魏義亮　陳　娟

(1.中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司太原設(shè)計院，山西太原　030013；2.山西大學(xué)商務(wù)學(xué)院， 山西太原　030031)

巖體內(nèi)部水平位移可以通過鉆孔測斜儀進行監(jiān)測，是滑坡勘察中的基本方法之一。這種方法比較有效，可以很直觀判斷滑坡的滑動面深度、滑動方向、滑動速度以及判斷邊坡穩(wěn)定性等，為滑坡的設(shè)計、治理、施工提供依據(jù)。因此，鉆孔測斜儀在滑坡勘察中具有重要的作用。

1　測斜儀測量原理

測斜儀監(jiān)測系統(tǒng)由儀器系統(tǒng)和測斜導(dǎo)管兩部分組成。儀器系統(tǒng)一般由讀數(shù)顯示儀、傳感器探頭和標(biāo)記有深度的承重電纜組成。測斜導(dǎo)管垂直埋設(shè)在需要監(jiān)測滑坡位置的巖體里面(超過滑動面深度)，與巖體連成一體。導(dǎo)管內(nèi)壁有互成90°的兩對凹槽，以便探頭的滑輪能上下滑動并起定位作用，若滑坡產(chǎn)生滑動，巖體會產(chǎn)生一定的位移，導(dǎo)管將隨巖體一起變形。傾斜儀監(jiān)測是用傾斜儀每隔一定時間逐段測量測斜導(dǎo)管的斜率，從而獲得巖體內(nèi)部水平位移及其隨時間變化的原位觀測方法。進行觀測時，探頭由導(dǎo)輪引導(dǎo)，用電纜垂向懸吊在測斜管內(nèi)沿凹槽滑行。當(dāng)探頭以一定間距在導(dǎo)管內(nèi)逐段滑動測量時，裝在探頭內(nèi)的傳感元件將每次測得的探頭與垂線的夾角轉(zhuǎn)換成電訊號，通過電纜傳輸?shù)阶x數(shù)儀。

測斜管監(jiān)測原理是根據(jù)擺錘受重力影響，測定以鉛垂線為基準(zhǔn)的傾斜弧角變化。設(shè)探頭上、下兩組導(dǎo)輪的距離為L，傳感元件測得的探頭與鉛垂線的夾角為θ，則相應(yīng)兩測段之間的水平撓度量為L·sinθ，如果逐段測試全孔，則從孔底至孔口的總撓度量為∑L·sinθ，多次觀測，則孔口總撓度量的變化值即代表孔口的位移。由于導(dǎo)管與巖體結(jié)合在一起，由此測得導(dǎo)管的變形，也就是巖體的水平位移(見圖1)。

圖1　測斜管工作原理

2　工程實例

該滑坡位于我國西南部某縣城南側(cè)。在自然和人類活動的影響下，從2004年12月以來該滑坡開始活動，并且活動越來越強烈，造成滑坡后緣開裂，坡腳的房屋建筑嚴(yán)重變形，嚴(yán)重威脅縣城人民的生命財產(chǎn)安全。

2.1　工程地質(zhì)條件

(1)地形地貌

該滑坡的區(qū)域地貌屬于青藏高原大渡河高山峽谷區(qū)，地形高低起伏、陡峻，相對高差很大。該滑坡后緣高程為2 086 m，滑坡前緣高程為1 885 m，滑坡表層的坡角為25°

(2)地層巖性

該滑坡的地層巖性比較單一，表層為第四系松散堆積層，下伏基巖為古生界志留系變質(zhì)巖。第四系松散堆積地層厚度為24～40 m，滑坡前段和中部比較厚，后段比較薄，其主要物質(zhì)為塊石夾黏砂土，塊石的主要成分為石榴石和黑云母變粒巖。塊石多為架空狀，基巖的產(chǎn)狀為35°∠40°。

(3)地質(zhì)構(gòu)造與新地質(zhì)構(gòu)造運動

該地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造為青藏滇緬印尼“歹”字形構(gòu)造，應(yīng)力比較集中，巖層受到的擠壓比較強烈。新構(gòu)造運動強烈，以抬升為主。多次的整體斷塊隆起，形成高差較大，坡度較陡的地形。

(4)地下水

在第四系坡積物中，塊石具有架空、透水性強等特點，在勘察期間未發(fā)現(xiàn)坡積物中有地下水出露。下伏基巖為變質(zhì)巖，含水微弱。

2.2　滑坡基本特征

該滑坡呈現(xiàn)典型的圈椅狀，根據(jù)滑坡變形的特征，我們可以把該滑坡劃分為三個區(qū)，即右側(cè)牽引區(qū)(Ⅲ)，后部左側(cè)牽引區(qū)(Ⅱ)和主滑體區(qū)(Ⅰ)三個區(qū)域。

