中交一公局第六工程有限公司 天津 300000
摘要：随着山区高速公路的发展，伴随而来的是大量高边坡的开挖，由于边坡覆盖层厚度大，蠕动或处于临滑状态很难确定软弱带的位置，因此需要引入一种新的手段辅助寻找边坡的变形面位置。深部位移监测能获得边坡垂直深度连续变形曲线，通过两次变形曲线的对比，可提前发现边坡的滑动趋向及判断边坡变形深度，分析结果可为复杂边坡工程处治方案提供依据，在施工阶段为安全施工提供依据，值得推广应用。
关键词：深部位移；高边坡；监测
1.引 言
边坡岩土体的破坏，一般不是突然发生，破坏前后总是有相当长时间的变形发展期。通过对坡体监控量测、监测的变形数据，不但可以预测预报边坡的失稳滑动，同时也可以应用变形的动态变化规律检验边坡治理设计的正确性，从而做到修正设计，指导施工，以确保施工和营运安全。
深部位移监测已在大量的边坡或滑坡监测中广泛应用，其监测往往在边坡开挖后开展，若边坡处于稳定，深部位移曲线就没有明显位移反映，当边坡处于不稳定状态时，深部位移特征曲线有向坡面侧变形反应或出现滑面等变形的位移突变特征。实际上，边坡变形是贯穿于边坡开挖和卸载整个过程中，边坡的深部位移监测方法可以反映边坡坡体开挖过程中变形信息的深部位移特征曲线，是评估边坡稳定性和加固策略实用可靠的方式。
对于不稳定边坡在开挖过程，在宏观外表上边坡往往出现局部的变形迹象，诸如裂缝、坍塌或滑坡等，其监测曲线则反映坡体内部变形状况，监测曲线上的错动与滑动带的出现预示着坡体逐渐趋向不稳定状态。
2.监测的基本原理
2.1监测的目的
边坡稳定是一个复杂的、多参数岩土力学问题，尤其对于地质条件复杂、有较大潜在危害的高边坡，单靠理论分析很难把握其稳定状态，必须建立动态监测体系。只有对边坡表面、地下变形以及支挡结构物受力状态监测获取的信息进行综合分析，才能把握边坡的安全稳定。高边坡监测的主要目的有以下几点：
（1）判断边坡的滑动面深度、滑动范围及其变形发展趋势，评估开挖施工对边坡自身稳定性和周围建构筑物的影响情况，提供预警信息；
（2）通过动态监测，依据实际情况进行工序和工艺的调整，以便采取更为合理、有效的支护措施，及时指导施工，优化施工方案。避免边坡工程事故的发生，确保施工安全、快捷地进行；
（3）通过动态监测，掌握控制边坡的稳定性各种参数和因数随时间和空间上的不断变化的过程，为动态化设计，变更设计方案提供依据；
（4）检验边坡加固效果，评价安全稳定性；
（5）积累量测数据，总结经验，为其它未施工边坡提供工程类比的依据。为节省工程投资，提高高危边坡的设计和施工水平提供科学依据和技术保证。
2.2深部位移工作原理
目前测量土体内部发生水平向位移及其方向大多使用测斜仪。在钻孔内埋设测斜管，定期用测斜仪测量测斜管随岩土体深部位移大小、方向，以此观测岩土体深部位移沿钻孔深度逐点连续的位移变化，由此建立位移－深度曲线，通过该曲线找出滑动面准确位置，对滑动面的位移大小及位移速率做到监控。
测斜管的工作原理是根据摆锤受重力作用为基础，测定以摆锤为基准的弧角变化，从而计算土体在不同高程的水平位移。当土体产生位移时，埋入土体中的测斜管随土体同步位移，测斜管的位移量即为土体的位移量。一般先在土体中埋设一竖直、互成90°四个导槽的管子（PVC塑料管）管子在土体中受力后发生变形，这时将测斜仪探头放入测斜管导槽内，放入测斜管内的活动测头，每间隔一定距离测出的量是各个不同分段点上测斜管的轴与垂直线的夹角倾角变化ΔXi，而该段测管相应的位移增量ΔSi为：ΔSi＝Li•SinΔXi，式中Li为各段点之间的单位长度。测得各分段位移后，可由测斜管底部或顶部为基准开始累加，求得任一高程处的实际位移数值。
当测斜管埋设的足够深时，管底可以认为是位移不动点，管口的水平位移值Δn就是各分段位移增量的总和：
在测斜管两端都有水平位移的情况下，就需要实测管口的水平位移值Δ0，并向下推算各测点的水平位移值Δ，即：
测斜管可以用于测单向位移，也可以测双向位移。
2.3测斜管安装及深部位移测量
测斜孔布置在边坡平台上，根据边坡位置、地质构造及相关监测要求，在同一断面不同高度的平台上布置3个测斜孔，测斜孔深度应以进入稳定地层3～5m深度来控制。
测斜孔钻孔完成后埋设测斜管，测斜管应分段下放，并逐根用铆钉锚固，并用防水胶泥和防水胶布封好接头。下管完成后注浆固定测斜管，并在孔口设置保护装置。
测斜管测量侧向位移前，为保护测斜管测头的安全，有条件可在测量前先用测头模型下入测斜管内，沿导槽上下滑行一遍，检查测斜孔及导槽是否畅通无阻。如果无测头模型，应缓慢将测头放入测斜管底部；
