田 俊

（金寨縣重點(diǎn)工程建設(shè)管理處，安徽 金寨 230051)

0 引言

公路高切坡的卸荷過程，連續(xù)而強(qiáng)烈，邊坡穩(wěn)定性事關(guān)重大，尤其是邊坡坡頂及深部位移的監(jiān)測[1-2]。邊坡深部位移監(jiān)測的目的在于監(jiān)測邊坡潛在滑動面，在邊坡深部，滑坡推力作用下，邊坡會在深部形成潛在滑動面，潛在滑動趨勢通過邊坡深部位移反映出來，但邊坡深部位移量一般較小，在邊坡表面很難反映出來，因此需要對邊坡深部位移進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果能夠顯示邊坡深部潛在滑動面的滑動趨勢。邊坡深部位移監(jiān)測手段一般采用深部測斜管[3-4]。本文以金寨縣金江大道K0+080～K0+220段七級高切坡為例，通過全站儀及測斜管邊坡位移監(jiān)測手段，對該邊坡穩(wěn)定性做出定性判斷，該研究結(jié)果對該地區(qū)公路建設(shè)與改造工程有著重要的實(shí)踐意義。

1 工程概況

金寨縣金江大道改造工程起于現(xiàn)狀老路，終點(diǎn)至將軍大道延伸段，道路全長約3429.279m。本項(xiàng)目地貌單元為高丘～低山，地面標(biāo)高一般在70～210.0m之間，原始地面坡角40～60°，局部較陡。K0+080～K0+220段邊坡最大開挖高度70m，根據(jù)邊坡與巖體結(jié)構(gòu)面關(guān)系赤平投影圖分析，擬開挖邊坡面與K0+120處右側(cè)開挖邊坡極限赤平投影圖（見圖1）分析得出，邊坡面與YM、J1小角度反傾相交，與J2、J3小角度順傾相交。該處邊坡為欠穩(wěn)定邊坡，破壞形式為巖體沿不利結(jié)構(gòu)面及其組合線發(fā)生小規(guī)模的崩塌、掉塊、楔形體滑塌。

圖1 赤平投影圖

本挖方段地層主要由第四系全新統(tǒng)殘積土（Q4el）和白堊系上統(tǒng)新橋組（K2z）礫巖組成。其地質(zhì)特性如下：

①層種植土（Q4el）：灰黃色、褐色，以可塑-硬塑狀態(tài)粉質(zhì)黏土為主，混圓礫、卵石，表層含大量植物根系。層厚約0.50～0.80m。該層主要分布于場地山坡表層，屬于Ⅲ級硬土。

②強(qiáng)風(fēng)化礫巖（K2z）：灰白色、棕紅色，層狀構(gòu)造，風(fēng)化裂隙很發(fā)育，巖體較破碎，巖芯呈碎塊狀，敲擊聲脆，錘擊不易碎，巖芯采取率一般大于50%，干鉆難鉆進(jìn)。分布于整個邊坡山體，土石等級為Ⅳ級軟石。

②中-微風(fēng)化礫巖（K2z）：灰白色、棕紅色，層狀構(gòu)造，風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖體較完整，巖芯呈短圓柱狀，敲擊聲脆，錘擊不易碎，巖芯采取率大于85%，干鉆難鉆進(jìn)。分布于整個邊坡山體，巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度值為20.2-23.1MPa，土石等級為Ⅴ級次堅(jiān)石。

2 位移監(jiān)測技術(shù)

2.1 監(jiān)測目的

在邊坡一個或多個縱向斷面上布置監(jiān)測孔，監(jiān)測孔內(nèi)安裝專用測斜管，通過深孔測斜儀測試測斜管在邊坡側(cè)向的水平位移，繪出孔深與水平位移的關(guān)系曲線，可以直接地反映出潛在滑動面的深度位置，并通過數(shù)據(jù)處理分析較準(zhǔn)確地了解和掌握坡體松動變形的深度與坡體變形的趨勢，及時掌握坡體的變形穩(wěn)定情況，以便出現(xiàn)險(xiǎn)情時為邊坡處理提供科學(xué)依據(jù)[5]。

