巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測技術(shù)研究進(jìn)展*

謝　濤　何　文　盧春燕

(1.江西理工大學(xué)建筑與測繪工程學(xué)院；2.江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院；3.江西省礦業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

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巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測技術(shù)研究進(jìn)展*

謝濤1何文2,3盧春燕1

(1.江西理工大學(xué)建筑與測繪工程學(xué)院；2.江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院；3.江西省礦業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

摘要巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測一直是巖土工程的重要研究內(nèi)容，并取得了眾多成果。在收集整理了大量國內(nèi)外文獻(xiàn)資料和研究成果的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)、詳細(xì)地介紹了目前巖質(zhì)邊坡的位移監(jiān)測技術(shù)、光纖傳感監(jiān)測技術(shù)、地球物理監(jiān)測技術(shù)、應(yīng)力監(jiān)測技術(shù)以及聲發(fā)射監(jiān)測技術(shù)，分析了目前巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測技術(shù)存在的問題，展望了今后的研究方向。

關(guān)鍵詞巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測技術(shù)

我國露天金屬礦山開采深度不斷增加，逐漸形成了高陡邊坡，邊坡暴露面積越來越大，造成地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，嚴(yán)重威脅著礦山的安全與發(fā)展。所以，對巖質(zhì)邊坡進(jìn)行有效準(zhǔn)確的監(jiān)測、預(yù)測，是減輕滑坡災(zāi)害損失、減少人員傷亡最有效的途徑。

到現(xiàn)階段為止，國際上已經(jīng)有很多用于巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測的技術(shù)和手段，本文根據(jù)不同的監(jiān)測儀器和手段，將其分為位移監(jiān)測技術(shù)、基于光纖傳感監(jiān)測技術(shù)、地球物理監(jiān)測技術(shù)、應(yīng)力監(jiān)測技術(shù)和聲發(fā)射監(jiān)測技術(shù)。

1位移監(jiān)測技術(shù)

1.1數(shù)字化近景攝影測量

當(dāng)攝影距離在300 m范圍內(nèi)時為近景攝影測量[1]。伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和光電子技術(shù)的成熟，利用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了近景攝影測量的數(shù)字化。系統(tǒng)組成如圖1所示。

圖1　數(shù)字化近景測量系統(tǒng)構(gòu)成示意

運(yùn)用數(shù)字化近景攝影技術(shù)測量整個觀測范圍內(nèi)邊坡上所有位置的位移，實(shí)現(xiàn)觀測人員很難到達(dá)地方的測量[2]。該技術(shù)具有設(shè)備簡單、對環(huán)境要求低、自動化程度高、精度高等優(yōu)點(diǎn)，以數(shù)字方式存儲影像，能夠在計(jì)算機(jī)上計(jì)算位移數(shù)據(jù)，但容易受天氣的影響[3-5]。

近年來，國內(nèi)外許多研究人員開始使用近景攝影測量進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測。2004年任偉中等人第一次將該技術(shù)應(yīng)用在模型試驗(yàn)的變形測量中，在模型邊界鋼板上布置了測量標(biāo)志點(diǎn)，每完成一步開挖，就測讀一次數(shù)碼相機(jī)測點(diǎn)。測量顯示位移場如圖2。這種方法所測得的位移變化與試驗(yàn)過程中各種現(xiàn)象很符合，結(jié)果比較準(zhǔn)確，對采礦設(shè)計(jì)和生產(chǎn)具有重要的參考價值[2]。

圖2　攝影所求得的累加位移矢量

2009年，聶小波等人利用近景攝影測量技術(shù)對某地進(jìn)行監(jiān)測，利用取得的數(shù)字信息，分析得到了該地區(qū)的立面圖和云圖等[6]；2011年，李彩林等人利用一種新的邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測方法，對被測對象進(jìn)行近景攝影測量，對不同時期的DEM模型進(jìn)行疊加分析，最后得到了巖體的絕對位移量[7]。目前該技術(shù)測量精度不高，將其應(yīng)用在巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測仍需要大量的理論研究。

