護(hù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型和參數(shù)、施工方法和其他有關(guān)條件制定。監(jiān)測(cè)計(jì)劃一般應(yīng)包括下列內(nèi)容： (1)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、方法及測(cè)點(diǎn)或測(cè)網(wǎng)的選定，測(cè)點(diǎn)位置、量測(cè)頻率，量測(cè)儀器和元件的選定及其精度和率定方法，測(cè)點(diǎn)埋設(shè)時(shí)間等。 (2)量測(cè)

8、數(shù)據(jù)的記錄格式，表達(dá)量測(cè)結(jié)果的格式，量測(cè)精度確認(rèn)的方法。 (3)量測(cè)數(shù)據(jù)的處理方法。 (4)量測(cè)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(cè)值預(yù)測(cè)最終量測(cè)值的方法，綜合判斷邊坡穩(wěn)定的依據(jù)。 (6)量測(cè)管理方法及異常情況對(duì)策。(7)利用反饋信息修正設(shè)計(jì)的方法。(8)傳感器埋設(shè)設(shè)計(jì)。(9)固定元件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和測(cè)試元件的附件設(shè)計(jì)。(10)測(cè)網(wǎng)布置圖和文字說(shuō)明。(11)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。計(jì)劃實(shí)施須解決如下三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：(1)獲得滿(mǎn)足精度要求和可信賴(lài)的監(jiān)測(cè)信息。(2)正確進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性預(yù)測(cè)。(3)建立管理體制和相應(yīng)管理基準(zhǔn)，進(jìn)行日常量測(cè)管理。§11.1.4邊坡工程監(jiān)測(cè)的基本要求 邊坡監(jiān)

9、測(cè)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(dòng)態(tài)，同時(shí)必須考慮到儀器維護(hù)方便和節(jié)省投資。由于邊坡所處的環(huán)境惡劣，對(duì)所選儀器應(yīng)遵循以下原則： (1)儀器的可靠性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性好； (2)儀器有能與邊坡體變形相適應(yīng)的足夠的量測(cè)精度； (3)儀器對(duì)施工安全監(jiān)測(cè)和防治效果監(jiān)測(cè)精度和靈敏度較高； (4)儀器在長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)中具有防風(fēng)、防雨、防潮、防震、防雷等與環(huán)境相適應(yīng)的性能； (5)邊坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括儀器埋設(shè)、數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和傳輸、數(shù)據(jù)處埋、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)等； (6)所采用的監(jiān)測(cè)儀器必須經(jīng)過(guò)國(guó)家有關(guān)計(jì)量部門(mén)標(biāo)定，并具有相應(yīng)的質(zhì)檢報(bào)告； (7)邊坡監(jiān)測(cè)應(yīng)采用先進(jìn)的方法和技術(shù)，同時(shí)應(yīng)與群測(cè)群防相結(jié)合； (8)監(jiān)測(cè)

10、數(shù)據(jù)的采集盡可能采用自動(dòng)化方式，數(shù)據(jù)處理須在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，包括建立監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)和圖形處理系統(tǒng)、趨勢(shì)預(yù)報(bào)模型、險(xiǎn)情預(yù)警系統(tǒng)等； (9)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)須提供邊坡體險(xiǎn)情預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)。并在施工過(guò)程中逐步加以完善。監(jiān)測(cè)方須半月或l月一次定期向建設(shè)單位、監(jiān)理方、設(shè)計(jì)方和施工方提交監(jiān)測(cè)報(bào)告，必要時(shí)，可提交實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。§11.2邊坡的變形監(jiān)測(cè) 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(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的變形發(fā)展期。通過(guò)對(duì)邊坡巖土的體的變形量測(cè)，不但可以預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)邊坡的失穩(wěn)滑動(dòng)，同時(shí)運(yùn)用變形的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律檢驗(yàn)邊坡的處治設(shè)計(jì)的正確性。邊坡變形監(jiān)測(cè)包括地表大地變形監(jiān)測(cè)、地表裂縫位錯(cuò)位移監(jiān)測(cè)、地面傾斜監(jiān)測(cè)、裂縫

11、多點(diǎn)位移監(jiān)測(cè)、邊坡深部位移監(jiān)測(cè)等項(xiàng)目?jī)?nèi)容。對(duì)于實(shí)際工程應(yīng)根據(jù)邊坡具體情況設(shè)計(jì)位移監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和測(cè)點(diǎn)。 §11.2.1地表大地變形量測(cè) 地表大地變形監(jiān)測(cè)是邊坡監(jiān)測(cè)中常用的方法。地表位移監(jiān)測(cè)則是在穩(wěn)定的地段測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)(基準(zhǔn)點(diǎn))，在被測(cè)量的地段上設(shè)置若干個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)(觀(guān)測(cè)標(biāo)樁)或設(shè)置有傳感器的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，用儀器定期監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)的位移變化或用無(wú)線(xiàn)邊坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 地表位移監(jiān)測(cè)通常應(yīng)用的儀器有兩類(lèi)：一是大地測(cè)量(精度高的)儀器，如紅外儀、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、全站儀、GPS等，這類(lèi)儀器只能定期的監(jiān)測(cè)地表位移，不能連續(xù)監(jiān)測(cè)地表位移變化。當(dāng)?shù)乇砻黠@出現(xiàn)裂隙及地表位移速度加快時(shí)，使用大地測(cè)量?jī)x器定期測(cè)量顯然滿(mǎn)

