臨夏至大河家高速公路營灘互通K7+900-K8+400段滑坡監(jiān)測及穩(wěn)定性分析

魏明鵬

(中鐵西北科學(xué)研究院有限公司，甘肅 蘭州730030)

山體滑坡是常見的地質(zhì)災(zāi)害之一，山體滑坡不僅可以造成一定范圍內(nèi)的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失[1]，還會給附近的橋梁、建筑等工程設(shè)施造成嚴(yán)重的危害[2-3]。目前，我國應(yīng)對滑坡威脅防治主要采取避讓、監(jiān)測、預(yù)報(bào)、治理等措施。由于目前經(jīng)濟(jì)條件尚且無法滿足完全治理滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的情況，在小范圍內(nèi)采取搬遷避讓、治理等措施的同時，滑坡防治主要開展監(jiān)測、預(yù)警等工作。

傳統(tǒng)的山體滑坡監(jiān)測方法大致有：大地測量法、液體靜力水準(zhǔn)測量法、重力測量法、近影攝影測量法、地下水位監(jiān)測法、電測法、地下鉆孔傾斜等[4]。盡管上述方法都可用于監(jiān)測山體滑坡，但由于現(xiàn)場條件的復(fù)雜性以及局限性，需要用針對性的方法對滑坡進(jìn)行準(zhǔn)確而有效的監(jiān)測。文章依托“臨夏至大河家高速公路營灘互通K7+900-K8+400段線路右側(cè)山體滑坡”項(xiàng)目的支持，針對路基邊坡施工以及雨季持續(xù)降雨的影響造成的山體滑坡，采用了其中幾種監(jiān)測方法相結(jié)合而建立了滑坡監(jiān)測系統(tǒng)，并分析了該監(jiān)測系統(tǒng)的合理性以及問題，進(jìn)一步為路基、邊坡施工以及高速公路后期運(yùn)營提供預(yù)警及保障。

1 研究區(qū)域概況

臨夏至大河家高速公路是甘肅省高速公路網(wǎng)規(guī)劃的省級高速公路18條聯(lián)絡(luò)線中的一條，它的建成將打通臨夏地區(qū)通往蘭州和青海的快速通道，同時，也將與青海川口至大河家高速公路相接，構(gòu)建臨夏、青海省便捷陸上交通線加快積石山縣的發(fā)展。

受雨季持續(xù)降雨影響，臨夏至大河家高速公路營灘互通K7+900-K8+400段線路右側(cè)山體發(fā)生滑坡，嚴(yán)重影響正常施工。將本滑坡初步劃分為A、B、C、D四個亞區(qū)，如圖1所示，A、B分區(qū)為目前變形嚴(yán)重區(qū)域，C、D分區(qū)為疑似滑動變形區(qū)域。A、B、C三個分區(qū)在滑坡主軸斷面上重點(diǎn)布置監(jiān)測點(diǎn)，在滑坡后緣、滑坡范圍內(nèi)居民房屋以及已建工程構(gòu)筑物上增設(shè)監(jiān)測點(diǎn)。為實(shí)時掌握該處滑坡變形發(fā)展情況和規(guī)律，預(yù)測預(yù)報(bào)滑坡變形發(fā)展趨勢，對該滑坡開展系統(tǒng)的監(jiān)控量測，進(jìn)一步保證該處滑坡施工以及后期高速公路運(yùn)營的安全。

圖1 滑坡分區(qū)與營灘互通位置關(guān)系圖

2 監(jiān)測內(nèi)容與方法

2.1 監(jiān)測內(nèi)容

根據(jù)有關(guān)規(guī)范及本項(xiàng)目實(shí)際工程地質(zhì)特征，建立立體監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)控邊坡變形。結(jié)合現(xiàn)場情況初步擬采用多種監(jiān)測方法相結(jié)合的監(jiān)測措施：(1)地表變形監(jiān)測；(2)坡體深部位移監(jiān)測；(3)地下水位監(jiān)測。數(shù)據(jù)采集方式分為人工采集和全自動化采集兩種。

2.2 監(jiān)測方法

2.2.1 地表變形監(jiān)測

邊坡、滑坡的監(jiān)測內(nèi)容包括水平位移、垂直位移以及變化速率，達(dá)到監(jiān)測地表位移以及變形的目的。采用儀器主要有：拓普康OS101(1秒)型全站儀，華測i80型GPS以及上海司南CNSS自動位移監(jiān)測設(shè)備。

