粟周瑜

(貴州省公路局　貴陽　550001)

深部位移監(jiān)測技術(shù)在邊坡治理中的應(yīng)用

粟周瑜

(貴州省公路局貴陽550001)

摘要西部山區(qū)高速公路建設(shè)必然會(huì)產(chǎn)生深挖高填施工，而由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性，邊坡在施工過程中的穩(wěn)定性威脅公路建設(shè)的安全。文中通過對(duì)貴州省赤水至望謨高速公路仁懷至赤水段第RCTJ-23合同段旺隆互通BKO+000～BKO+320右側(cè)邊坡實(shí)施深部位移監(jiān)測，以及對(duì)深部位移監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析比較，實(shí)時(shí)掌握滑坡的滑動(dòng)狀態(tài)和滑坡的穩(wěn)定狀態(tài)，為滑坡治理施工提供預(yù)警和指導(dǎo)，取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞邊坡深部位移監(jiān)測穩(wěn)定性

在山地進(jìn)行高速公路建設(shè)時(shí)，都會(huì)涉及到對(duì)邊坡的開挖問題。由于山地地區(qū)地質(zhì)條件的特殊性，在開挖過程中，改變了原有邊坡的穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)施工人員和設(shè)備的安全造成威脅。邊坡的穩(wěn)定性成為高速公路建設(shè)過程中一個(gè)重要問題。因此，在邊坡開挖中對(duì)邊坡位移進(jìn)行監(jiān)測，隨時(shí)掌握邊坡動(dòng)態(tài)，了解滑坡的穩(wěn)定狀態(tài)，從而采取相應(yīng)的處理措施，指導(dǎo)邊坡的施工，具有重要的意義。

1　工程概況

旺隆互通BKO+000～BKO+320右側(cè)邊坡位于貴州省赤水至望謨高速公路(仁懷至赤水段)第23合同段境內(nèi)，2012年3月初，施工方在開挖右邊坡第二級(jí)至第一級(jí)坡面時(shí)，于路基中線右側(cè)20～54m處坡面出現(xiàn)張拉裂縫，二級(jí)坡面上出現(xiàn)剪出口，隨后于路基右側(cè)采用20根抗滑樁進(jìn)行支擋處理。隨著路基不斷開挖，坡面裂縫繼續(xù)發(fā)展，抗滑樁發(fā)生位移，后于路基右側(cè)設(shè)置一道4～8m高抗滑擋墻應(yīng)急處理；2013年5月底，受強(qiáng)降雨及路基開挖影響，其中有8根滑樁變形較大，3，4號(hào)樁樁頂最大位移達(dá)2.6mm，擋墻沿沉降縫處也出現(xiàn)位移，同時(shí)距離路基中線最遠(yuǎn)158m處的坡體后緣出現(xiàn)張拉裂縫，兩側(cè)出現(xiàn)剪切裂縫，坡面上民房也出現(xiàn)不同程度的損壞。為了保證工程施工的安全性，必須對(duì)滑坡進(jìn)行監(jiān)測，隨時(shí)掌握滑坡動(dòng)態(tài)。

2　監(jiān)測方法的選擇

滑坡監(jiān)測內(nèi)容包括滑坡變形監(jiān)測、滑坡變形破壞的相關(guān)因素監(jiān)測及滑坡誘發(fā)因素監(jiān)測。

不同類型的滑坡其監(jiān)測的重點(diǎn)內(nèi)容也不同。如降雨型土質(zhì)滑坡應(yīng)主要監(jiān)測地下水、地表水和降水動(dòng)態(tài)變化;降雨型巖質(zhì)滑坡還應(yīng)增加裂縫的充水情況、充水高度等內(nèi)容。沖蝕型及明挖型滑體應(yīng)主要監(jiān)測前緣的沖蝕和開挖情況,坡角被切割的寬度、高度、傾角及其變化情況,坡頂及谷肩處裂縫發(fā)育情況與充水情況。另外,同一類型的滑坡由于其誘發(fā)因素不同,其監(jiān)測的重點(diǎn)也不同。