1.2全球定位系統(tǒng)(GPS)

運(yùn)用接收衛(wèi)星信號測距進(jìn)行定位稱為全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。GPS定位系統(tǒng)組成如圖3所示，三者各自獨(dú)立的發(fā)揮功能，同時又成為一個整體系統(tǒng)[8-10]。

圖3　全球定位系統(tǒng)組成

2004年，過靜珺等針對四川某地區(qū)滑坡，在示范區(qū)建立了GPS監(jiān)測網(wǎng)，監(jiān)測結(jié)果表明，GPS可以用作常規(guī)的大地測量方面的監(jiān)測，能夠滿足邊坡位移監(jiān)測要求[9]。

目前，GPS技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測，尤其是滑坡災(zāi)害的監(jiān)測中有著廣泛的應(yīng)用。如我國在三峽庫區(qū)建立的高精度GPS監(jiān)測網(wǎng)，此監(jiān)測網(wǎng)分三級設(shè)置，首級控制將基準(zhǔn)點(diǎn)覆蓋三峽庫區(qū)，工作基點(diǎn)依據(jù)滑坡的分布建立，使之成為基準(zhǔn)網(wǎng)的加密和擴(kuò)充；變形點(diǎn)建立于滑體上，和鄰近的工作基點(diǎn)組網(wǎng)，共同監(jiān)測滑坡體的變形。有效提高了監(jiān)測的準(zhǔn)確性和連續(xù)性。

在高精度GPS測量中，衛(wèi)星軌道精度、對流層折射修正精度、多路徑效應(yīng)、接收機(jī)振蕩器的穩(wěn)定度等都會影響定位精度，實(shí)現(xiàn)高精度快速定位仍然存在許多尚未完全解決的關(guān)鍵技術(shù)。

1.3地理信息系統(tǒng)(GIS)

GIS平臺具有強(qiáng)大的分析能力和處理空間信息的功能[11-16]，可以為相互作用研究提供支持，利用GIS技術(shù)可以綜合研究滑坡的形成過程。地理信息系統(tǒng)組成如圖4所示。

圖4　地理信息系統(tǒng)的組成

從上世紀(jì)80年代開始，國外在實(shí)際工程中就已經(jīng)逐步使用GIS技術(shù)，近年來，GIS技術(shù)正在不斷地開發(fā)和研究中，但是眾多研究人員只是將其作為一種數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和處理手段。2007年談小龍?jiān)谶吰路€(wěn)定性研究中將力學(xué)模型和GIS技術(shù)相結(jié)合，以現(xiàn)場位移監(jiān)測成果為依據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理和統(tǒng)計(jì)推斷，最終提出一個綜合的邊坡失穩(wěn)預(yù)警模型，達(dá)到了提高邊坡失穩(wěn)和滑坡安全評價的精度要求[17]。到目前為止，GIS技術(shù)在巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測相關(guān)方面的研究仍處于探索和發(fā)展階段。

在巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測中，GIS強(qiáng)大的空間解析功能具有廣闊的運(yùn)用前景。

1.4遙感(RS)

RS技術(shù)是運(yùn)用電磁輻射理論，接收并記錄目標(biāo)所輻射的電磁波信息，經(jīng)過信號加工處理，進(jìn)而對被測體進(jìn)行探測和識別的技術(shù)。