12、足不了工程需要，這時(shí)應(yīng)采用能連續(xù)監(jiān)測(cè)的設(shè)備，如全自動(dòng)全天候的無(wú)線(xiàn)邊坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。二是專(zhuān)門(mén)用于邊坡變形監(jiān)測(cè)的設(shè)備：如裂縫計(jì)、鋼帶和標(biāo)樁、地表位移伸長(zhǎng)計(jì)和全自動(dòng)無(wú)線(xiàn)邊坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。 測(cè)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(diǎn)位誤差要求不超過(guò)±2.65.4mm，水準(zhǔn)測(cè)量每公里中誤差±1.01.5mm。對(duì)于土質(zhì)邊坡，精度可適當(dāng)降低，但要求水準(zhǔn)測(cè)量每公里中誤差不超過(guò)±3.0mm。邊坡地表變形觀(guān)測(cè)通?？梢圆捎檬纸徊婢W(wǎng)法，如圖ll.1a)所示，適用于滑體小、窄而長(zhǎng)，滑動(dòng)主軸位置明顯的邊坡；放射狀網(wǎng)法，如圖ll.1b)所示，適用于比較開(kāi)闊、范圍不大，在邊坡兩側(cè)或上、

13、下方有突出的山包能使測(cè)站通視全網(wǎng)的地形；任意觀(guān)測(cè)網(wǎng)法，如圖11.1c)所示，用于地形復(fù)雜的大型邊坡坡。 §11.2.2邊坡表面裂縫量測(cè) 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(hào)，因此這種裂縫一旦出現(xiàn)，必須對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)的內(nèi)容包括裂縫的拉開(kāi)速度和兩端擴(kuò)展情況，如果速度突然增大或裂縫外側(cè)巖土體出現(xiàn)顯著的垂直下降位移或轉(zhuǎn)動(dòng)，預(yù)示著邊坡即將失穩(wěn)破壞。 地表裂縫位錯(cuò)監(jiān)測(cè)可采用仲縮儀、位錯(cuò)計(jì)或千分卡直接量測(cè)。測(cè)量精度0.11.0mm。對(duì)于規(guī)模小、性質(zhì)簡(jiǎn)單的邊坡。在裂縫兩側(cè)設(shè)樁(圖11.2a)、設(shè)固定標(biāo)尺(圖11.2b)或在建筑物裂縫兩側(cè)貼片(圖ll.2c)等方法，

14、均可直接量得位移量。 對(duì)邊坡位移的觀(guān)測(cè)資料應(yīng)及時(shí)進(jìn)行整理和核對(duì)，并繪制邊坡觀(guān)測(cè)樁的升降高程、平面位移矢量圖，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(dòng)、滑帶變形、滑動(dòng)周界等，并預(yù)測(cè)邊坡的穩(wěn)定性。 §11.2.3邊坡深部位移量測(cè) 邊坡深部位移監(jiān)測(cè)是監(jiān)測(cè)邊坡體整體變形的重要方法，將指導(dǎo)防治工程的實(shí)施和效果檢驗(yàn)。傳統(tǒng)的地表測(cè)量具有范圍大、精度高等優(yōu)點(diǎn)；裂縫測(cè)量也因其直觀(guān)性強(qiáng)，方便適用等特點(diǎn)而廣泛使用，但它們都有一個(gè)無(wú)法克服的弱點(diǎn)，即它們不能測(cè)到邊坡巖土體內(nèi)部的蠕變，因而無(wú)法預(yù)知滑動(dòng)控制面。而深部位移測(cè)量能彌補(bǔ)這一缺陷，它可以了解邊坡深部，特別是滑帶的位移

15、情況。 邊坡巖土體內(nèi)部位移監(jiān)測(cè)手段較多，目前國(guó)內(nèi)使用較多的主要為鉆孔引伸儀和鉆孔傾斜儀兩大類(lèi)。鉆孔引伸儀(或鉆孔多點(diǎn)伸長(zhǎng)計(jì))是一種傳統(tǒng)的測(cè)定巖土體沿鉆孔軸向移動(dòng)的裝置，它適用于位移較大的滑體監(jiān)測(cè)。例如武漢巖土力學(xué)所研制的WRM3型多點(diǎn)伸長(zhǎng)計(jì)，這種儀器性能較穩(wěn)定，價(jià)格便宜，但鉆孔太深時(shí)不好安裝，且孔內(nèi)安裝較復(fù)雜；其最大的缺點(diǎn)就是不能準(zhǔn)確地確定滑動(dòng)面的位置。鉆孔引伸儀根據(jù)埋設(shè)情況可分埋設(shè)式和移動(dòng)式兩種；根據(jù)位移儀測(cè)試表的不同又可分為機(jī)械式和電阻式。埋設(shè)式多點(diǎn)位移計(jì)安裝在鉆孔內(nèi)以后就不再取出，由于埋設(shè)投資大，測(cè)量的點(diǎn)數(shù)有限，因此又出現(xiàn)了移動(dòng)式。有關(guān)多點(diǎn)位移計(jì)的詳細(xì)構(gòu)造和安裝使用可參閱有關(guān)書(shū)籍。 鉆孔