2.2.2 坡體深部位移監(jiān)測

本次采用滑移式測斜儀進(jìn)行邊坡深部位移監(jiān)測，采用儀器為美國新科原裝進(jìn)口機(jī)型，型號SINCO 50334307(75m)。

2.2.3 地下水位監(jiān)測

利用補(bǔ)勘鉆孔，與其他監(jiān)測同周期對鉆孔地下水位進(jìn)行量測。本次監(jiān)測采用手動式的電測水位計(jì)。

2.3 監(jiān)測網(wǎng)布置、監(jiān)測頻率

2.3.1 監(jiān)測網(wǎng)布置

監(jiān)測重點(diǎn)采取地表變形監(jiān)測和深孔位移監(jiān)測及相關(guān)監(jiān)測措施相結(jié)合方式，用以監(jiān)測滑坡坡體穩(wěn)定性以及變形特征。監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)根據(jù)現(xiàn)場具體情況，在滑坡坡體附近穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)找到通視條件好的位置布設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)，基準(zhǔn)網(wǎng)采用常規(guī)的邊角網(wǎng)進(jìn)行布設(shè)。根據(jù)現(xiàn)場具體情況布設(shè)深孔位移監(jiān)測點(diǎn)，同時作為地下水位監(jiān)測點(diǎn)，深孔位移監(jiān)測點(diǎn)附近應(yīng)布置地表變形監(jiān)測點(diǎn)，在該路基邊坡坡口線外均勻地布設(shè)地表位移監(jiān)測點(diǎn)。目前已布置地表位移監(jiān)測點(diǎn)20個，深孔位移監(jiān)測點(diǎn)5個。

2.3.2 監(jiān)測頻率

監(jiān)測頻率根據(jù)現(xiàn)場降雨情況進(jìn)行調(diào)整。未在雨季內(nèi)監(jiān)測頻率按照1次/5～7天動態(tài)調(diào)整并進(jìn)行監(jiān)測，雨季加大監(jiān)測頻率按照1次/2～3天的頻率動態(tài)調(diào)整進(jìn)行監(jiān)測。

2.4 滑坡監(jiān)測儀器布設(shè)

本滑坡初步劃分為A、B、C、D四個亞區(qū)，由于其中D區(qū)布置有位移監(jiān)測點(diǎn)，本次不再布置，利用原有數(shù)據(jù)。A、B、C三個分區(qū)在滑坡主軸斷面上重點(diǎn)布置監(jiān)測點(diǎn)，根據(jù)現(xiàn)場具體情況布設(shè)深孔位移監(jiān)測點(diǎn)分別為SK-1、SK-2、SK-3、SK-4、SK-5均勻布設(shè)在滑坡主軸斷面上，輔助測量動態(tài)水位變化。深孔位移監(jiān)測點(diǎn)附近應(yīng)布置地表變形監(jiān)測點(diǎn)，在該路基邊坡坡口線外均勻的布設(shè)地表位移監(jiān)測點(diǎn)。

2.5 滑坡監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

截至2020年12月31日，臨夏至大河家高速公路營灘互通K7+900-K8+400段線路右側(cè)山體滑坡，已累計(jì)監(jiān)測115天。

2.5.1 現(xiàn)場巡視檢查

現(xiàn)場巡視檢查過程中，營灘互通K7+900-K8+400段右側(cè)滑坡A區(qū)滑坡坡體處于滑動后自穩(wěn)階段，除局部坡面(已開挖路塹邊坡)仍有小部分滑動外滑坡整體變形發(fā)展速率減緩?fù)?，其他部分有逐漸趨于穩(wěn)定的趨勢。A區(qū)滑坡后緣無向上發(fā)展跡象；B區(qū)滑坡坡面局部存在蠕滑變形，雖然無明顯裂縫，但根據(jù)地表及深孔監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài)；C區(qū)及D區(qū)坡體整體穩(wěn)定，僅局部坡面受施工開挖作用，發(fā)生小范圍滑塌。

2.5.2 地表變形監(jiān)測

滑坡區(qū)域地表變形成果如圖2所示。結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)，滑坡A區(qū)路塹邊坡局部變形較大，滑坡整體仍存在較小變形，但變形速率減緩，有逐漸趨于穩(wěn)定的趨勢；B區(qū)仍存在滑動變形。A區(qū)變形明顯的監(jiān)測點(diǎn)為路塹邊坡DB-7、DB-9、DB-10、DB-14點(diǎn)，監(jiān)測周期內(nèi)變化范圍在3.1mm～6.9mm之間；坡體中部DB-12累計(jì)位移值43.9mm，坡體前緣DB-15累計(jì)位移值7.7mm；其余監(jiān)測點(diǎn)變形不明顯；B區(qū)累計(jì)位移值14.1～56.9mm，C、D區(qū)坡體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