近10 a來，我國開始重視將遙感技術(shù)應(yīng)用于滑坡災(zāi)害的監(jiān)測中，實(shí)現(xiàn)對滑坡表面形態(tài)演變的動態(tài)監(jiān)測。2010年唐川等[18]以北川縣城及湔江河谷為研究區(qū)，運(yùn)用遙感技術(shù)解譯出了1 200多處不同類型的滑坡。地震后的2008年9月24日，暴雨誘發(fā)了更多的滑坡災(zāi)害，利用遙感影像解譯，新增的暴雨引起的滑坡800多處。通過對“9.24”暴雨前后的遙感解譯結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)，被監(jiān)測區(qū)域滑坡增加了68%，而且，發(fā)現(xiàn)滑坡面積增加了46.6%。圖5為該地區(qū)遙感解譯結(jié)果。

圖5　該地區(qū)遙感解譯結(jié)果

由于遙感技術(shù)在滑坡監(jiān)測方面具有效率高、可動態(tài)監(jiān)測、獲取信息量大，適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，在滑坡監(jiān)測領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。但遙感技術(shù)受天氣的不利影響[19-21]，因此，遙感技術(shù)理論還需不斷豐富，遙感分辨率還需提高。

1.5“3S”技術(shù)

GPS、GIS和RS技術(shù)共同組成了“3S”技術(shù)?；聻?zāi)害一般與地理信息有關(guān)，并且會涉及到空間信息成分，GIS技術(shù)可以管理滑坡信息，遙感技術(shù)對滑坡實(shí)時監(jiān)測，基本不受地形地貌的影響；GPS又可以作為GIS及時采集和更新[22]。三者相結(jié)合的監(jiān)測模式可以達(dá)到最佳的監(jiān)測結(jié)果。

上世紀(jì)90年代以來，伴隨GIS、GPS和RS技術(shù)的迅猛發(fā)展，歐陽祖熙等[23]利用三峽水庫建成蓄水后，介于該高邊坡和庫岸的穩(wěn)定性會產(chǎn)生變化，將3S技術(shù)和地面監(jiān)測網(wǎng)相結(jié)合，監(jiān)測邊坡和庫岸變形特征，根據(jù)在萬州等地初步建立的系統(tǒng)監(jiān)測，得到相當(dāng)部分的結(jié)果。

將GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)直接傳送給GIS系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)滑坡位移的監(jiān)測和預(yù)測，是制約“3S”技術(shù)廣泛應(yīng)用的一個重點(diǎn)技術(shù)問題。隨著衛(wèi)星導(dǎo)航精度地提高，新型遙感技術(shù)日益完善，GIS空間分析與建模能力的增強(qiáng)，基于3S技術(shù)將在防災(zāi)減災(zāi)工作中發(fā)揮重要作用。

1.6測斜儀監(jiān)測技術(shù)

在巖體中預(yù)埋測斜管，使測斜管隨著巖體的變形而逐段測量，從而得到鉆孔深度范圍內(nèi)各測點(diǎn)的水平位移。測斜儀埋設(shè)示意見圖6。

圖6　測斜儀原理及埋設(shè)示意圖

以武漢基深勘察研究所研制的CX-3C型測斜儀為例，采用最新進(jìn)口傾角傳感器作為敏感元件，具有精度高，穩(wěn)定性好，重復(fù)性高，漂移小，熱穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。用測斜儀測定導(dǎo)管的位置初始值，比較各位置的讀數(shù)與初始值之差，從而求得各個位置的相對位移，對相對位移求和得到位移量。量測鉆孔深度范圍內(nèi)的水平位移 ：

(1)

式中，S為測孔深度范圍內(nèi)水平方向位移；n為測孔深度范圍內(nèi)的測試點(diǎn)數(shù)。

為保證邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測可靠，靳曉光等研究了鉆孔測斜儀測量與數(shù)據(jù)處理，陳國勝等通過測斜資料誤差，提出了誤差的解決方法。

鉆孔測斜儀的優(yōu)點(diǎn)是測量準(zhǔn)確，適用于滑坡體滑動方向可以準(zhǔn)確預(yù)判的情況下，如果滑坡滑動方向預(yù)判不準(zhǔn)確，得到的監(jiān)測結(jié)果將與實(shí)際情況相差較大，同時也存在成本高、遠(yuǎn)程監(jiān)控難、人工操作影響精度等問題[24-26]。