16、傾斜儀運(yùn)用到邊坡工程中的時(shí)間不長(zhǎng)，它是測(cè)量垂直鉆孔內(nèi)測(cè)點(diǎn)相對(duì)于孔底的位移(鉆孔徑向)。觀(guān)測(cè)儀器一般穩(wěn)定可靠，測(cè)量深度可達(dá)百米，且能連續(xù)測(cè)出鉆孔不同深度的相對(duì)位移的大小和方向。因此，這類(lèi)儀器是觀(guān)測(cè)巖土體深部位移、確定潛在滑動(dòng)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(cè)中得到廣泛采用。如大冶鐵礦邊坡、長(zhǎng)江新灘滑坡、黃臘石滑坡、鏈子崖巖體破壞等均運(yùn)用了此類(lèi)儀器進(jìn)行巖土深層位移觀(guān)測(cè)。 鉆孔傾斜儀由四大部件組成：測(cè)量探頭、傳輸電纜、讀數(shù)儀及測(cè)量導(dǎo)管，其結(jié)構(gòu)如圖11.3 所示。其工作原理是：利用儀器探頭內(nèi)的伺服加速度測(cè)量埋設(shè)于巖土體內(nèi)的導(dǎo)管沿孔深的斜率變化。由于它是自孔底向上逐點(diǎn)連續(xù)測(cè)量的，所

17、以，任意兩點(diǎn)之間斜率變化累積反映了這兩點(diǎn)之間的相互水平變位。通過(guò)定期重復(fù)測(cè)量可提供巖土體變形的大小和方向。根據(jù)位移一深度關(guān)系曲線(xiàn)隨時(shí)間的變化中可以很容易地找出滑動(dòng)面的位置，同時(shí)對(duì)滑移的位移大小及速率進(jìn)行估計(jì)。圖ll.4為一個(gè)典型的鉆孔傾斜儀成果曲線(xiàn)。從圖中可清楚地看到：在深度10.0 m 處變形加劇，可以斷定該處就是滑動(dòng)控制面。 鉆孔傾斜儀測(cè)量成功與否，很大程度上取決于導(dǎo)管的安裝質(zhì)量。導(dǎo)管的安裝包括鉆孔的形成、導(dǎo)管的吊裝以及回填灌漿。 鉆孔是實(shí)施傾斜儀測(cè)量的必要條件，鉆孔質(zhì)量將直接影響到安裝的質(zhì)量和后續(xù)測(cè)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(shí)，可采用套管護(hù)孔。鉆孔除應(yīng)

18、達(dá)到上述要求外，還必須穿過(guò)可能的滑動(dòng)面，進(jìn)入穩(wěn)定的巖層內(nèi)(因?yàn)殂@孔內(nèi)所有點(diǎn)的測(cè)量均是以孔底為參考點(diǎn)的，如果該點(diǎn)不是“不動(dòng)點(diǎn)”將導(dǎo)致整個(gè)測(cè)量結(jié)果的較大誤差)，一般要求進(jìn)入穩(wěn)定巖體的深度不應(yīng)小于56m。 成孔后，應(yīng)立即安裝測(cè)斜導(dǎo)管，安裝前應(yīng)檢驗(yàn)鉆孔是否滿(mǎn)足預(yù)定要求，尤其是在巖土體條件較差的地方更應(yīng)如此防止鉆孔內(nèi)某些部位可能發(fā)生塌落或其他問(wèn)題，導(dǎo)致測(cè)量導(dǎo)管不能達(dá)到預(yù)定的深度。測(cè)量導(dǎo)管一般是23m一根的鋁管或塑料管，在安裝過(guò)程中由操作人員逐根用接頭管鉚接并密封下放至孔底。當(dāng)孔深較大時(shí)，為保證安裝質(zhì)量，應(yīng)盡可能利用卷?yè)P(yáng)機(jī)吊裝以保證導(dǎo)管能以勻速下放至孔底。整個(gè)操作過(guò)程比較簡(jiǎn)單，但往往會(huì)因操作人員疏忽大意而

19、導(dǎo)致嚴(yán)重后果。一般，在吊裝過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題有：由于導(dǎo)管本身的質(zhì)量或運(yùn)輸過(guò)程中的擠壓造成導(dǎo)管端部變形，使得兩兩導(dǎo)管在接頭管內(nèi)不能對(duì)接(即相鄰兩導(dǎo)管緊靠)。粗心的操作人員往往會(huì)因?qū)永щy而放棄努力，而當(dāng)一部分導(dǎo)管進(jìn)入接頭管后就實(shí)施鉚接、密封。這樣做對(duì)深度不大的孔后果可能不致太嚴(yán)重，但當(dāng)孔深很大時(shí)，可能會(huì)因鉚釘承受過(guò)大的導(dǎo)管自重而被剪斷(對(duì)于完全對(duì)接的導(dǎo)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(méi)有完全對(duì)接，在導(dǎo)管內(nèi)壁兩導(dǎo)管間形成的凹槽可能會(huì)在以后測(cè)量時(shí)卡住測(cè)量探頭上的導(dǎo)輪。所以，應(yīng)盡量避免這種情況發(fā)生，通常的辦法是在地面逐根檢查。由于操作不細(xì)心，密封不嚴(yán)，致使回填灌漿時(shí)漿液滲進(jìn)導(dǎo)管

