綜合位移監(jiān)測(cè)技術(shù)在滑坡治理中的應(yīng)用研究

陳 海 劉 歡 劉長偉

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司 貴陽 550081)

貴州省地形復(fù)雜，受復(fù)式背斜等多種地質(zhì)構(gòu)造影響，某些軟質(zhì)巖逆向邊坡巖性破碎，地質(zhì)情況較差；在巖性較差的地層里面有可能發(fā)生圓弧滑動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)?；乱坏┌l(fā)生，將對(duì)周邊人群的生活及工程安全帶來較大的影響[1-2]。

滑坡的誘發(fā)因素有很多，其中主要為地質(zhì)原因、區(qū)域構(gòu)造及雨水原因。為有效治理滑坡，須查清滑坡的滑移面具體位置，從而更加經(jīng)濟(jì)有效地治理滑坡。本文結(jié)合某滑坡工程的實(shí)際情況，針對(duì)宏觀地質(zhì)監(jiān)測(cè)、地表位移監(jiān)測(cè)及深部位移監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)，分析滑坡滑移面的位置，為滑坡后期治理確定滑移面提供有力的理論依據(jù)。

1 工程概況

滑坡位于貴州省某高速K23+820-K24+950段右側(cè)，該段為挖方路基，長約130 m，最大挖方高度約48 m，項(xiàng)目區(qū)出露的主要地層為第四系殘坡積層(Q4el+dl)，下伏奧陶系下統(tǒng)湄潭組(O1m)灰?guī)r、砂質(zhì)頁巖、砂巖、泥灰?guī)r，綜合產(chǎn)狀為300°∠70°，為典型逆向坡。

2020年5月3日上午該段右側(cè)山體產(chǎn)生滑動(dòng)變形，坡體前緣局部護(hù)面墻垮塌，后緣出現(xiàn)明顯張拉裂縫，嚴(yán)重威脅該段高速公路的運(yùn)營安全?；掳l(fā)生后，隨即對(duì)邊坡進(jìn)行反壓處理?；缕矫媸疽庖妶D1。

圖1 滑坡平面位置圖

2 滑坡位移監(jiān)測(cè)

2.1 監(jiān)測(cè)目的

滑坡位移監(jiān)測(cè)的主要目的在于采用不同的監(jiān)測(cè)手段，或者通過若干種監(jiān)測(cè)手段共同監(jiān)測(cè)，收集滑坡變形的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，掌握滑坡滑移面的具體位置及滑坡的變化趨勢(shì)。進(jìn)而評(píng)價(jià)潛在滑坡的穩(wěn)定性，并對(duì)滑坡治理提供有力的依據(jù)或可對(duì)既有滑坡治理方案進(jìn)行論證優(yōu)化。滑坡監(jiān)測(cè)中，主要手段包含變形監(jiān)測(cè)、誘發(fā)因素監(jiān)測(cè)等[3-4]，滑坡監(jiān)測(cè)還能對(duì)滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行預(yù)警[5-6]。

2.2 監(jiān)測(cè)方法

目前國內(nèi)常用的監(jiān)測(cè)方法為宏觀地質(zhì)監(jiān)測(cè)、地表位移監(jiān)測(cè)及深部位移監(jiān)測(cè)[7]。

1) 宏觀地表監(jiān)測(cè)。適用于各類邊坡的監(jiān)測(cè)。通過地質(zhì)調(diào)繪、地表做標(biāo)記等方法監(jiān)測(cè)滑坡地表的變化情況(包括不同位置地表的裂縫大小，能明顯觀測(cè)地表處由于雨水、地震等外部因素誘發(fā)的地表位移變化)。該方法較簡(jiǎn)單，可監(jiān)測(cè)內(nèi)容豐富，能分析滑坡蠕變階段或滑移前的變形特征。

2) 地表位移監(jiān)測(cè)。適用于各類地質(zhì)滑坡的監(jiān)測(cè)，但受天氣、地形等外界影響較大。通過采用全站儀，利用設(shè)置的固定點(diǎn)，不定期監(jiān)測(cè)固定點(diǎn)的位移高差相對(duì)變化量。該方法簡(jiǎn)單成熟，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，更容易掌握使用，能分析邊坡滑動(dòng)各階段的位移特征。