2.3　測斜儀的布置

為了監(jiān)測到滑坡的主滑動面位置、滑動方向、滑動速率，在滑坡體主剖面上兩個鉆孔中布置測斜儀進行監(jiān)測，測斜儀布置見圖2。

圖2　測斜儀位置

2.4　測斜儀的監(jiān)測成果分析

選取1號測斜孔(鉆孔ZK12)詳細(xì)分析測斜儀在滑坡勘察中的監(jiān)測成果。鉆孔ZK12處0～36.2 m為滑坡堆積體，36.2～44.8 m為古生界志留系茂縣群第四巖組的石榴石二云母片巖。

測斜管中導(dǎo)管內(nèi)壁互成90°的兩對凹槽，其中一對凹槽方向與滑坡坡面傾向一致(設(shè)為A方向)，另外一對凹槽方向與滑坡坡面的走向一致(設(shè)為B方向)，監(jiān)測時間為2005年4月23日～2005年10月15日。

(1)滑動面的確定

從圖3看出，A向在43～29 m段，位移累加增量幾乎為零，說明該段滑坡體穩(wěn)定，未發(fā)生位移。在29 m處累加位移增量出現(xiàn)激增，說明滑動面在距離孔口29 m處。隨著時間推移，A向累加位移量一直在增加，說明滑坡體處于緩慢滑動的狀態(tài)。29～14 m段，A向累加位移量數(shù)值基本一致，說明該段內(nèi)無滑動面，作為一個整體向下滑動。在14 m處A向累加位移量出現(xiàn)激增，但激增的位移量不大，說明該處未形成貫通的滑動面。14～0 m段，A向累加位移量逐漸增加，說明該段作為一個整體在向下緩慢滑動，但滑動速率從滑坡表層向下逐漸遞減。

從圖4看出，除在14 m處出現(xiàn)B向累加位移稍有激增外，其他基本上一致，說明滑坡滑動方向在B向上累加位移增量很小，可以忽略不計。

綜上可以看出，該滑坡的滑動位置在距離孔口為29 m處，滑動方向與A向基本一致，即沿滑坡的傾向方向滑動，并且滑坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

圖3　A向累加位移與孔深曲線

圖4　B向累加位移與孔深曲線

(2)滑坡體表層滑動速率和方向

從圖5可以看出，2005年4月21日～2005年8月19日，A向一直處于累加狀態(tài)，測斜孔孔口A向位移累加為80 mm。由于該滑坡進行了應(yīng)急治理和綜合治理措施，2005年8月19日～2005年10月15日，滑坡滑動逐漸停止，滑坡體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。2005年4月21日～2005年10月15日時間段，B向孔口累加位移在10 mm之內(nèi)，說明該滑坡體滑動方向與A向基本一致。

圖5　孔口位移與時間曲線

從圖6可以看出，2005年4月21日～2005年7月10日，A向平均速率為2～3 mm/d。2005年7月10日～2005年10月15日，A向平均每天位移量約為零，B向平均速率約為零。再次說明測斜孔孔口滑動方向與A向基本一致。2005年4月21日～2005年7月10日，滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，2005年7月10日～2005年11月7日，滑坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

圖6　測斜孔孔口位移速率與時間曲線

根據(jù)A向位移量和B向位移量，可以計算出滑坡任何深度處的滑動方向。對滑坡表層的滑動方向進行分析，該測斜孔孔口滑動方向為345°～348°(如圖7所示)。

圖7　測斜孔孔口位移方向與時間曲線

3　結(jié)論

(1)1號測斜儀監(jiān)測成果并結(jié)合鉆孔ZK12的地質(zhì)鉆探資料，說明該滑坡的滑動面位于滑坡堆積層中，深度位于測斜孔孔口以下29 m處。

(2)該測斜孔孔口滑動方向為345°～348°。

(3)2005年4月21日～2005年7月10日，滑動速率為2～3 mm/d，說明該滑坡處于非穩(wěn)定狀態(tài)。2005年7月10日～2005年10月15日，滑動速率約為零，滑坡已經(jīng)處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，同時也說明經(jīng)過滑坡治理，取得了明顯的成效。

測斜儀能準(zhǔn)確判斷滑坡的滑動面位置、滑體各深度的滑動速率及滑動方向，并判斷滑坡的穩(wěn)定狀態(tài)，為滑坡設(shè)計和治理提供可靠的依據(jù)。

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