20、堵塞導(dǎo)槽甚至整個(gè)鉆孔，避免出現(xiàn)這一情況的唯一辦法是熟練、負(fù)責(zé)的操作。 導(dǎo)管全部吊裝完后，鉆孔與導(dǎo)管外壁之間的空隙必須回填灌漿保證導(dǎo)管與周?chē)鷰r體的變形一致。通常采用的辦法是回填水泥砂漿。對(duì)于巖體完整性較好的鉆孔，采用壓力泵灌漿效果無(wú)疑是最佳的，但當(dāng)巖體破碎、裂隙發(fā)育甚至與大裂隙或溶洞貫通時(shí)，可考慮使用無(wú)壓灌漿，即利用漿液自重回填整個(gè)鉆孔，但選擇這種方法灌漿時(shí)應(yīng)相當(dāng)謹(jǐn)慎；首先要保證漿液流至孔底，檢驗(yàn)漿液是否流至孔底或是否達(dá)到某個(gè)深度的辦法是在這些特定位置預(yù)設(shè)一些檢驗(yàn)裝置(例如根據(jù)水位計(jì)原理設(shè)計(jì)的某些簡(jiǎn)易裝置)。當(dāng)實(shí)施無(wú)壓灌漿漿液流失仍十分嚴(yán)重時(shí)，可考慮適當(dāng)調(diào)整水泥稠度，甚至往孔內(nèi)投放少許干砂做阻漏

21、層直至回填灌滿(mǎn)。 所有準(zhǔn)備工作完成后，便可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。由于鉆孔傾斜儀資料的整理都是相對(duì)于一組初始測(cè)值來(lái)進(jìn)行的，故初始值的建立相當(dāng)重要。一般應(yīng)在回填材料完全固結(jié)后讀數(shù)，而且最好是進(jìn)行多次讀數(shù)以建立一組可靠的基準(zhǔn)值。讀數(shù)的方法是：對(duì)每對(duì)導(dǎo)槽進(jìn)行正、反方向兩次讀數(shù)，這樣的讀數(shù)方法可檢查每點(diǎn)讀數(shù)的可靠性，當(dāng)兩次讀數(shù)的絕對(duì)值相等時(shí)，應(yīng)重新讀數(shù)以消除可能是記錄不準(zhǔn)帶來(lái)的誤差。從儀器上直接讀取的是一個(gè)電壓信號(hào)，然后根據(jù)系統(tǒng)提供的轉(zhuǎn)換關(guān)系得到各點(diǎn)的位移。逐點(diǎn)累加則可得到孔口表面處相對(duì)于孔底的位移。 在分析評(píng)價(jià)傾斜儀成果時(shí)，應(yīng)綜合地質(zhì)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(xiàn)上斜率突變處恰好與地

22、質(zhì)上的構(gòu)造相吻合時(shí)，可認(rèn)為該處即是滑坡的控制面，在分析位移隨時(shí)間的變化規(guī)律時(shí)地下水位資料及降雨資料也是應(yīng)加以考慮的。 測(cè)量位移與實(shí)際位移之間包含有一定的誤差，誤差的來(lái)源有兩個(gè)：一是儀器本身的誤差，這是用戶(hù)無(wú)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(shí)，人為地做了兩個(gè)假定：孔底是不動(dòng)的；導(dǎo)管橫斷面上兩對(duì)導(dǎo)槽的方位角沿深度是不變的，即導(dǎo)管沿孔深沒(méi)有扭轉(zhuǎn)。在大多數(shù)情況下這兩個(gè)條件是很難嚴(yán)格滿(mǎn)足的，雖然第一個(gè)條件可能通過(guò)加大孔深來(lái)滿(mǎn)足，但后一個(gè)條件往往很難滿(mǎn)足，尤其是在鉆孔很深時(shí)。有資料表明：對(duì)于鋁管，由于廠(chǎng)家的生產(chǎn)精度和現(xiàn)場(chǎng)安裝工藝等因素，導(dǎo)管在鉆孔內(nèi)的扭轉(zhuǎn)可達(dá)到lº3m。也就

23、是說(shuō)，實(shí)際上是導(dǎo)槽沿深度構(gòu)成的面并非平面而是一個(gè)空間扭曲面，因此，測(cè)量得到的每個(gè)點(diǎn)的位移實(shí)際上并非同一方向的位移。而根據(jù)假設(shè)將它們視為同一方向進(jìn)行不斷累加必然帶來(lái)誤差。消除這一誤差的辦法是利用測(cè)扭儀器測(cè)量各數(shù)據(jù)點(diǎn)處導(dǎo)槽的方位角；然后將用傾斜儀得到的各點(diǎn)位移按此方位角向預(yù)定坐標(biāo)平面投影；這樣處理得到的各點(diǎn)位移才是該平面的真實(shí)位移。這時(shí)，孔中表面點(diǎn)的位移大致上反映了該點(diǎn)的真正位移。 §11.2.4邊坡變形量測(cè)資料的處理與分析 邊坡的變形測(cè)量數(shù)據(jù)的處理與分析，是邊坡監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中一個(gè)重要的研究?jī)?nèi)容，可用于對(duì)邊坡未來(lái)的狀況進(jìn)行預(yù)報(bào)、預(yù)警。邊坡變形數(shù)據(jù)的處理可以分為兩個(gè)階段，一是對(duì)邊坡變形

24、監(jiān)測(cè)的原始數(shù)據(jù)的處理，該項(xiàng)處理主要是對(duì)邊坡變形測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行干擾消除，以獲取真實(shí)有效的邊坡變形數(shù)據(jù)，這一階段可以稱(chēng)作為邊坡變形量測(cè)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(yùn)用邊坡變形量測(cè)數(shù)據(jù)分析邊坡的穩(wěn)定性現(xiàn)狀，并預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的邊坡破壞，建立預(yù)測(cè)模型。 1)邊坡變形量測(cè)數(shù)據(jù)的預(yù)處理 在自然及人工邊坡的監(jiān)測(cè)中，各種監(jiān)測(cè)手段所測(cè)出的位移歷時(shí)曲線(xiàn)均不是標(biāo)準(zhǔn)的光滑型曲線(xiàn)。由于受到各種隨機(jī)因素的影響，例如測(cè)量誤差、開(kāi)挖爆破、氣候變化等，繪制的曲線(xiàn)往往具有不同程度的波動(dòng)、起伏和突變，多為振蕩型曲線(xiàn)，使觀(guān)測(cè)曲線(xiàn)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(cè)的數(shù)據(jù)受外界影響較大，使位移歷時(shí)