由于滑坡的變化破壞特征是以位移為直觀特征的，滑坡的位移變化情況，最能反應(yīng)滑坡的穩(wěn)定狀態(tài)和變化，對(duì)于滑坡預(yù)警預(yù)報(bào)來說，它是一種最為有效的手段，可以提供非常有價(jià)值的信息。位移監(jiān)測一般有地表位移監(jiān)測和深部位移監(jiān)測?；碌牡乇砦灰剖芨鞣N因素變化較大，具有不穩(wěn)定性和離散型。而滑坡的深部位移最具代表性、穩(wěn)定性，能較為客觀地反映滑坡的滑動(dòng)狀態(tài)，是滑坡位移監(jiān)測中理想的監(jiān)測方法。

根據(jù)本路基滑坡的具體工程地質(zhì)條件和監(jiān)測要求，滑坡監(jiān)測方法選擇深層位移測斜監(jiān)測方法進(jìn)行。

3　深部測斜位移原理

3.1基本原理

測斜儀的工作原理是量測儀器軸線與鉛垂線之間的夾角變化量，進(jìn)而計(jì)算出巖、土體不同高程處的水平位移。用適當(dāng)?shù)姆椒ㄔ趲r、土體內(nèi)埋設(shè)一垂直、并有4個(gè)導(dǎo)槽的測斜管，當(dāng)測斜管受力發(fā)生變形時(shí)，測斜儀便能逐段(一般50cm一個(gè)測點(diǎn))顯示變形后測斜管的軸線與垂直線的弧度偏移夾角θi。按測點(diǎn)的分段長度，分別求出不同的高程處的水平位移增量Δdi，即

(1)

由測斜管底部測點(diǎn)開始逐段累加，可得任一高程處的實(shí)際水平位移，即

(2)

式中：Δdi為測量段內(nèi)的水平位移增量；L為測量點(diǎn)的分段長度，一般取0.5m(探頭上下2組滑輪間距離一般為0.5m)；θi為測量段內(nèi)管軸線與鉛垂線的夾角；bi為自固定點(diǎn)的管底端以上i點(diǎn)處的位移；n為測孔分段數(shù)目，n=H/0.5，H為孔深。測斜儀的工作原理見圖1[1]。

圖1　工作原理圖

3.2監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)

對(duì)滑坡進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)根據(jù)滑坡的條件、滑坡動(dòng)力、滑坡過程和滑坡前兆特征，有針對(duì)性的進(jìn)行監(jiān)測工程總體設(shè)計(jì)。監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)應(yīng)選擇在滑坡的主滑斷面上，根據(jù)滑坡的規(guī)模、主滑斷面的長度、以及滑坡地表形態(tài)等特征在滑坡的敏感地區(qū)合理地布置監(jiān)測點(diǎn)，使監(jiān)測點(diǎn)的位移能夠客觀地反映整體滑坡的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。同時(shí)在滑坡的次滑動(dòng)斷面布置一定的監(jiān)測點(diǎn)，輔助監(jiān)測滑坡的位移情況。

根據(jù)原邊坡的地質(zhì)勘察成果和現(xiàn)場調(diào)研，滑坡的主斷面位于公路里程樁號(hào)為BKO+165處的橫斷面，滑坡滑面為基巖內(nèi)強(qiáng)風(fēng)化與中風(fēng)化分界面處，深度為17～20m[2]。

根據(jù)滑坡的規(guī)模，本次布置監(jiān)測采用5條橫斷面、3條縱斷面對(duì)滑坡的變形情況進(jìn)行監(jiān)測，基于坡腳位置位移對(duì)于滑坡的穩(wěn)定性非常敏感，在坡腳處加密監(jiān)測孔的布置。

監(jiān)測孔的深度應(yīng)穿過滑坡的滑面，在本次監(jiān)測深度設(shè)計(jì)中，要求穿過推測滑動(dòng)面以下至少5m深度。

根據(jù)以上檢測孔的布置方法，對(duì)于本滑坡的監(jiān)測共布置了15個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。在3條主滑斷面上布置了12個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。監(jiān)測點(diǎn)的具體布置見圖2。

圖2監(jiān)測點(diǎn)布置圖

4　位移監(jiān)測與分析

滑坡的發(fā)生過程中位移的變化一般分為4個(gè)階段，分別為蠕動(dòng)變形階段、等速變形階段、加速變形階段和臨滑變形階段[3]。滑坡變形各個(gè)階段的位移-時(shí)間曲線，見圖3。