2.2 工作原理

深部位移觀測主要采用活動式鉆孔測斜儀（見圖2）對巖土體深層的變位情況進(jìn)行長期觀測。該監(jiān)測系統(tǒng)主要由棒式測斜儀探頭（探測器）、便攜式數(shù)據(jù)采集儀、數(shù)據(jù)傳輸電纜和內(nèi)置導(dǎo)向槽測斜管(專用)四部分組成。

圖2 活動式鉆孔測斜儀結(jié)構(gòu)示意圖

測斜儀的測頭以其輪沿著測斜導(dǎo)管的導(dǎo)槽沉降或提升。測頭的傳感器可以探測到導(dǎo)管在每一深度處的傾斜角度，輸出一個電壓信號，在測斜儀上顯示出來，測頭測出的信號是以測斜管導(dǎo)槽為方向基準(zhǔn)的在某一深度處測頭上下導(dǎo)輪標(biāo)準(zhǔn)間距L的傾斜角的函數(shù)，該信號可換算成水平位移。利用測斜儀定期讀取測斜管的變形，整理得到位移—孔深曲線及位移—時間曲線圖，以此反映監(jiān)測孔附近坡體內(nèi)構(gòu)造單元（層）的相對位移情況。

2.3 測斜管埋設(shè)質(zhì)量控制

埋設(shè)測斜管時應(yīng)符合下列要求：

（1）埋設(shè)前應(yīng)檢查測斜管質(zhì)量，測斜管連接時應(yīng)保證上、下管段的導(dǎo)槽相互對準(zhǔn)，順暢，各段接頭及管底應(yīng)保證密封；

（2）測斜管埋設(shè)時應(yīng)保持豎直，防止發(fā)生上浮、斷裂、扭轉(zhuǎn)；測斜管一對導(dǎo)槽的方向應(yīng)與所需測量的位移方向保持一致；

（3）當(dāng)采用鉆孔法埋設(shè)時，測斜管與鉆孔之間的空隙應(yīng)填充密實(shí)。

2.4 觀測

測斜管安裝完成后，15d后進(jìn)行第一次量測，并取前3次數(shù)據(jù)的平均值作為基準(zhǔn)值。將電纜測頭從箱中取出，把電纜測頭和測桿槽口對齊連接，然后擰緊緊固螺絲，再把電纜和讀數(shù)計(jì)連接；將測頭導(dǎo)輪卡置在測斜管的導(dǎo)槽內(nèi)，將測頭放入測斜管中，拉拽電纜，使測頭滑至管另一端（管底）并停放10min，管內(nèi)溫度穩(wěn)定以便觀測不受溫度影響；將測頭拉至最近深度標(biāo)志為測讀起點(diǎn)，每0.5m測一個數(shù)，利用電纜標(biāo)志測讀，使測頭升至測斜管頂端為止。每次測讀時都應(yīng)將電纜標(biāo)志對準(zhǔn)，以防讀數(shù)不準(zhǔn)確；將測頭旋轉(zhuǎn)180°，重新放入測斜管中，重復(fù)上述步驟在相同的標(biāo)志測讀。所有量測數(shù)據(jù)于24h以內(nèi)進(jìn)行校對、整理、計(jì)算，并簡單繪出時間與位移的觀測曲線。遇有異常讀數(shù)時，及時分析原因，并采取補(bǔ)救措施，確保測讀值準(zhǔn)確無誤。