25、曲線(xiàn)的振蕩表現(xiàn)更為明顯。因此，去掉干擾部分，增強(qiáng)獲得的信息，使具突變效應(yīng)的曲線(xiàn)變?yōu)榈刃У墓饣€(xiàn)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(jìn)一步建立其失穩(wěn)的預(yù)報(bào)模型。目前在邊坡變形量測(cè)數(shù)據(jù)的預(yù)處理中較為有效的方法是采用濾波技術(shù)。 在繪制變形測(cè)點(diǎn)的位移歷時(shí)過(guò)程曲線(xiàn)中，反復(fù)運(yùn)用離散數(shù)據(jù)的鄰點(diǎn)中值作平滑處理，使原來(lái)的振蕩曲線(xiàn)變?yōu)楣饣€(xiàn)，而中值平滑處理就是取兩相鄰離散點(diǎn)之中點(diǎn)作為新的離散數(shù)據(jù)。如圖11.5所示，點(diǎn)l、2、3、4為點(diǎn)1、2、3、4、5中值平滑處理后得到的新點(diǎn)。 平滑濾波過(guò)程是先用每次監(jiān)測(cè)的原始值算出每次的絕對(duì)位移量，并作出時(shí)間一位移過(guò)程曲線(xiàn)，該曲線(xiàn)一般為振蕩曲線(xiàn)，然后對(duì)位移數(shù)據(jù)作

26、6次平滑處理后，可以獲得有規(guī)律的光滑曲線(xiàn)(如圖11 6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(shí)曲線(xiàn)為如圖11.7所示，分為三個(gè)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(shí)曲線(xiàn)由陡變緩。從曲線(xiàn)幾何上分析，曲線(xiàn)的切線(xiàn)由小變大。 第二階段為穩(wěn)定階段(BC段)，又稱(chēng)為邊坡等速變形階段；變形速率趨于常值，位移歷時(shí)曲線(xiàn)近似為一直線(xiàn)段。直線(xiàn)段切線(xiàn)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(chēng)加速變形階段；變形速率逐漸增大，位移歷時(shí)曲線(xiàn)由緩變陡，因此曲線(xiàn)反應(yīng)為加速變形狀態(tài)，同時(shí)亦可看出切線(xiàn)角隨速率的增

27、大而增大。 可以看出，位移歷時(shí)曲線(xiàn)切線(xiàn)角的增減可反應(yīng)速度的變化。若切線(xiàn)角不斷增大，說(shuō)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(xiàn)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(diǎn)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(shí)曲線(xiàn)上每個(gè)點(diǎn)的切線(xiàn)角分別算出，然后放在如圖ll.8所示的坐標(biāo)中。 縱坐標(biāo)為切線(xiàn)角，橫坐標(biāo)為時(shí)間。對(duì)這些離散點(diǎn)作一元線(xiàn)性回歸，求出能反映其變化趨勢(shì)的線(xiàn)性方程：=At+B(11.1)式中：切線(xiàn)角； A、B待定系數(shù)。 當(dāng)A<0時(shí)，上式為減函數(shù)，隨著t的增大，變小，變形處于減速狀態(tài)；當(dāng)A=0時(shí)，為一常數(shù)，

28、變形處于等速狀態(tài)；當(dāng)A>0時(shí)，上式為增函數(shù)，隨t的增大而增大，變形處于加速狀態(tài)。 A值由一元線(xiàn)性回歸中的最小二乘法得到：(11.2)式中：i時(shí)間序數(shù)，i=1，2，3，n； ti第i點(diǎn)的累計(jì)時(shí)間；各點(diǎn)累計(jì)時(shí)間的平均值；i濾波曲線(xiàn)上第i個(gè)點(diǎn)的切線(xiàn)角；各切線(xiàn)角的平均值。 3)邊坡變形的預(yù)測(cè)分析經(jīng)過(guò)濾波處理的變形觀(guān)測(cè)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(dòng)的定量預(yù)測(cè)。定量預(yù)測(cè)需要選擇恰當(dāng)?shù)姆治瞿Ｐ?。通?？梢圆捎么_定性模型和統(tǒng)計(jì)模型，但在邊坡監(jiān)測(cè)中，由于邊坡滑動(dòng)往往是一個(gè)極其復(fù)雜的發(fā)展演化過(guò)程，采用確定性模型進(jìn)行定量分析和預(yù)報(bào)是非常困難的。因此目前常用的手段還是

29、傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)分析模型。 統(tǒng)計(jì)模型有兩種兩類(lèi)，一種多元回歸模型，一種是近年發(fā)展起來(lái)的非線(xiàn)性回歸模型。多元回歸模型的優(yōu)點(diǎn)是能逐步篩選回歸因子，但對(duì)除了時(shí)間因素外，其他因素的分析仍然非常困難和少見(jiàn)。非線(xiàn)性回歸模型在許多的情況下能較好地?cái)M合觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，但使用非線(xiàn)性回歸的關(guān)鍵是如何選擇合適的非線(xiàn)性模型及參數(shù)。 對(duì)于多元線(xiàn)性回歸，即：(11.3)式中：i待定系數(shù)。 對(duì)于非線(xiàn)性回歸分析，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇回歸模型，如朱建軍1(2002)選擇了生物增長(zhǎng)曲線(xiàn)型模型.即：(11.4)式中：a、b、c待定參數(shù)； ym可能的最大滑動(dòng)值； t時(shí)間變量。 在對(duì)整個(gè)邊坡的各監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行回歸分析，求出各參數(shù)后就可以根據(jù)各參數(shù)值對(duì)整

