淺析巖土體變形監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

梁琬坤

（西安科技大學(xué)地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710000）

1 研究背景與意義

隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，工程建筑的規(guī)模也逐漸加大，此時(shí)大規(guī)模建筑因自身自重較大，在進(jìn)行建設(shè)時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大的應(yīng)力，而應(yīng)力會(huì)對(duì)大規(guī)模建筑基礎(chǔ)巖土體造成影響，若基礎(chǔ)巖土體出現(xiàn)大規(guī)模變形，必然會(huì)影響到大規(guī)模建筑的穩(wěn)定性，因此為了保障大規(guī)模建筑的質(zhì)量，現(xiàn)在許多施工單位都十分重視巖土體變形監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用。評(píng)估巖土體與建筑是否穩(wěn)定或建筑是否能夠合理使用最關(guān)鍵的指標(biāo)即巖土體的變形量大小，監(jiān)測(cè)所得的結(jié)果也可檢驗(yàn)計(jì)算的參數(shù)值或測(cè)算方式的準(zhǔn)確性及適合性。變形量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也可作為巖土體在實(shí)際工程實(shí)踐中所采用的加固方式種類的依據(jù)。本文為了了解此項(xiàng)技術(shù)的具體應(yīng)用，針對(duì)其技術(shù)現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析。介于巖土體的工程特性復(fù)雜多樣，勘察設(shè)計(jì)若有疏漏或把握不全面，會(huì)產(chǎn)生誤差導(dǎo)致影響工程質(zhì)量，因此對(duì)一些本身地質(zhì)條件不良的重大工程，巖土體變形監(jiān)測(cè)可及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)問題，加以適宜的措施，可保證工程的正常有序進(jìn)行，以此積攢有寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)探索巖土工程相關(guān)領(lǐng)域及提升現(xiàn)場(chǎng)勘察工作任務(wù)水平等方面皆具重要的影響與深遠(yuǎn)的意義。

2 巖土體變形監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 TDR巖土體變形監(jiān)測(cè)技術(shù)

目前，受科技發(fā)展的引導(dǎo)，出現(xiàn)了許多不同種類的巖土體變形監(jiān)測(cè)技術(shù)，其中較為常見的為TDR巖土體變形監(jiān)測(cè)技術(shù)。TDR巖土體變形監(jiān)測(cè)技術(shù)是近代研發(fā)的一種監(jiān)測(cè)技術(shù)，受到了廣大巖土體監(jiān)測(cè)單位、施工單位的重視，雖然TDR巖土體變形監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，但其本身還存在巨大的發(fā)展空間，需進(jìn)一步的對(duì)此進(jìn)行研究才能獲得更好的監(jiān)測(cè)效果。

TDR巖土體變形監(jiān)測(cè)技術(shù)的原理在于電磁學(xué)專業(yè)，即通過電磁波對(duì)巖土體的變形趨勢(shì)進(jìn)行分析。具體應(yīng)用上，首先發(fā)出TDR電磁波，當(dāng)巖土體發(fā)生變形時(shí)，變形的運(yùn)動(dòng)會(huì)對(duì)TDR電磁波造成影響，如此通過TDR電磁波的變化，就能夠了解到巖土體變形的具體情況，實(shí)現(xiàn)了對(duì)巖土體的監(jiān)測(cè)[1]。其次，TDR巖土體變形監(jiān)測(cè)技術(shù)主要由電脈沖信號(hào)發(fā)生器、傳輸線、信號(hào)接收器三部分組成[2]，通過電脈沖信號(hào)發(fā)生器發(fā)出電磁波，電磁波會(huì)在巖土體當(dāng)中不斷反射，若巖土體發(fā)生變形，會(huì)造成電磁波反射路徑的變化，因?yàn)殡姶挪ǖ姆瓷錉顩r會(huì)實(shí)時(shí)通過傳輸線路反饋至信號(hào)接收器，所以當(dāng)電磁波反射路徑出現(xiàn)變化時(shí)，即可通過信號(hào)接收器的顯示來了解巖土體變形的具體情況[3]。

就目前TDR巖土體變形監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用范圍而言，其主要適用于大規(guī)模工程建筑、巖體工程建筑；通過此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，可有效地避免巖土體大幅變形，且可通過巖土體的變形了解其具體強(qiáng)度，從而對(duì)強(qiáng)度不足的巖土體進(jìn)行改善，使其滿足大規(guī)模建設(shè)工程的施工需求[4]。因TDR巖土體變形監(jiān)測(cè)技術(shù)是當(dāng)下工程實(shí)踐中使用頻率最高的一項(xiàng)巖土體變形監(jiān)測(cè)技術(shù)，在當(dāng)前技術(shù)下具有代表性，下文將對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析。

2.1.1 埋設(shè)應(yīng)用

就目前TDR巖土體變形監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用上來看，主要以埋設(shè)為主要應(yīng)用方式，即將電脈沖信號(hào)發(fā)生器埋入地下，進(jìn)而使電磁波進(jìn)入巖土體，實(shí)現(xiàn)后續(xù)的工作流程。但電脈沖信號(hào)發(fā)生器埋設(shè)需要依照相應(yīng)的規(guī)范來進(jìn)行，以免出現(xiàn)電磁波強(qiáng)度不足、進(jìn)入錯(cuò)誤路徑的現(xiàn)象，關(guān)于電脈沖信號(hào)發(fā)生器埋設(shè)的正確方法：首先要在巖土體表層上進(jìn)行鉆孔布設(shè)，后將同軸電纜放入其中，待電纜進(jìn)入巖土體后，將電纜的另一端與TDR測(cè)試裝置連接，此時(shí)再使用砂漿將電纜與鉆孔之間的孔隙緊密填實(shí)，此舉能夠保障同類電纜與巖土體變形狀態(tài)協(xié)同一致，從而保證TDR巖土體變形監(jiān)測(cè)技術(shù)的精確性。