3) 深部位移監(jiān)測(cè)。適用于滑坡滑動(dòng)之前，且滑坡內(nèi)部滑移量較小的情況。通過在一定深度埋置測(cè)斜儀，能夠監(jiān)測(cè)不同深度處滑坡的位移情況，通過數(shù)據(jù)分析確定滑移面的具體位置。

深部位移監(jiān)測(cè)技術(shù)普遍應(yīng)用于大型滑坡、邊坡，城市基坑也經(jīng)常用到。深部位移監(jiān)測(cè)主要利用鉆孔測(cè)斜儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2.3 監(jiān)測(cè)方案

1) 深部位移監(jiān)測(cè)。邊坡發(fā)生滑移后，為了進(jìn)一步查明場(chǎng)區(qū)地質(zhì)情況，邊坡共布置了6個(gè)勘探孔，3條斷面線。本次監(jiān)測(cè)利用既有鉆孔，在其中2個(gè)主滑面上共設(shè)置了5個(gè)監(jiān)測(cè)孔，其布置示意見圖2。通過深部位移監(jiān)測(cè)結(jié)果，判定監(jiān)測(cè)滑坡的主滑方向并推斷出變形量與監(jiān)測(cè)時(shí)間的關(guān)系。

圖2 深部位移監(jiān)測(cè)布孔圖

2) 地表位移監(jiān)測(cè)。地表位移監(jiān)測(cè)由于受外部環(huán)境影響較大，容易受到破壞，故布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)選擇外部干擾較小的點(diǎn)。地表位移監(jiān)測(cè)采用已標(biāo)定的固定點(diǎn)進(jìn)行邊坡位移監(jiān)測(cè)，結(jié)合實(shí)際情況，整個(gè)滑坡共布置11個(gè)監(jiān)測(cè)孔，其布置示意見圖3。

圖3 地表位移監(jiān)測(cè)布孔圖

3 監(jiān)測(cè)及滑移面的確定

滑坡監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，具有延續(xù)性和重復(fù)性，通過多個(gè)位移孔監(jiān)測(cè)，能夠獲取滑坡的滑移動(dòng)態(tài)信息，即滑坡不同位置的滑移量及滑移速率。

3.1 地表滑移分析

通過全站儀的測(cè)量數(shù)據(jù)，分析每個(gè)指定點(diǎn)的滑移量及滑移速率，更加有意義且直觀地反應(yīng)每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移情況。并能繪制出時(shí)間-滑移速率的關(guān)系曲線。以D7監(jiān)測(cè)孔為例，繪制邊坡的滑移情況見圖4。

圖4 D7地表位移監(jiān)測(cè)時(shí)間-滑移速率圖

通過分析得知，滑坡體上的監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)25 d時(shí)累計(jì)水平值達(dá)到37.3 cm，其中觀察期第11 d受降雨影響，滑坡滑動(dòng)速率一度增大，隨后進(jìn)行緊急反壓處置，滑坡體上監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形明顯減緩，有效降低了滑坡的速滑風(fēng)險(xiǎn)，之后滑坡體上的監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形呈持續(xù)緩慢增長趨勢(shì)，證明滑坡體仍在蠕動(dòng)變形，必須對(duì)滑坡體采取有效的加固措施，以保證高速公路的長期運(yùn)營安全。

3.2 深部滑移分析

通過深部位移監(jiān)測(cè)，能夠準(zhǔn)確反映出監(jiān)測(cè)孔不同深度的位移累積量及位移變化速率，本工點(diǎn)分別在2個(gè)主滑面鉆孔中布置深部位移監(jiān)測(cè)儀，鉆孔ZK2對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)孔DK2，鉆孔ZK3對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)孔DK3，以此類推。以監(jiān)測(cè)孔DK5為例，即鉆孔ZK5對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)孔，分析邊坡的滑移面深度及變化速率，深部位移監(jiān)測(cè)為邊坡地表監(jiān)測(cè)的第21 d利用地勘鉆探孔進(jìn)行監(jiān)測(cè)。DK5位移變化量及位移量見圖5。由圖5可知，由于邊坡坡腳采用了沙袋進(jìn)行反壓，坡體滑移速速率有所減緩，但從不同深度位移變化量分析中，在深度12.3 m處邊坡位移依然還在進(jìn)一步發(fā)展，坡體內(nèi)部仍處于蠕變擠壓狀態(tài)，且邊坡在深度12.3 m處累計(jì)位移量迅速收斂變小。同理，根據(jù)DK2、DK3、DK4、DK5、DK6監(jiān)測(cè)孔可分析得出監(jiān)測(cè)孔的位移收斂深度，結(jié)果見表1。