30、個(gè)邊坡?tīng)顟B(tài)進(jìn)行綜合定量分析和預(yù)測(cè)。通常情況下非線(xiàn)性回歸比線(xiàn)性回歸更能直觀(guān)反映邊坡的滑動(dòng)規(guī)律和滑動(dòng)過(guò)程，并且在絕大多數(shù)情況下，非線(xiàn)性回歸模型更有利于對(duì)邊坡滑動(dòng)的整體分析和預(yù)測(cè)，這對(duì)變形觀(guān)測(cè)資料的物理解釋有著十分重要的理論與實(shí)際意義。 §11.3 邊坡應(yīng)力監(jiān)測(cè) 在邊坡處治監(jiān)測(cè)中的應(yīng)力監(jiān)測(cè)包括邊坡內(nèi)部應(yīng)力監(jiān)測(cè)、支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測(cè)、錨桿(索)預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)。 §11.3.1邊坡內(nèi)部應(yīng)力測(cè)試 邊坡內(nèi)部應(yīng)力監(jiān)測(cè)可通過(guò)壓力盒量測(cè)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。壓力盒根據(jù)測(cè)試原理可以分為液壓式和電測(cè)式兩類(lèi)(如圖ll.9、11.1

31、0所示)，液壓式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，現(xiàn)場(chǎng)直接讀數(shù)，使用比較方便；電測(cè)式的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量精度高，可遠(yuǎn)距離和長(zhǎng)期觀(guān)測(cè)。目前在邊坡工程中多用電測(cè)式壓力測(cè)力計(jì)。電測(cè)式壓力測(cè)力計(jì)又可分為應(yīng)變式、鋼弦式、差動(dòng)變壓式、差動(dòng)電阻式等。表11.2是國(guó)產(chǎn)常用壓力盒類(lèi)型、使用條件及優(yōu)缺點(diǎn)歸納。壓力盒的類(lèi)型及使用特點(diǎn) 表ll.2 工作原理 結(jié)構(gòu)及材料 使用條件 優(yōu)缺點(diǎn)單線(xiàn)圈激振型鋼絲臥式鋼絲立式測(cè)土壓力巖土壓力 1.構(gòu)造簡(jiǎn)單； 2.輸出間歇非等幅衰減波，不適用動(dòng)態(tài)測(cè)量和連續(xù)測(cè)量，難于自動(dòng)化雙線(xiàn)圈激振型 鋼絲臥式測(cè)水壓力土、巖壓力 1.輸出等幅波，穩(wěn)定，電勢(shì)大； 2.抗干擾能力強(qiáng)，便于自動(dòng)化； 3.精度高，便于長(zhǎng)期使用

32、鎢絲壓力盒 鋼絲立式測(cè)水壓力土壓力 1.剛度大，精度高，線(xiàn)性好； 2.溫度補(bǔ)償好，耐高溫； 3.便于自動(dòng)化記錄鋼弦摩擦壓力盒 鋼絲臥式測(cè)井壁與土層間摩擦力 只能測(cè)與鋼筋同方向的摩擦力 在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)測(cè)工作時(shí)，為了增大鋼弦壓力盒接觸面，避免由于埋設(shè)接觸不良而使壓力盆失效或測(cè)值很小，有時(shí)采用傳壓囊增大其接觸面。囊內(nèi)傳壓介質(zhì)一般使用機(jī)油，因其傳壓系數(shù)可接近1，而且油可使負(fù)荷以靜水壓力方式傳到壓力盒，也不會(huì)引起囊內(nèi)銹蝕，便于密封。壓力盒與傳壓囊裝配情況如圖ll.11所示。壓力盒的性能好壞，直接影響壓力測(cè)量值的可靠性和精確度。對(duì)于具有一定靈敏度的鋼弦壓力盒，應(yīng)保證其工作頻率，特別是初始頻率的穩(wěn)定，壓力與頻

33、率關(guān)系的重復(fù)性好；因此在使用前應(yīng)對(duì)其進(jìn)行各項(xiàng)性能試驗(yàn)，包括鋼弦抗滑性能試驗(yàn)、密封防潮試驗(yàn)、穩(wěn)定性試驗(yàn)、重復(fù)性試驗(yàn)以及壓力對(duì)象、觀(guān)測(cè)設(shè)計(jì)來(lái)布置壓力盒。壓力盒的埋設(shè)，雖較簡(jiǎn)單，但由于體積變大、較重，給埋設(shè)工作帶來(lái)一定的困難。埋設(shè)壓力盒總的要求是接觸緊密和平穩(wěn)，防止滑移，不損傷壓力盒及引線(xiàn)。 §11.3.2巖石邊坡地應(yīng)力監(jiān)測(cè) 邊坡地應(yīng)力監(jiān)測(cè)主要是針對(duì)大型巖石邊坡工程，為了了解邊坡地應(yīng)力或在施工過(guò)程中地應(yīng)力變化而進(jìn)行的一項(xiàng)重要監(jiān)測(cè)工作。地應(yīng)力監(jiān)測(cè)包括絕對(duì)應(yīng)力測(cè)量和地應(yīng)力變化監(jiān)測(cè)。絕對(duì)應(yīng)力測(cè)量在邊坡開(kāi)挖前和邊坡開(kāi)挖中期以及邊坡開(kāi)挖完成后各進(jìn)行一次，以了解三個(gè)不同階段的地應(yīng)力場(chǎng)情況，采用的方法一