圖3滑坡變形階段位移-時(shí)間曲線圖

在滑坡的每個(gè)階段，應(yīng)采取的措施如下。

蠕滑階段?；抡w已處于不穩(wěn)定階段，提出預(yù)防措施和預(yù)案，加強(qiáng)監(jiān)測頻率。

等速變形?；乱颜w失穩(wěn)變形，應(yīng)立即采取加固措施。

加速變形。滑坡已處于發(fā)展期，發(fā)出撤離預(yù)警信號(hào)，立即組織人員撤離，同時(shí)撤出滑坡可能危害范圍內(nèi)的人員和設(shè)備。

臨滑階段?；录磳l(fā)生，發(fā)出空中警報(bào)，一切人員無條件迅速撤離。

由于滑坡監(jiān)測點(diǎn)較多，每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)都對(duì)滑坡的位移狀況進(jìn)行了監(jiān)測，滑坡位移監(jiān)測數(shù)據(jù)多。在進(jìn)行滑坡位移說明和分析時(shí)，宜選取滑坡區(qū)域內(nèi)主滑斷面有典型性和代表性的監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行說明和分析。根據(jù)現(xiàn)場滑坡地質(zhì)條件，選擇JCK3，JCK5，JCK8+1和JCK9+1號(hào)監(jiān)測孔進(jìn)行說明。

(1)JCK3號(hào)監(jiān)測孔。3號(hào)監(jiān)測孔監(jiān)測深度為21.5m， 3號(hào)監(jiān)測孔埋設(shè)完成后于2013年7月9日開始第一次監(jiān)測，至2014年1月23日共監(jiān)測83次。經(jīng)分析對(duì)比，選定2013年7月9日的觀測資料作為3號(hào)孔的初始觀測值，以后的觀測資料與之對(duì)比來反映其累計(jì)相對(duì)位移變化情況。監(jiān)測位移曲線見圖4。

圖4　JCK3號(hào)監(jiān)測孔位移曲線圖

由監(jiān)測位移曲線圖可知，監(jiān)測過程其位移在孔深17m左右有較大突變，說明此處滑坡體厚度深約17m。在2014年8月7日滑動(dòng)相對(duì)最大位移約25mm，其后時(shí)間內(nèi)滑動(dòng)相對(duì)最大位移約42mm，且滑坡變形位移逐漸變小，表明滑坡逐漸處于穩(wěn)定狀態(tài)。

(2)JCK5號(hào)監(jiān)測孔。5號(hào)監(jiān)測孔監(jiān)測深度為25m，埋設(shè)完成后于2013年6月24日開始第一次監(jiān)測，至2014年1月23日共監(jiān)測99次。經(jīng)分析對(duì)比，選定2013年6月24日的觀測資料作為5號(hào)孔的初始觀測值，以后的觀測資料與之對(duì)比來反映其累計(jì)相對(duì)位移變化情況。監(jiān)測位移曲線見圖5。

圖5　JCK5號(hào)監(jiān)測孔位移曲線圖

由監(jiān)測位移曲線圖可知，監(jiān)測過程其位移在孔深7m左右有較大突變，說明此處滑坡體厚度深約7m。在2014年7月28日滑動(dòng)相對(duì)最大位移約55mm，其后時(shí)間內(nèi)滑動(dòng)相對(duì)最大位移約70mm，且滑坡變形位移逐漸變小。表明滑坡逐漸處于穩(wěn)定狀態(tài)。

(3)JCK8+1號(hào)監(jiān)測孔。8+1號(hào)監(jiān)測孔監(jiān)測深度為25.0m，布置在K55+312.8右4.1m，8+1號(hào)監(jiān)測孔埋設(shè)完成后于2013年7月7日開始第一次監(jiān)測，至2013年7月21日共監(jiān)測17次。經(jīng)分析對(duì)比，選定2013年7月7日的觀測資料作為8+1號(hào)孔的初始觀測值，以后的觀測資料與之對(duì)比來反映其累計(jì)相對(duì)位移變化情況。監(jiān)測位移曲線見圖6。