1.7應(yīng)變管監(jiān)測技術(shù)

布置于巖體內(nèi)部的應(yīng)變管隨著巖體滑坡而產(chǎn)生位移，導(dǎo)致電阻應(yīng)變片發(fā)生變化，測得巖體變化，繼而得到巖體位移量和滑動面位置[27]。電阻應(yīng)變管及埋設(shè)示意見圖7。

圖7　電阻應(yīng)變管及埋設(shè)

電阻應(yīng)變管分為彈性管材、電阻應(yīng)變片、引線、防水層等。應(yīng)當(dāng)根據(jù)滑坡所處的滑動階段來確定彈性管材,若滑坡推力較大，應(yīng)選用強(qiáng)度較高的鋼材，反之則可以采用聚氯乙烯塑料。

王化卿等采用電阻應(yīng)變測管對甘肅省東鄉(xiāng)縣灑勒山附近的石拉子山黃圖大滑坡群進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)報(bào)，在有可靠的防水措施下，電阻應(yīng)變測管應(yīng)變值出現(xiàn)了異常變化，能夠作為滑坡預(yù)測的依據(jù)[27]。該技術(shù)可以應(yīng)用于滑坡監(jiān)測和預(yù)報(bào)，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，性能可靠。

1.8時域反射技術(shù)(TDR)

時域反射技術(shù)最早于上世紀(jì)70年代在巖土工程運(yùn)用。在TDR滑坡監(jiān)測系統(tǒng)中，滑坡導(dǎo)致電纜形變，反射脈沖波形變化，通過分析反射波形來監(jiān)測巖體的移動(見圖8)。圖9為滑裂面發(fā)展趨勢與電纜斷裂破壞的TDR信號[28-31]，圖10為TDR技術(shù)邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測原理示意。

圖8　時域反射系統(tǒng)

圖9　電纜斷裂的TDR信號

20世紀(jì)90年代初，Connor等人利用TDR監(jiān)測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對露天礦邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測的研究。我國張青等對雅安峽口滑坡進(jìn)行變形監(jiān)測，將同軸電纜安裝鉆孔中，得到了滑坡體深部的變形和位移。陳云敏等通過試驗(yàn)，取得了TDR反射波形隨剪切和拉伸位移的變化規(guī)律，該成果具有重要的工程實(shí)際應(yīng)用價值[29]。

但到目前為止，TDR技術(shù)在國內(nèi)邊坡監(jiān)測領(lǐng)域發(fā)展還不成熟，單獨(dú)使用該技術(shù)還不能確定邊坡滑動方向和位移量，需要通過大量室內(nèi)試驗(yàn)才能將其應(yīng)用到實(shí)際工程中，如果與測斜儀技術(shù)配合，會得到較好的監(jiān)測結(jié)果。

2光纖傳感監(jiān)測技術(shù)

利用外界環(huán)境的變化，使光在傳播時某些特征參數(shù)發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)對外界環(huán)境的變化檢測和信號的傳輸。根據(jù)被測區(qū)域的范圍分為點(diǎn)式、準(zhǔn)分布式及分布式3種監(jiān)測，按照傳感元件的不同分為純光纖和光纖光柵。目前邊坡監(jiān)測運(yùn)用中，光纖布拉格光柵傳感技術(shù)[32-33]應(yīng)用較多，但是只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)式或準(zhǔn)分布式監(jiān)測[34],將光纖作為傳感元件可實(shí)現(xiàn)以上3種形式的監(jiān)測[35-36]。