34、般是深孔應(yīng)力解除法。地應(yīng)力變化監(jiān)測(cè)即在開(kāi)挖前，利用原地質(zhì)勘探平洞埋設(shè)應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀器，以了解整個(gè)開(kāi)挖過(guò)程中地應(yīng)力變化的全過(guò)程。250 對(duì)于絕對(duì)應(yīng)力測(cè)量，目前國(guó)內(nèi)外使用的方法，均是在鉆孔、地下開(kāi)挖或露頭面上刻糟而引起巖體中應(yīng)力的擾動(dòng)，然后用各種探頭量測(cè)由于應(yīng)力擾動(dòng)而產(chǎn)生的各種物理量變化的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)?？傮w上可分為直接測(cè)量法和間接測(cè)量法兩大類(lèi)。直接測(cè)量法是指由測(cè)量?jī)x器所記錄的補(bǔ)償應(yīng)力、平衡應(yīng)力或其他應(yīng)力量直接決定巖體的應(yīng)力，而不需要知道巖體的物理力學(xué)性質(zhì)及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系；如扁千斤頂法、水壓致裂法、剛性圓筒應(yīng)力計(jì)以及聲發(fā)射法均屬于此類(lèi)。間接測(cè)量法是指測(cè)試儀器不是直接記錄應(yīng)力或應(yīng)變變化值，而是通過(guò)記錄某些與應(yīng)

35、力有關(guān)的間接物理量的變化，然后根據(jù)已知或假設(shè)的公式，計(jì)算出現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)力值，這些間接物理量可以是變形、應(yīng)變、波動(dòng)參數(shù)、密、放射性參數(shù)等等；如應(yīng)力解除法、局部應(yīng)力解除法、應(yīng)變解除法、應(yīng)用地球物理方法等均屬于間接測(cè)量法一類(lèi)。關(guān)于絕對(duì)應(yīng)力測(cè)量讀者可參閱有關(guān)巖石力學(xué)的書(shū)籍。 對(duì)于地應(yīng)力變化監(jiān)測(cè)，由于要在整個(gè)施工過(guò)程中實(shí)施連續(xù)量測(cè)，因此量測(cè)傳感器長(zhǎng)期埋設(shè)在量測(cè)點(diǎn)上。目前應(yīng)力變化監(jiān)測(cè)傳感器主要有Yoke應(yīng)力計(jì)、國(guó)產(chǎn)電容式應(yīng)力計(jì)及壓磁式應(yīng)力計(jì)等。 1)Yoke應(yīng)力計(jì) Yoke應(yīng)力計(jì)為電阻應(yīng)變片式傳感器，該應(yīng)力計(jì)在三峽工程船閘高邊坡監(jiān)測(cè)中使用。它由鉆孔徑向互成60º的3個(gè)應(yīng)變片測(cè)量元件組成，其結(jié)構(gòu)如圖ll

36、.12所示。根據(jù)讀數(shù)可以計(jì)算測(cè)點(diǎn)部位巖體的垂直于鉆孔平面上的二維應(yīng)力。2)電容應(yīng)力計(jì)電容式應(yīng)力計(jì)最初主要用于地震測(cè)報(bào)中監(jiān)測(cè)地應(yīng)力活動(dòng)情況。其結(jié)構(gòu)與Yoke壓力計(jì)類(lèi)似，也是由垂直于鉆孔方向上的3個(gè)互成60º的徑向元件組成。不同之處是3個(gè)徑向元件安裝在1個(gè)薄壁鋼筒中，鋼筒則通過(guò)灌漿與鉆孔壁固結(jié)合在一起。3)壓磁式應(yīng)力計(jì)壓磁式壓力計(jì)由6個(gè)不同方向上布置的壓磁感應(yīng)元件組成，即3個(gè)互成60º的徑向元件和3個(gè)與鉆孔軸線(xiàn)成45º夾角的斜向元件組成。其結(jié)構(gòu)如圖ll.13所示。從理論上講，壓磁式應(yīng)力計(jì)可以量測(cè)測(cè)點(diǎn)部位巖體的三維應(yīng)力變化情況。 §11.3.3邊坡錨固應(yīng)力測(cè)試

37、 在邊坡應(yīng)力監(jiān)測(cè)中除了邊坡內(nèi)部應(yīng)力、結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測(cè)外，對(duì)于邊坡錨固力的監(jiān)測(cè)也是一項(xiàng)極其重要的監(jiān)測(cè)內(nèi)容。邊坡錨桿錨索的拉力的變化是邊坡荷載變化的直接反映。 1)錨桿軸力的量測(cè) 251 錨桿軸力量測(cè)的目的在于了解錨桿實(shí)際工作狀態(tài)，結(jié)合位移量測(cè)，修正錨桿的設(shè)計(jì)參數(shù)。錨桿軸力量測(cè)主要使用的是量測(cè)錨桿。量測(cè)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(cè)錨桿主要有機(jī)械式和電阻應(yīng)變片式兩類(lèi)。 機(jī)械式量測(cè)錨桿是在中空的桿體內(nèi)放入四根細(xì)長(zhǎng)桿(圖11-14)，將其頭部固定在錨桿內(nèi)預(yù)定的位置上。量測(cè)錨桿一般長(zhǎng)度在6m以?xún)?nèi)，測(cè)點(diǎn)最多為4個(gè)，用千分表直接讀數(shù)。量出各點(diǎn)間的長(zhǎng)度變化，計(jì)算出應(yīng)變值，然后乘以鋼材的彈性模