圖6　JCK8+1號(hào)監(jiān)測孔位移曲線圖

由監(jiān)測位移曲線圖可知，監(jiān)測過程其位移在孔深7m左右有較大突變，說明此處滑坡體厚度深約7m。在2014年7月13日滑動(dòng)相對(duì)最大位移約10mm，其后時(shí)間內(nèi)滑動(dòng)相對(duì)最大位移約17mm，且滑坡變形位移逐漸變小，7月16日至7月21日滑動(dòng)位移約2mm。表明滑坡逐漸處于穩(wěn)定狀態(tài)。

(4)JCK9+1號(hào)監(jiān)測孔。9+1號(hào)監(jiān)測孔監(jiān)測深度為20m，布置在K55+312.8右57.0m，9+1號(hào)監(jiān)測孔埋設(shè)完成后于2013年7月14日開始第一次監(jiān)測，至2014年1月23日共監(jiān)測75次，經(jīng)分析對(duì)比，選定2013年7月14日的觀測資料作為9+1號(hào)孔的初始觀測值，以后的觀測資料與之對(duì)比來反映其累計(jì)相對(duì)位移變化情況。監(jiān)測位移曲線見圖7。

圖7　JCK9+1號(hào)監(jiān)測孔位移曲線圖

由監(jiān)測位移曲線圖可知，監(jiān)測過程其位移在孔深6m左右有較大突變，說明此處滑坡體厚度深約6m。在2014年8月7日滑動(dòng)相對(duì)最大位移約13mm，其后時(shí)間內(nèi)滑動(dòng)相對(duì)最大位移約25mm，且滑坡變形位移逐漸變小，表明滑坡逐漸處于穩(wěn)定狀態(tài)。

綜合監(jiān)測結(jié)果，對(duì)各個(gè)監(jiān)測孔位移曲線比較分析，滑坡體于7月至8月上旬，滑坡處于不穩(wěn)定階段，滑坡體經(jīng)歷蠕動(dòng)變形階段，處于等速變形階段。經(jīng)過對(duì)滑坡進(jìn)行施工處理措施后，滑坡體變形逐漸處于穩(wěn)定狀態(tài)，位移呈逐漸變小階段。表明對(duì)滑坡經(jīng)過加固措施后，阻止了滑坡變形的進(jìn)一步發(fā)生，滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)?；麦w加固后至今穩(wěn)定，無變形跡象，表明深部位移監(jiān)測方法通過對(duì)滑坡深部位移監(jiān)測提供的滑坡穩(wěn)定性信息是有效和準(zhǔn)確的。

5　結(jié)語

在邊坡開挖施工中，為了確保施工安全，防止滑坡發(fā)生而產(chǎn)生設(shè)備損失和人員傷亡，對(duì)于邊坡的監(jiān)測是非常必要的。深部位移監(jiān)測通過對(duì)監(jiān)測孔內(nèi)各個(gè)深度內(nèi)位移的監(jiān)測，掌握滑坡體內(nèi)不同深度的位移大小，實(shí)時(shí)了解和掌握滑坡體整體運(yùn)動(dòng)及穩(wěn)定狀態(tài)，從而對(duì)邊坡的治理施工進(jìn)行指導(dǎo)。本文通過對(duì)上述路基邊坡的深部位移監(jiān)測表明，深部位移監(jiān)測方法對(duì)滑坡運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的掌握是非常有效的。

參考文獻(xiàn)

[1]張麗芬..姚運(yùn)生.曾夏生,等.鉆孔測斜儀在高臺(tái)滑坡深部位移監(jiān)測中的應(yīng)用[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù),2007(4):91-94.

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[3]DZ/T0221-2006 崩塌：滑坡：泥石流監(jiān)測規(guī)范[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2006.

收稿日期：2015-04-02

DeformationMechanismAnalysisandTreatment
DesignofaRetrogressiveLandslide

Yang Wanlin

(GuizhouExpresswayDevelopmentCorporation,Guiyang550000,China)

Abstract：Through geological survey and drilling of the field, the deformation and failure mechanism of a retrogressive landslide in one highway was analyzed. Using transfer coefficient method the stability of landslide was calculated and analyzed, and the treatment design was proposed combined with the actual terrain of landslide site. Therefore this treatment can provide reference for similar retrogressive landslide in the future.

Key words:retrogressive landslide; deformation mechanism; stability analysis; treatment design

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.04.019