3 數(shù)據(jù)分析

圖3和圖4分別為該項(xiàng)目現(xiàn)場實(shí)景和項(xiàng)目地質(zhì)剖面圖，圖5所示為金寨縣金江大道K0+080～K0+220路段中K0+120處深部位移監(jiān)測數(shù)據(jù)。從監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，隨著開挖卸荷的進(jìn)行，邊坡頂部及深部均出現(xiàn)不同程度的位移，開挖結(jié)束后，邊坡頂部出現(xiàn)2mm累計(jì)位移量；11m埋深處，邊坡位移累計(jì)量在開挖結(jié)束后為9mm；整體來看，該邊坡在深度為11m左右可能存在潛在滑動面，需對該處位置邊坡進(jìn)行加固處理，防止發(fā)生垮塌破壞。

圖3 現(xiàn)場概況

圖4 地質(zhì)剖面圖

圖5 數(shù)據(jù)處理圖

通過以上監(jiān)測過程可以看出，工程中對邊坡深部位移的監(jiān)測實(shí)際上是通過測量測斜管的傾斜角度，進(jìn)而換算得到邊坡在水平方向上的位移，邊坡水平方向位移的值通常情況下能夠反映邊坡的穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)連續(xù)監(jiān)測的水平位移在某一特定的區(qū)間內(nèi)收斂時，可認(rèn)為邊坡在開挖卸荷之后，達(dá)到了穩(wěn)定狀態(tài)；如果邊坡深部水平位移持續(xù)增大，且具有逐步增加的趨勢，則表明該邊坡在開挖卸荷過程中，水平位移不收斂，具有發(fā)生滑坡、崩塌的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)及時對邊坡進(jìn)行支護(hù)處理。常規(guī)的支護(hù)措施有錨拉支護(hù)、框架格構(gòu)梁或植物防護(hù)，防護(hù)過程中一方面要加強(qiáng)邊坡監(jiān)測范圍，對可能產(chǎn)生滑坡風(fēng)險(xiǎn)的邊坡進(jìn)行密切監(jiān)測，邊坡深部位移監(jiān)測的頻率也應(yīng)相應(yīng)提高，并且對該區(qū)域內(nèi)的邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算的方法可采用瑞典條分法和數(shù)值模擬的方法，觀察邊坡滑面的滑動趨勢，進(jìn)而對邊坡進(jìn)行相應(yīng)的支護(hù)，防止邊坡失穩(wěn)破壞。

4 結(jié)束語

深部位移監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，金寨縣金江大道K0+080～K0+220路段邊坡開挖過程中，邊坡深部隨著開挖卸荷產(chǎn)生了較大水平位移，這樣的監(jiān)測結(jié)果為后續(xù)邊坡的支護(hù)方案提供了重要參考。從該工程實(shí)踐中可以看出，深部位移監(jiān)測技術(shù)能夠直觀反映高邊坡開挖卸荷過程中，水平位移發(fā)展的趨勢及大小，能夠間接判斷邊坡潛在滑坡，降低高邊坡發(fā)生垮塌破壞的風(fēng)險(xiǎn)。隨著邊坡技術(shù)及監(jiān)測方案的完善和進(jìn)步，邊坡監(jiān)測技術(shù)也在不斷呈現(xiàn)出新的技術(shù)與手段，雷達(dá)技術(shù)在邊坡監(jiān)測技術(shù)中的應(yīng)用也十分廣泛，雷達(dá)技術(shù)通過地質(zhì)波反射獲取邊坡深部位移，需要經(jīng)過一定的處理才能得到邊坡內(nèi)部情況，反映數(shù)據(jù)具有一定的滯后性[6-7]。三維激光掃描技術(shù)能夠從三維立體上判斷邊坡內(nèi)部情況，但所需設(shè)備昂貴，且掃描過程和后期處理時間較長，很難做到對邊坡位移的連續(xù)監(jiān)測，且對于大型邊坡而言很難長時間地通過三維激光掃描監(jiān)測其內(nèi)部情況，也具有一定的局限性[8-9]。綜合來看，測斜管深部位移監(jiān)測技術(shù)造價低，技術(shù)成熟，反映邊坡深部位移情況較為及時，是一種廣泛使用的深部位移監(jiān)測技術(shù)，在工程實(shí)踐中具有重要的指導(dǎo)意義。