目前國內(nèi)運(yùn)用光纖傳感技術(shù)于邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測方面取得了一定成果。王寶軍等研究了邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測，表明光纖和土體的變形同步性很差，將光纖配合錨桿使用監(jiān)測效果比較好。殷建華等根據(jù)光纖監(jiān)測數(shù)據(jù)，闡述了光纖監(jiān)測技術(shù)在邊坡穩(wěn)定性方面運(yùn)用情況，為實(shí)際工程運(yùn)用提供了一定的使用價值。美國利用自主研發(fā)系統(tǒng)SAA(Shape Accel Array)監(jiān)測了加利福尼亞的現(xiàn)場邊坡，監(jiān)測結(jié)果與原先傳統(tǒng)傳感器測量的結(jié)果相吻合。

光纖傳感具有可靠程度較高、抗干擾能力較強(qiáng)和監(jiān)測精度高等優(yōu)點(diǎn)。但是目前還不能同時滿足高初始精度和大量程的要求，滑坡方向也不能確定，若光纖傳感技術(shù)在巖土工程方向中取得突破，將有良好的運(yùn)用前景[33]。

3地球物理監(jiān)測技術(shù)

3.1地震勘探法

通過探測鉆孔孔壁巖體的縱波波速，在帶充氣膠管的內(nèi)脹式膠囊上綁傳感器，每降2 m測量一次，直到孔底；然后拉回傳感器，每2 m再測一次，縱波通過時間取平均值。探測方法和布設(shè)如圖11。

圖11　探測方法及其布設(shè)

當(dāng)各巖體間存在明顯的波速差異時，地震勘探法是可行的。該方法既經(jīng)濟(jì)又快速，被廣泛用于探測邊坡巖體變形破壞特征和邊坡結(jié)構(gòu)。

鄧榮貴等利用地震勘探對巖體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了探測，并且通過后期開挖，表明巖體結(jié)構(gòu)特征和所探測結(jié)果相吻合[37]，為地震勘探法探測巖質(zhì)邊坡的開挖、支護(hù)等提供了支撐。

3.2探地雷達(dá)技術(shù)

將信號向地下發(fā)射，通過地層界面反射后接收，分析接收信號的特征參量，即探查滑動面[38]，如圖12。

圖12　探地雷達(dá)探測原理

第一次探地雷達(dá)的概念是由德國人在上世紀(jì)初提出的。在我國，1994年李大心在湖北襄樊峴上埡風(fēng)化殘積土體滑坡、湖北巴東新城碎石體滑坡和上海廣靈四路軟土體工程滑坡3種類型滑坡中運(yùn)用了探地雷達(dá)技術(shù)進(jìn)行探測，取得很好的效果。楊云芳等[39]利用探地雷達(dá)技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測，楊成林等人利用探地雷達(dá)技術(shù)探測裂縫位置、走向、深度的高質(zhì)量圖像，說明探地雷達(dá)監(jiān)測巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性是可以實(shí)現(xiàn)的。

雖然探地雷達(dá)技術(shù)在巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測方面是可行的，但隨著頻率的增加，衰減加快，會導(dǎo)致探測不深；而低頻波則相反，其抗電磁干擾能力強(qiáng)，可在各種噪聲環(huán)境下工作，具有圖像清晰直觀，工作效率高，重復(fù)性好等特點(diǎn)。

4應(yīng)力監(jiān)測技術(shù)

以預(yù)應(yīng)力錨桿(索)監(jiān)測邊坡巖體的應(yīng)力變化情況，在不少邊坡監(jiān)測工作中得到了有效應(yīng)用。不僅可以治理邊坡，還可以利用錨桿(索)進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測，對邊坡失穩(wěn)進(jìn)行及時有效地預(yù)測。振弦式鋼筋測力較普遍，當(dāng)鋼筋計(jì)受拉伸或者壓縮作用時，鋼弦振動頻率會變化，通過電磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生激振，讀出鋼弦的振動頻率，可算出鋼筋計(jì)受到的應(yīng)力。GJJ-100型系列振弦式鋼筋測力計(jì)結(jié)構(gòu)簡單、耐用性強(qiáng)和防水性能較好。預(yù)應(yīng)力錨桿埋設(shè)見圖13。