圖2 滑坡監(jiān)測點(diǎn)位移矢量圖

2.5.3 深孔位移監(jiān)測

在滑坡補(bǔ)勘期間布置的深孔位移監(jiān)測點(diǎn)均已布置完成(SK-1A0方向283°；SK-2A0方向291°；SK-3A0方向277°；SK-4A0方向323°；SK-5A0方向223°；各孔B0方向?yàn)锳0方向加90°)，經(jīng)過定周期的穩(wěn)定時間，大部分?jǐn)?shù)據(jù)曲線逐步趨于正常。經(jīng)過對多次的監(jiān)測曲線進(jìn)行重新修訂，根據(jù)測斜曲線綜合分析，形成以下初步結(jié)果：SK-1測斜孔未見明顯滑動面(帶)數(shù)據(jù)特征，數(shù)據(jù)均在一定合理范圍內(nèi)浮動，屬于正常現(xiàn)象；根據(jù)SK-2測斜孔監(jiān)測數(shù)據(jù)可判斷：存在明顯滑動面(帶)數(shù)據(jù)特征，曲線12.0m存在明顯異常，數(shù)據(jù)具有一定趨勢，為本次坡體滑動形成；SK-3測斜孔可見明顯滑動面(帶)數(shù)據(jù)特征，如圖3所示，累計(jì)位移曲線12.0m～16.0m，變化較大，且角度變化曲線在此區(qū)間內(nèi)13.5m處存在明顯突變，判斷該孔處滑面深度在12.0m～16.0m區(qū)間，具體應(yīng)結(jié)合補(bǔ)勘地層及擦痕情況綜合判斷；SK-4測斜孔經(jīng)對多次監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，可判斷該監(jiān)測孔上部明顯滑動，下部存在擠壓變形。數(shù)據(jù)顯示，曲線8.0m數(shù)據(jù)存在異常，判斷為滑坡前緣滑動引起。22.0m數(shù)據(jù)異常，雖然趨勢不明顯，但綜合分析可判斷為滑坡前緣擠壓變形引起。仍需結(jié)合補(bǔ)勘地層情況以及后期一定時間的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)一步確認(rèn)；SK-5測斜孔可見明顯滑動面(帶)數(shù)據(jù)特征，累計(jì)位移曲線14.0m～16.0m變化較大，且角度變化曲線在此區(qū)間內(nèi)16.0m處存在明顯突變，異常處應(yīng)為坡體滑動形成。結(jié)合補(bǔ)勘資料判斷，本次A區(qū)滑坡可見中層、深層兩處滑動面，除SK-4測斜孔數(shù)據(jù)變化趨勢不是十分明顯外，其他監(jiān)測孔數(shù)據(jù)基本可以判斷A區(qū)滑坡中層滑面已發(fā)生滑動。

圖3 SK-3深孔測斜合位移、合角度累計(jì)位移曲線

2.5.4 地下水位監(jiān)測

地下水位監(jiān)測按照5～8天的周期進(jìn)行一次量測，各點(diǎn)水位基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，SK-1水位為4.0m、SK-2水位為2.0m、SK-3水位為2.5m、SK-4水位為3.0m、SK-5水位為5.5m，均處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2.5.5 集成GPS的多傳感器邊坡自動監(jiān)測

在A區(qū)已發(fā)生滑動變形的邊坡右側(cè)坡口線外側(cè)平臺上安裝布設(shè)集成GPS的多傳感器邊坡自動監(jiān)測儀器(DB-14)，進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)采集，如圖4所示。自動監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示坡體DB-14號點(diǎn)累計(jì)位移14.122mm，由于自動監(jiān)測儀器靠近已開挖坡面，受到局部邊坡變形或坡面土體影響導(dǎo)致儀器向坡內(nèi)傾斜，但整體數(shù)字變化在可控范圍內(nèi)，需結(jié)合長期數(shù)據(jù)綜合分析。

圖4 自動監(jiān)測曲線

3 結(jié)論

文章通過對臨夏至大河家高速公路營灘互通K7+900-K8+400段線路右側(cè)山體滑坡的監(jiān)測，突出闡述了監(jiān)測技術(shù)方法在該項(xiàng)目上的充分運(yùn)用，主要研究結(jié)論如下：

(1)滑坡監(jiān)測的主要技術(shù)方法包括深部監(jiān)測、地表監(jiān)測、集成GPS的多傳感器邊坡自動監(jiān)測[5]。監(jiān)測手段主要是自動監(jiān)測、人工監(jiān)測及兩者相結(jié)合監(jiān)測。監(jiān)測內(nèi)容及監(jiān)測技術(shù)方法應(yīng)根據(jù)滑坡監(jiān)測目的和滑坡類型進(jìn)行調(diào)整。

(2)通過監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，得出該滑坡穩(wěn)定性受降雨影響較為顯著，具體的滑動面通過監(jiān)測數(shù)據(jù)得到了初步反應(yīng)，為進(jìn)一步做好滑坡防治打好基礎(chǔ)以及保障，由于降雨對該滑坡的穩(wěn)定性影響極大，因此建議加強(qiáng)雨季觀測。