淺談變形監(jiān)測(cè)在滑坡治理工程中的應(yīng)用

王 挺 黃爾雙 王 萃

（江西省煤田地質(zhì)局測(cè)繪大隊(duì) 江西南昌 330001）

1 引言

變形監(jiān)測(cè)是指使用精密測(cè)量?jī)x器設(shè)備對(duì)被監(jiān)測(cè)的對(duì)象或物體進(jìn)行測(cè)量以確定其空間位置及內(nèi)部形態(tài)隨時(shí)間的變化特征。其目的:一是分析和評(píng)價(jià)被監(jiān)測(cè)的對(duì)象或物體的安全狀態(tài)；二是驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)；三是反饋設(shè)計(jì)施工；四是研究正常的變形監(jiān)測(cè)規(guī)律和預(yù)報(bào)變形的方法。

我單位承接了某地山體滑坡治理工程的變形監(jiān)測(cè)工作，主要包括鉆孔深層位移監(jiān)測(cè)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面位移監(jiān)測(cè)兩部分。本次監(jiān)測(cè)區(qū)域?yàn)榘簿狱c(diǎn)西北方向的一個(gè)山體，山體滑坡范圍約20000m2，高差約85m，山體平均坡度為30°，在半山坡處有一平均寬30cm、長(zhǎng)約30m 的裂縫。對(duì)滑坡隱患山體進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，變形監(jiān)測(cè)工作歷時(shí)2 年零2 個(gè)月。

2 項(xiàng)目平面位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)及深層位移監(jiān)測(cè)孔布設(shè)

滑坡地表位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)能反映滑坡表面位移,而滑坡體表面裂縫的張合、上下錯(cuò)動(dòng)跟滑坡表面位移有直接關(guān)系,監(jiān)測(cè)點(diǎn)需要參考裂縫進(jìn)行布置。因此，我們?cè)谌菀装l(fā)生山體滑坡的主方向上及裂縫兩邊布設(shè)了30 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，編號(hào)為C1…C11、C16…C26、C28、D1…D9。根據(jù)已施工鉆孔的實(shí)際位置，選擇有代表性的5 個(gè)鉆孔作為深層位移監(jiān)測(cè)孔，鉆孔依次編號(hào)為A、B、C、D、E。為了獲得更全面更可靠的各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，在村莊后山增加9 個(gè)平面位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，同時(shí)布設(shè)了6 個(gè)深層位移監(jiān)測(cè)孔，設(shè)計(jì)深度為40-50m（鉆探任務(wù)已完工，鉆孔依次編號(hào)為JC1、JC2、JC3、JC4、JC5、JC6）。工程具體位置參見變形監(jiān)測(cè)工程分布圖1。

3 作業(yè)方法及監(jiān)測(cè)預(yù)警值

3.1 深層位移監(jiān)測(cè)

圖1 變形監(jiān)測(cè)工程分布圖

使用便攜式手動(dòng)測(cè)斜儀（YT-ZL-0200 系列）進(jìn)行深層位移監(jiān)測(cè)，廣泛用于觀測(cè)土石壩、堤防、山體邊坡、建筑物基坑等內(nèi)部水平方向變化的大小、方向和速率?；瑒?dòng)式測(cè)斜儀內(nèi)裝伺服系統(tǒng)敏感元件裝置，它的特點(diǎn)是：溫差小、跟蹤快、穩(wěn)定性能好、重復(fù)性高等，是測(cè)斜儀首選的精密儀器。

3.1.1 技術(shù)指標(biāo)

測(cè)量范圍：0～±53°（與地垂線的夾角）；分辨率：0.0004°；導(dǎo)輪間距：500mm ；系統(tǒng)精度：∠0.1mm/500mm ；系統(tǒng)總精度：∠±6mm/30m

3.1.2 數(shù)據(jù)采集

為了獲得測(cè)斜儀測(cè)試周圍地層完整的觀測(cè)報(bào)告，有必要在測(cè)管周圍進(jìn)行一系列的傾斜觀測(cè)?；瑒?dòng)式測(cè)斜儀分兩組小滑輪，距離相隔0.5m，將測(cè)頭放到測(cè)斜管底部，向上提升感應(yīng)纜繩每隔0.5m 記錄一次數(shù)據(jù)（A+），把側(cè)頭取出旋轉(zhuǎn)180°重新放入測(cè)管底部重復(fù)以前的操作，又可得到第二組數(shù)據(jù)（A-）。

3.1.3 計(jì)算公式

本次觀測(cè)值=[(A+)-(A-)]×0.025

累積位移量（Di）=本次觀測(cè)值- 第一次觀測(cè)值+上一深度累積位移量（Di+0.5），i 為孔深度，單位（m）。

說明：孔底累積位移量(D孔底)=本次觀測(cè)值- 第1 次觀測(cè)值。

3.2 平面位移監(jiān)測(cè)

使用0.5 秒LeicaTS30 型全站儀進(jìn)行平面位移監(jiān)測(cè)。

3.2.1 全站儀參數(shù)

LeicaTS30 型全站儀一測(cè)回測(cè)角精度0.5 秒，測(cè)距精度1mm+1ppm，Leica 標(biāo)準(zhǔn)棱鏡，棱鏡常數(shù)為0。