圖13　預(yù)應(yīng)力錨桿應(yīng)力埋設(shè)示意

應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)由兩部分組成，一部分為數(shù)據(jù)采集和傳輸裝置，安裝在現(xiàn)場，另一部分接收和處理數(shù)據(jù)。2002年，朱煥春根據(jù)三峽臨時船閘及升船機(jī)高邊坡進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測，取得了較好的監(jiān)測效果[40]。2009年，何滿潮提出了新的監(jiān)測原理，建立了滑動力和預(yù)警力之間的關(guān)系，得出在滑坡發(fā)生前，邊坡巖體應(yīng)力會先出現(xiàn)變化，巖體位移變化滯后的重要成果[41]。

當(dāng)前巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性應(yīng)力監(jiān)測的研究大多處在現(xiàn)場監(jiān)測，監(jiān)測機(jī)制的研究并沒有太多深入，也沒有進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測預(yù)警合理性分析，可以預(yù)計(jì)，在今后的研究中，這些難點(diǎn)將是應(yīng)力監(jiān)測邊坡穩(wěn)定性問題一個熱點(diǎn)。

5聲發(fā)射監(jiān)測技術(shù)

巖石的脆性特性使位移監(jiān)測技術(shù)較難探測到巖質(zhì)邊坡破壞失穩(wěn)的一些前期特征，而巖質(zhì)邊坡的破壞過程往往從微觀層面的變形開始，并且?guī)r石的微觀變形伴隨著微弱的彈性波產(chǎn)生及傳播，這種彈性波傳播的現(xiàn)象稱為聲發(fā)射。因此聲發(fā)射技術(shù)可作為一種時空動態(tài)監(jiān)測方法，能夠及時發(fā)現(xiàn)巖體內(nèi)部破壞，對邊坡內(nèi)部情況能夠進(jìn)行有效揭示[42-43]，采集巖體破壞的聲發(fā)射信號，通過分析和處理，達(dá)到辨別巖質(zhì)邊坡的前期破壞特征的目的[44-45]。

過去幾十年中，國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的巖石力學(xué)聲發(fā)射室內(nèi)試驗(yàn)，確定了巖石在不同受力狀態(tài)時裂紋的產(chǎn)生、擴(kuò)展及聲發(fā)射源位置等，建立了花崗巖三軸壓縮試驗(yàn)下聲發(fā)射源位置變化和裂紋擴(kuò)展之間的關(guān)系。該試驗(yàn)表明，在低應(yīng)力時，聲發(fā)射源幾乎分布在試件所有位置，但隨著破壞的鄰近，聲發(fā)射源位置集中在主破壞面區(qū)域。

聲發(fā)射技術(shù)在巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測方面的應(yīng)用是從上世紀(jì)70年代開始的，美國利用聲發(fā)射技術(shù)測試了加州一個露天礦的邊坡穩(wěn)定性問題，并且對該邊坡破壞進(jìn)行了最初預(yù)報(bào)。我國研究人員曾用聲發(fā)射技術(shù)對長江三峽大壩巖石活動情況進(jìn)行了監(jiān)測，由于受到眾多因素的影響，在實(shí)際工程應(yīng)用中聲發(fā)射技術(shù)的監(jiān)測效果受到很大影響。

萬志軍等[46]研究了巖石剪切破壞過程的聲發(fā)射活動特征試驗(yàn)，結(jié)果說明巖石剪切過程有明顯的聲發(fā)射活動，臨近極限強(qiáng)度時出現(xiàn)較大幅度的信號，這種特征能夠作為巖體破壞的判斷依據(jù)。通過相似模擬試驗(yàn)，布設(shè)了測力傳感器和聲發(fā)射傳感器(見圖14)，逐步加載直至邊坡失穩(wěn)，試驗(yàn)過程測得載荷、滑坡水平、垂直位移及聲發(fā)射信號。圖15為AE試件累計(jì)與位移的關(guān)系，分析試驗(yàn)結(jié)果得出，邊坡失穩(wěn)過程中巖體位移變化與AE聲發(fā)射事件的變化趨勢是同步發(fā)展的，并且當(dāng)滑坡發(fā)生時，位移和聲發(fā)射事件數(shù)都會迅速增加。