圖5 DK5位移變化量及位移量

表1 各監(jiān)測(cè)孔位移收斂深度

3.3 滑坡滑移面確定

滑坡發(fā)生主要表現(xiàn)為在降雨、地震等外界因素的影響下，一定的物質(zhì)沿某方向滑動(dòng)。通過宏觀地表監(jiān)測(cè)、地表位移監(jiān)測(cè)、深部位移監(jiān)測(cè)能夠及時(shí)準(zhǔn)確地了解滑坡的位移量及滑移速率，從而了解滑坡的穩(wěn)定狀態(tài)。該邊坡由于受雨水的影響，邊坡起初變形較大，速率較快，經(jīng)過反壓處理后，邊坡滑移速率有所減緩，但邊坡內(nèi)部仍然還在發(fā)生蠕變。

在采取有效措施治理前，除了獲取有效的邊坡地勘參數(shù)外，其中一項(xiàng)工作重點(diǎn)即分析確定滑坡的滑移面深度，通過滑移面，根據(jù)不平衡推力法進(jìn)一步計(jì)算滑坡剩余下滑力。根據(jù)各監(jiān)測(cè)孔位移收斂深度(見表1)，連接DK3、DK5、DK6即可得到滑坡的滑移深度，通過分析，監(jiān)測(cè)所得數(shù)據(jù)與地勘巖心樣所體現(xiàn)的滑移面深度一致。

3.4 滑坡預(yù)報(bào)

通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，可以時(shí)刻掌握滑坡的動(dòng)態(tài)跡象，隨時(shí)獲取滑坡位移的第一手資料，根據(jù)位移-時(shí)間曲線關(guān)系分析滑坡穩(wěn)定性已成為最有效的方法之一，國內(nèi)外專家及不同學(xué)者對(duì)滑坡滑移前的風(fēng)險(xiǎn)閾值做了許多研究?？勺鳛榛骂A(yù)警值的參考值，其中常用參考值來源及預(yù)警閾值見表2。

表2 滑坡預(yù)警參考值

通過對(duì)滑坡滑移數(shù)據(jù)的分析，根據(jù)具體的地質(zhì)情況，結(jié)合滑坡預(yù)警參考值，即可掌握滑坡是否需要治理，從而更加有針對(duì)性地采取有效措施治理滑坡。

4 結(jié)語

1) 滑坡是高速公路中常見的災(zāi)害之一，發(fā)生滑坡后應(yīng)第一時(shí)間對(duì)滑坡進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查及相應(yīng)的滑移監(jiān)測(cè)，獲取第一手有效資料，并采取有效措施進(jìn)行治理，滑坡的位移監(jiān)測(cè)及滑移面的確定在滑坡治理中尤為重要。

2) 滑坡監(jiān)測(cè)通常方法有宏觀地表監(jiān)測(cè)、地表位移監(jiān)測(cè)、深部位移監(jiān)測(cè)，通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，能夠得出滑坡的潛在滑移面；通過該滑坡的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，滑坡的位移速率及滑移面深度較明確，可初步判定滑坡的穩(wěn)定性為不穩(wěn)定，須進(jìn)行治理。

3) 科學(xué)且有效的滑坡監(jiān)測(cè)對(duì)于保證正確治理滑坡、節(jié)約造價(jià)尤為重要；滑坡監(jiān)測(cè)可準(zhǔn)確有效地分析滑坡的滑移位置，為后續(xù)的滑坡治理確定滑移面提供有力的理論依據(jù)。通過分析得出滑移面，計(jì)算剩余下滑力，并采取合理的治理措施，可避免滑坡盲目治理和防護(hù)過強(qiáng)等。