3.2.2 數(shù)據(jù)采集

使用甲方提供的2 個(gè)GPS 控制點(diǎn)IB03、GPS4，布設(shè)了4 個(gè)監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)A、B、C、D，然后利用監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)C 架設(shè)0.5 秒LeicaTS30 型全站儀，以監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)D 架設(shè)調(diào)平臺(tái)定向（作為后視），采用極坐標(biāo)法對(duì)所有的平面位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)采集。

3.2.3 計(jì)算方法

把相應(yīng)的坐標(biāo)增量變化以表格的形式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并計(jì)算每個(gè)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)的累積位移量，將每天所采集的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)始終與第一天的坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)增量比較，求出△X、△Y、△H 三維變化量和平面位移量。三維坐標(biāo)的變化量的計(jì)算采用下式：

式中，ΔXi為縱軸（x 軸）坐標(biāo)值增量，Xi、Xi+1為縱軸（x 軸）坐標(biāo)值。

式中，ΔYi為橫軸（y 軸）坐標(biāo)值增量，Yi、Yi+1為橫軸（y 軸）坐標(biāo)值。

式中，ΔHi為豎直方向（高程）坐標(biāo)值增量，Hi、Hi+1為豎直方向（高程）坐標(biāo)值。

式中，D 為平面位移量，為豎直方向（高程）變化量。

3.3 監(jiān)測(cè)預(yù)警值

當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)警值時(shí)，必須立即向主管單位和建設(shè)單位報(bào)警；若情況比較嚴(yán)重，應(yīng)建議對(duì)監(jiān)測(cè)保護(hù)對(duì)象采取應(yīng)急措施。

監(jiān)測(cè)預(yù)警值選取，參照土質(zhì)基坑及支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)預(yù)警值“一級(jí)”（土釘墻、復(fù)合土釘墻、錨噴支護(hù)、水泥土墻項(xiàng)和復(fù)合土釘墻項(xiàng)）要求，具體見表1。

表1 監(jiān)測(cè)預(yù)警值表

4 數(shù)據(jù)整理與分析

4.1 數(shù)據(jù)整理

（1）平面位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)坐標(biāo)變化量統(tǒng)計(jì)情況見表2。

表2 平面位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)坐標(biāo)變化量統(tǒng)計(jì)（單位：mm）

（2）監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面累積位移圖見圖2。

圖2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面累積位移圖

（3）B 孔深層位移監(jiān)測(cè)累計(jì)位移量情況見表3。

表3 B 孔深層位移監(jiān)測(cè)累計(jì)位移量

（4）B 孔深層位移監(jiān)測(cè)詳細(xì)變化趨勢(shì)見圖3。

圖3 B 孔深層位移監(jiān)測(cè)詳細(xì)變化趨勢(shì)

4.2 數(shù)據(jù)分析和精度

4.2.1 治理前數(shù)據(jù)

通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析得知，從當(dāng)年3 月至第二年5 月31 日，平面位移監(jiān)測(cè)中，絕大多數(shù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移量比較大，累積位移量最大值為181mm（監(jiān)測(cè)點(diǎn)C20）。深層位移監(jiān)測(cè)中，監(jiān)測(cè)孔都有明顯的變化，累積位移量最大值為225.2mm（B 號(hào)監(jiān)測(cè)孔點(diǎn)）。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析表明山體表面和地下各監(jiān)測(cè)點(diǎn)有較大位移。

4.2.2 治理后數(shù)據(jù)

根據(jù)前期的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)從當(dāng)年11 月開始滑坡治理，第二年5 月抗滑樁開挖完成并開始澆筑，6 月完成澆筑。

滑坡通過一系列的綜合治理后，從第二年6 月至第三年3 月3 月，平面位移監(jiān)測(cè)中，位移量最大的是C11 號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，期間位移變化7mm，（第二年5 月31 日前的累積位移量為150mm，至第三年3 月16日最大累積位移量為157mm）。深層位移監(jiān)測(cè)中，位移量最大的是JC5 號(hào)孔，期間位移變化18.425mm，（第二年5 月31 日前的累積位移量為90.850mm，至第三年3 月16 日最大累積位移量為109.275mm）。監(jiān)測(cè)點(diǎn)C20 和B 號(hào)監(jiān)測(cè)孔在滑坡綜合治理中被機(jī)械破壞。

4.2.3 精度分析

治理前的平面位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和深層位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)累計(jì)值均超出（30-40mm）和（40-60mm）絕對(duì)值。

治理后的平面位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和深層位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，期間累計(jì)值最大分別為：7mm 和18.425mm。均未超出絕對(duì)值（30-40mm）和（40-60mm）要求的70%的預(yù)警值。變化速率分別為：0.027mm/d 和0.072mm/d，均未超出變化速率（3-5mm/d）和（3-4mm/d）要求的70%的預(yù)警值。符合相關(guān)規(guī)程規(guī)范要求。

五 結(jié)論

通過數(shù)據(jù)分析說明，在滑坡治理之前，山體局部位移較為明顯，通過一系列的綜合治理，滑坡隱患山體應(yīng)力的荷載得到了一定的卸載，基本有效地抑制了山體的位移變動(dòng)。變形監(jiān)測(cè)能及時(shí)監(jiān)測(cè)山體滑坡并獲取數(shù)據(jù)，提供有力的技術(shù)支撐，為山體滑坡綜合治理保駕護(hù)航。