圖14　模型和測點(diǎn)布置

圖15　AE事件累計(jì)和位移的關(guān)系

室內(nèi)試驗(yàn)與理論研究為現(xiàn)場聲發(fā)射監(jiān)測、預(yù)測提供了一定的科學(xué)依據(jù)，在現(xiàn)場巖石聲發(fā)射監(jiān)測、預(yù)測研究方面，蔡美峰等人根據(jù)采空區(qū)失穩(wěn)過程的現(xiàn)場聲發(fā)射監(jiān)測結(jié)果，提出可以根據(jù)聲發(fā)射特征統(tǒng)計(jì)分析巖體的穩(wěn)定狀態(tài)，該成果對現(xiàn)場運(yùn)用有很大的實(shí)際工程價值[47]。到目前為止，聲發(fā)射監(jiān)測技術(shù)受到環(huán)境條件、邊坡巖體結(jié)構(gòu)復(fù)雜等方面的影響，在實(shí)際工程應(yīng)用效果受到很大程度的抑制。

6結(jié)論

目前巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性監(jiān)測技術(shù)正處在轉(zhuǎn)型期，從過去傳統(tǒng)的人工監(jiān)測方法向自動化、高精度和遠(yuǎn)程監(jiān)測方向發(fā)展。傳統(tǒng)的監(jiān)測技術(shù)大多由人工完成，觀測周期較長，無法同時實(shí)現(xiàn)連續(xù)、實(shí)時、動態(tài)、高精度監(jiān)測，且監(jiān)測數(shù)據(jù)無法快速分析。

聲發(fā)射技術(shù)可以反映巖體破裂和破壞的實(shí)時特征，監(jiān)測結(jié)果可以反映巖體破壞和失穩(wěn)的趨勢和發(fā)展方向。通過監(jiān)測巖體破裂和破壞的動態(tài)過程，提供預(yù)測巖質(zhì)邊坡滑坡失穩(wěn)和評價巖石工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的依據(jù)。隨著聲發(fā)射技術(shù)在巖石變形、破壞和現(xiàn)場監(jiān)測的研究不斷進(jìn)行，聲發(fā)射技術(shù)運(yùn)用到巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性預(yù)測將會成為將來的一個研究熱點(diǎn)。

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(收稿日期2015-09-23)

Advance of the Monitoring Technology of Rock Slope Stability

Xie Tao1He Wen2,3Lu Chunyan1

(1. School of Architecture and Surveying & Mapping Engineering, Jiangxi University of Science and Technology; 2. School of Resource and Environmental Engineering,Jiangxi University of Science and Technology; 3. Jiangxi Key Laboratory of Mining Engineering)

AbstractRock slope stability is always the important research contents of geotechnical engineering, mangy achievements in this area are obtained in recent years. Based on collecting a large number of relevant domestic and foreign literature, the rock slope stability monitoring technologies are analyzed systematically and detailedly, such as the displacement monitoring technology, fiber optical sensing technology,geophysical monitoring technology, stress monitoring technology and acoustic emission monitoring technology, besides that, the existing problems of rock slope stability monitoring technologies area summarized, and the the future development direction of the rock slope stability monitoring technologies are discussed in depth.

KeywordsRock slope, Stability, Monitoring technology

*江西省科技支撐計(jì)劃(編號: 20141BBG70097)。

謝濤(1991—)，男，碩士研究生，341000 江西省贛州市紅旗大道86號。