联接测头和测读仪，检查密封装置、电池充电量、仪器是否工作正常。
将测头插入测斜管，使测头上的导线滚轮卡在测斜管内壁的导槽中，沿槽滚动，活动式测头可连续地测定沿测斜管整个深度的水平位移变化，将测头缓慢下至孔底，测量自孔底开始，自下而上沿导槽全长每隔一定距离（通常为0.5～1.0m）测读一次，每次测量时，应将测头稳定在某一位置上。整个高度测量完毕后，将测头旋转180度插入同一对导槽，按以上方法重复再测量一次，两次测量的各测点应在同一位置上，此时各测点的两次读数应是数值接近（绝对值不超过20）、符号相反。如果测量数据有疑问，应及时补测。用同样方法可测与其垂直的另一对导槽的水平位移。一般测斜仪可以同时测量相互垂直两个方向的水平位移。
测斜仪测量原理如图2.1所示。
图2.1 测斜管测量原理
3.工程应用
3.1工程概况
广东省仁化（湘粤界）至博罗公路为武（汉）深（圳）高速公路中一段，是广东省规划 “九纵五横两环”中“第四纵”的一段，与京珠高速、粤赣高速及在建的大广高速、韶赣高速一并构成粤北地区直通珠三角及港澳地区的快速通道，是广东省中部南北向又一条重要通道。
K406+810-K406+940左侧路堑位于龙门县境内，该处路线走向约 132°，为一段整体式挖方路基。路堑区属构造剥蚀丘陵地貌，冲沟斜坡地形，地势右高左低，地形起伏较大，斜坡自然坡度为 10°~20°。本路堑共4级坡，边坡最大高度22.4m，边坡采用台阶式，上缓下陡，每6m分一级，边坡防护形式为：一、二、三级锚杆格梁防护；四级挂三维网植草。
目前该边坡二三四及边坡已开挖完成，斜坡上部土体主要为上更新统洪积卵石，下伏岩性为石炭系全-强风化砂岩，地表水经上部土体入渗后容易浸泡软化土体，使其抗剪强度降低，易产生坡体变形及剪切破坏。边坡开挖后行程高陡临空面，边坡容易发生滑移，为判断该边坡稳定性，采取深部位移监测配合地表位移监测，对该边坡进行动态监测，确保施工过程安全。边坡立面图如图3.1所示。
3.2监测点布置情况
K406+810～K406+940左侧路堑设计共布置6个地表位移监测点，4个深部位移监测孔。目前已全部布置完毕。监测点布置如图3.3所示。
图3.1 K406+810～K406+940左侧路堑监测点布置图
3.3监测数据成果及分析
在2016年11月底完成了测斜管的安装，12月6日开始每2-4天进行一次观测，并及时对观测数据进行了整理分析，目前已完成6期观测，深层位移数据结果汇总与分析如下：
图3.2 K405+885深部位移曲线图
由于及时施工了坡顶截水沟，且近期天气较好，无雨水，综合近几期数据分析，该边坡深部位移量均较小，结合本期监测数据分析及现场巡查，边坡暂未出现失稳现象。
K420+533～K420+844右侧路堑边坡测斜孔除X方向最大变形出现在K420+650一级测斜孔，位移达到115.8mm，深度为4m，Y方向最大变形出现在K420+650一级测斜孔，位移达到33.9mm，深度为4m。根据以上监测结果，判断边坡出现异常，对现场进行查看后发现一级平台里程约K420+655～660产生裂缝，缝宽3cm，坡面位置也见挤出裂缝，对施工现场及时进行预警，后对该点一级坡面前后里程的锚索框架梁及时施工，施工完成后，坡面至今较稳定。
4.建议
进场之后，对高边坡进行详细的地质调查，搜集现有基础技术资料并对其进行综合分析，建立重点边坡安全隐患管理台账，在施工过程中及时布设监测点，加大监测频率，并尽可能保证监测数据的连续性，使监测成果能够及时指导边坡施工。
在实际监测的过程中如果出现异常现象时，都应引起注意，结合地质资料综合分析，进一步论证其稳定性，以便及早发现安全隐患，进行预测预警，采取相应的补救措施。
深部位移监测最好与其他监测手段联合使用，如地表位移监测、岩土压力监测等，各种方法配合使用，相互验证，综合评价效果更好。
参考文献：
[1] 孙玉科.《边坡岩体稳定性分析》.科学出版社，1988。
[2] 张倬元，王士天，王兰生.《工程地质分析原理》.地质出版社，1981。
[3] 韩爱果，聂德新，任光明.《滑坡变形监测系统深部与地表位移关系初探》.山地学报，2000。
[4] 徐邦栋.《滑坡分析与防治》.中国铁道出版社，2001。
论文作者:王晶,葛保林
论文发表刊物:《基层建设》2018年第13期
论文发表时间:2018/7/9
标签：位移论文; 深部论文; 测量论文; 深度论文; 曲线论文; 水平论文; 稳定性论文; 《基层建设》2018年第13期论文;