38、量，便可得到各測(cè)點(diǎn)間的應(yīng)力(圖11-15)。通過(guò)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，從而可以得到錨桿不同部位應(yīng)力隨時(shí)間的變化關(guān)系(圖11-16)。 電阻應(yīng)變片式量測(cè)錨桿是在中空錨桿內(nèi)壁或在實(shí)際使用的錨桿上軸對(duì)稱(chēng)貼四塊應(yīng)變片，以四個(gè)應(yīng)變的平均值作為量測(cè)應(yīng)變值，測(cè)得的應(yīng)變?cè)俪艘凿摬牡膹椥阅Ａ浚酶鼽c(diǎn)的應(yīng)力值。 2)錨索預(yù)應(yīng)力損失的量測(cè) 252 對(duì)預(yù)應(yīng)力錨索應(yīng)力監(jiān)測(cè)，其目的是為了分析錨索的受力狀態(tài)、錨固效果及預(yù)應(yīng)力損失情況，因預(yù)應(yīng)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(guò)監(jiān)控錨固體系的預(yù)應(yīng)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(gè)邊坡工程長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的錨索數(shù)，不少于總數(shù)的5。監(jiān)測(cè)設(shè)備一般采用圓環(huán)形測(cè)力計(jì)(液壓式

39、或鋼弦式)或電阻應(yīng)變式壓力傳感器。 錨索測(cè)力計(jì)的安裝是在錨索施工前期工作中進(jìn)行的，其安裝全過(guò)程包括：測(cè)力計(jì)室內(nèi)撿定、現(xiàn)場(chǎng)安裝、錨索張拉、孔口保護(hù)和建立觀(guān)測(cè)站等。錨索測(cè)力計(jì)的安裝示意圖如圖11.17所示。 如果采用傳感器，傳感器必須性能穩(wěn)定、精度可靠，一般輪輻式傳感器較為可靠，其安裝示意如圖ll.18所示。監(jiān)測(cè)結(jié)果為預(yù)應(yīng)力隨時(shí)間的變化關(guān)系，通過(guò)這個(gè)關(guān)系可以預(yù)測(cè)邊坡的穩(wěn)定性。圖11.19所示為某高速公路邊坡預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果，從圖中可以看出，經(jīng)過(guò)半年時(shí)間，各錨索預(yù)應(yīng)力趨于穩(wěn)定，說(shuō)明邊坡的錨固效果良好，邊坡經(jīng)過(guò)雨季后，預(yù)應(yīng)力值無(wú)異常出現(xiàn)，邊坡經(jīng)過(guò)加固處理后已趨于穩(wěn)定。監(jiān)測(cè)結(jié)果為預(yù)應(yīng)力隨時(shí)問(wèn)的變化關(guān)系，通

40、過(guò)這個(gè)關(guān)系可以預(yù)測(cè)邊坡的穩(wěn)定性。圖11.19所示為某高速公路邊坡預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果，從圖中可以看出，經(jīng)過(guò)半年時(shí)間，各錨索預(yù)應(yīng)力趨于穩(wěn)253 目前采用埋設(shè)傳感器的方法進(jìn)行預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)，一方面由于傳感器的價(jià)格昂貴，一般只能在錨固工程中個(gè)別點(diǎn)上埋設(shè)傳感器，存在以點(diǎn)代面的缺陷；另一方面由于須滿(mǎn)足在野外的長(zhǎng)期使用，因此對(duì)傳感器性能、穩(wěn)定性以及施工時(shí)的埋設(shè)技術(shù)要求較高。如果在監(jiān)測(cè)過(guò)程中傳感器出現(xiàn)問(wèn)題無(wú)法挽救，這將直接影響到工程的整體穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)。因此研究高精度、低成本、無(wú)損傷、并可進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)的測(cè)試手段已成為目前預(yù)應(yīng)力錨固工程中亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。針對(duì)上述情況，已有人提出了錨索預(yù)應(yīng)力的聲測(cè)技術(shù)，但該技術(shù)目前仍處于應(yīng)用研究階段。§11.4邊坡地下水監(jiān)測(cè) 地下水是邊坡失穩(wěn)的主要誘發(fā)因素，對(duì)邊坡工程而言，地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)也是一項(xiàng)重要的監(jiān)測(cè)內(nèi)容，特別是對(duì)于地下水豐富的邊坡，應(yīng)特別引起重視。地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)以了解地下水位為主，根據(jù)工程要求，可進(jìn)行地下水孔隙水壓力、揚(yáng)壓力、動(dòng)水壓力、地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)等。 §11.4.1地下水位監(jiān)測(cè) 我國(guó)早期用于地下水位監(jiān)測(cè)的定型產(chǎn)品是紅旗自計(jì)水位儀，它是浮標(biāo)式機(jī)械儀表，因多種原因現(xiàn)已很少應(yīng)用。近十幾年來(lái)國(guó)內(nèi)不少單位研制過(guò)壓力傳感式水位儀，均因各自的不足或缺陷而未能在地下水監(jiān)測(cè)方面得到廣泛采用。目前在地下水監(jiān)測(cè)工作中，幾乎都