唐文佳, 呂雨生, 何旭東, 賀太紅
(貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局114地質(zhì)大隊,貴州 遵義 563000)
鉆孔測斜是一種可以準確獲取巖土體內(nèi)部位移方向及各深度位移量的原位監(jiān)測手段。國外自20世紀60年代開始,測斜儀已被大量應(yīng)用于各類巖土工程的原位監(jiān)測。國內(nèi)自20世紀80年代以來在一些大型的巖土工程中相繼使用了鉆孔位移監(jiān)測。1985年新灘滑坡、二灘庫首金龍山谷坡、三峽高邊坡等均使用了鉆孔測斜儀進行變形監(jiān)測,取得了十分顯著的效果。之后隨著國內(nèi)巖土工程的飛速發(fā)展,鉆孔測斜儀已被廣泛應(yīng)用于滑坡與邊坡的監(jiān)測,2007年湖北省高臺滑坡利用測斜儀監(jiān)測該滑坡的變形機制,成功監(jiān)測出該滑坡滑帶的深度位置,并判定滑坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。本文以普安縣盤水實驗中小學(xué)南側(cè)滑坡為例,通過分析其鉆孔測斜儀監(jiān)測結(jié)果來展現(xiàn)鉆孔測斜儀在探測滑坡滑面中的應(yīng)用。
采用四川葛南儀器有限公司GN-103型號測斜儀進行試驗,設(shè)備主要由測頭、測讀儀、電纜、測斜管等組成,其工作原理是當(dāng)傳感器探頭相對原始線發(fā)生偏移時,傳感器中敏感元件相對原始線之間會形成一定的角度,經(jīng)過儀器本身的數(shù)據(jù)分析處理后,將直接在儀器顯示屏中顯示被測點的位移量(X)。
測斜管自鉆孔施工完成后安裝,安裝完成待測斜管穩(wěn)定后開始第一次測量,之后每間隔一段時間進行一次數(shù)據(jù)測量。記錄每次讀數(shù)后在室內(nèi)完成數(shù)據(jù)分析,根據(jù)讀數(shù)可得出該段時間內(nèi)鉆孔內(nèi)各深度的位移量,統(tǒng)計后得出累計位移-深度曲線。室內(nèi)數(shù)據(jù)分析根據(jù)以下公式進行:
Xn=0.5(Xn正-Xn反)n=1,2,…
(1)
ΔXkn=Xkn-X0nk=1,2,…
(2)
式中Xn正、Xn反分別為在n點位置的正測和反測值;Xkn為在第k次第n點位置的累計位移量,X0n為在首次測量中第n點位置的累計位移量;ΔXkn為當(dāng)次測量第n點的累計水平位移量。
普安縣盤水實驗中小學(xué)南側(cè)滑坡位于貴州省普安縣三板橋鎮(zhèn),出露地層為P2x的砂巖、泥巖,為緩斜坡與臺地相間地形,地形坡度20°左右?;缕矫娉省吧唷毙停v長約175 m,由東向西寬約150 m,主滑向340°,厚度約10~12 m,體積約30萬立方米,屬于中型推移式堆積層滑坡(圖1)。滑體物質(zhì)為老滑坡堆積體,主要物質(zhì)成分為含碎石粉質(zhì)黏土夾碎塊石,物質(zhì)成分復(fù)雜,結(jié)構(gòu)較松散,滑坡中部發(fā)育一條自然沖溝,調(diào)查期間流量約2 L/s。
根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查,滑坡主要威脅對象有:中石化成品油輸油管道運營安全,待建盤水實驗中學(xué)、小學(xué)項目以及上部馬槽田村寨24戶120人的生命財產(chǎn)安全,潛在經(jīng)濟損失約3億元。
由于該區(qū)域為老滑坡堆積體,滑體土層較厚,成分復(fù)雜,傳統(tǒng)的勘探方法無法有效查清滑坡變形機制、滑動面的分布,為準確查找滑面位置、分布及深部位移情況,為下一步的治理設(shè)計提供依據(jù),在該滑坡勘察過程中引用了鉆孔測斜監(jiān)測手段。
根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查結(jié)合滑坡勘察設(shè)計書,鉆孔測斜孔選擇在滑坡前、中、后緣及外圍布設(shè), 共計布設(shè)了5個鉆孔,總計監(jiān)測孔深達134 m。本次重點分析ZK01、ZK02、ZK03監(jiān)測孔的監(jiān)測數(shù)據(jù)。
經(jīng)過歷時20 d的現(xiàn)場監(jiān)測,并利用Excel對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析、成圖,得出3個典型鉆孔測斜的累計位移-深度曲線,具體分析如下:
(1)ZK01監(jiān)測孔:如圖2所示,該孔測斜數(shù)據(jù)存在兩處明顯突變的位置,與鉆孔揭示、鉆孔電視成像獲取資料吻合度較高,說明該孔監(jiān)測數(shù)據(jù)準確。監(jiān)測發(fā)現(xiàn)的2處突變段分布深度為2~4 m、12~14 m處,累計位移最大突變?yōu)? m和12 m處,說明該點為滑坡滑動面位置。
(2)ZK02監(jiān)測孔:如圖3所示,該孔測斜數(shù)據(jù)存在兩處明顯突變的位置,分布深度為11~12 m、17~23 m,其中3~4 m突變位置與鉆孔揭示、鉆孔電視成像獲取資料較為吻合,且該鉆孔地下土層厚約15.5 m,證明該孔潛在滑動面分布深度為3~4 m,其中地下3 m處累計位移量最大,說明該點為滑坡滑動面位置。
(3)ZK03監(jiān)測孔:如圖4所示,該孔測斜數(shù)據(jù)存在兩處明顯突變的位置,分布深度為11~12 m、17~23 m,其中11~12 m突變位置與鉆孔揭示、鉆孔電視成像獲取資料較為吻合,且該孔地下土層厚度約13.4 m,證明該孔潛在滑動面分布深度為11~12 m,其中地下11 m處累計位移量最大,說明該點為滑坡滑動面位置。
圖3 ZK02監(jiān)測孔累計位移-深度曲線
圖4 ZK03監(jiān)測孔累計位移-深度曲線
圖5 剖面示意圖
通過以上綜合分析,各鉆孔累計位移-深度曲線在形狀上均呈“r”形,為滑坡滑動的典型曲線特征。將3組鉆孔累計位移-深度曲線放入對應(yīng)的剖面圖中(圖5),可以直觀地看出:ZK03至ZK01之間共存在兩組潛在滑動面,一組滑動面自ZK03至ZK01,滑動面分布深度為11~12 m,另一組滑動面自ZK02號至ZK01號鉆孔,滑動面分布深度為2~3 m。
(1)鉆孔測斜儀安裝簡單,操作方便,準確性較高,能有效彌補傳統(tǒng)勘探手段的單一性和不足,是復(fù)雜滑坡勘察的必備手段之一。
(2)通過鉆孔測斜的累計位移-深度曲線能直觀反應(yīng)滑坡體內(nèi)部變化突變的位置,并結(jié)合鉆探情況可直接得出滑坡滑面的位置,有效解決了傳統(tǒng)勘探手段難以查找滑坡堆積體滑面的問題。
(3)通過對滑坡體進行鉆孔測斜監(jiān)測,可直接得到滑坡體內(nèi)部各深度的實時位移量,為滑坡治理工程提供準確的地質(zhì)資料,具有較強的推廣意義。