2.1.2 計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合應(yīng)用

TDR巖土體變形監(jiān)測(cè)技術(shù)與計(jì)算機(jī)應(yīng)用操作的結(jié)合較為緊密，其通過電脈沖信號(hào)反饋所得到的信號(hào)訊息，并不是一種直接可以被人工翻譯所獲得的信息數(shù)據(jù)，因而需要利用計(jì)算機(jī)技術(shù)的轉(zhuǎn)化顯示功能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，使電脈沖信號(hào)能夠被人工解讀，以此才能準(zhǔn)確無誤地探究巖土體變形方面的相關(guān)變化特征。

2.2 其他巖土體變形監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀

2.2.1 GPS巖土體變形監(jiān)測(cè)技術(shù)

GPS巖土體變形監(jiān)測(cè)技術(shù)具有定位速度快、運(yùn)作時(shí)間長、自動(dòng)化程度較高等特點(diǎn)，此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用范圍十分廣泛，在滑坡、地面沉降、大規(guī)模工程建設(shè)、地質(zhì)災(zāi)害當(dāng)中均有其身影。當(dāng)前的技術(shù)水平在操作GPS巖土體變形監(jiān)測(cè)技術(shù)時(shí)，首先要確保自身的基準(zhǔn)點(diǎn)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)的密度及位置與巖土體地質(zhì)變形分析的需求相符，其次基準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)立需遠(yuǎn)離滑動(dòng)區(qū)域，在不斷地定期維護(hù)下，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)變形的監(jiān)測(cè)。GPS巖土體變形監(jiān)測(cè)技術(shù)在操作工序上相對(duì)復(fù)雜，因而適合規(guī)模大、精度高的監(jiān)測(cè)工作。

2.2.2 巖土體表層收斂監(jiān)測(cè)技術(shù)

巖土體表面收斂檢測(cè)技術(shù)，主要以收斂計(jì)量儀器為主要應(yīng)用設(shè)備，通過該設(shè)備的應(yīng)用，能夠有效測(cè)量巖土體表面兩點(diǎn)之間的距離變化，從而對(duì)巖土體變形的趨勢(shì)進(jìn)行分析，該設(shè)備主要由距離測(cè)尺、張拉測(cè)力和變形測(cè)微組成。在應(yīng)用時(shí)首先需要選定測(cè)量點(diǎn)，以此才能構(gòu)建監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)，之后將收斂計(jì)量儀器安置在測(cè)量點(diǎn)質(zhì)檢，設(shè)立與初始值相同的拉力值，從而當(dāng)巖土體發(fā)生變形之后，收斂計(jì)量儀器會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，通過人工觀測(cè)即可了解儀器值數(shù)的動(dòng)態(tài)，從而了解巖土變形的幅度。此外，該技術(shù)的缺點(diǎn)十分明顯，即監(jiān)測(cè)的精度相對(duì)較低，由于其只能夠?qū)r土表面的變化進(jìn)行判斷，所以在一些深層次巖土體變化下，此項(xiàng)技術(shù)往往無法給出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

2.2.3 應(yīng)力變化監(jiān)測(cè)技術(shù)

由于巖土體在變形的運(yùn)動(dòng)之下應(yīng)力的結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，此時(shí)通過應(yīng)力變化監(jiān)測(cè)技術(shù)就能夠得出變形后的應(yīng)力結(jié)構(gòu)，在應(yīng)用當(dāng)中，此項(xiàng)技術(shù)同樣需要進(jìn)行埋入，即通過鉆孔將應(yīng)力測(cè)試儀安裝于地下，當(dāng)發(fā)生變形時(shí)即可通過數(shù)值變化來判斷其應(yīng)力結(jié)構(gòu)。

2.2.4 耦合監(jiān)測(cè)技術(shù)

耦合監(jiān)測(cè)技術(shù)通常與其他監(jiān)測(cè)技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用，如與巖土體表層收斂監(jiān)測(cè)技術(shù)的結(jié)合，即通過巖土體表層收斂監(jiān)測(cè)技術(shù)，可得出巖土體表層的變化規(guī)律，再通過耦合監(jiān)測(cè)技術(shù)，可深入地對(duì)變形巖土體內(nèi)部進(jìn)行分析，從而確認(rèn)變形巖層的位置，有助于人工對(duì)圍巖松動(dòng)圈的準(zhǔn)確判別與加固參數(shù)的精確選定。

3 結(jié)語

伴隨著現(xiàn)代科技水平的不斷提高，將研發(fā)出越來越多的監(jiān)測(cè)技術(shù)為實(shí)踐提供需要。未來亦可將工程安全監(jiān)測(cè)信息管理與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)用于工程的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理與處理分析，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)共享及網(wǎng)絡(luò)化的管理與分析，此舉足以減輕人工數(shù)據(jù)分析的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，增加了機(jī)械化應(yīng)用，合理地避免了人為因素導(dǎo)致的誤差，使監(jiān)測(cè)成果能按時(shí)且精確地回執(zhí)給相關(guān)勘查設(shè)計(jì)人員，對(duì)規(guī)避設(shè)計(jì)和施工風(fēng)險(xiǎn)、保證施工進(jìn)度和運(yùn)行安全及準(zhǔn)確掌握動(dòng)態(tài)變化等起到了重要作用。