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常见深部位移监测的差错辨识
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2022.05.25 广西

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一、深部位移监的作用

深部位移监测是目前边坡与坡体监测中最为常用的监测手段之一,主要利用测斜仪进行测量。在复杂的滑坡、高边坡等工程斜坡病害工程治理中,合理的设置深部位移监测,可直接查明边坡与坡体的内部滑动面准确位置、位移大小、滑动速率等优点。尤其对于高边坡或大型复杂滑坡中存在多层、多级的滑动面时,可针对性地确定滑面的位置、确定多层滑面时的控制性滑面,以及多级复杂滑坡针对性的防治具有指导性意义,为合理的工程处治方案的确定提供非常关键的基础资料。

譬如,滑坡体积1000万方的张家坪堆积体滑坡,具有上、中、下三层滑面,具有前、中、后三级滑体,具有左、中、右三个滑区。通过深部位移监测发现,线路通过部位的中级滑坡深9m的浅层滑面和深25m的中层滑面处于蠕滑状态,而深36m的深层滑面处于稳定状态。故滑坡防治方案以浅、中层滑体进行控制性的下滑力计算,对深层滑坡只是将抗滑桩和锚索工程伸入深层滑面以下5m对其稳定性进行提高。通过对中级滑坡进行有效支挡,以及对前、中、后三级滑坡设置深部位移监测成果,核查后级滑坡在中级滑坡有效治理后的稳定性,决定是否优化后级滑坡部位设置的二期支挡加固工程。

图1 张家坪滑坡治理工程断面图

通过工后三个雨季的位移监测,发现中级滑坡工程处治效果良好,后级滑坡由于中级滑坡的有效支撑也一直保持稳定,故没有再施做设置于后级滑坡前缘的二期抗滑桩工程节约工程造价达3000万元以上。

二、深部位移监原理

深部位移监测操作简单,测量精度高,主要采用钻孔设置,并在测斜管和孔壁之间回填中粗砂或水泥灌浆进行测孔固定。其中,采用中粗砂回填的优点是可利用监测孔兼顾地下水位监测,缺点是回填密实度较差时易造成测量数据的摆动,影响测量精度和效率,尤其是在测量前期往往造成数据摆幅度较大。故在应急工程中多采用水泥灌浆进行测斜管的固定,以期能尽快开展测斜工作。

深部位移测量时测斜仪滑轮沿测斜管内十字对称分布的导槽上下滑行,使传感器导向轮卡在测斜管内壁导槽中,并由导线将传感器测得数据在测读仪上显示。主要是通过摆锤在重力作用下测量传感器与铅垂线之间的倾角,进而计算垂直位置各点的水平位移。

图2 测斜仪量测原理示意图

三、深部位移监测常见差错

但深部位移监测由于多种原因,往往也会出现较大的测量差错,从而可能出现滑面或潜在滑面的误判,如果技术人员不能对其进行有效的分析识别,而是只看到监测数据或曲线的表面现象,就可能导致监测的差错造成工程治理的失败或工程治理的费用出现不合理的偏离。下面对深部位移监测中常见的几类现象进行说明,供大家参考。

1.测斜管扭转:测斜管钻孔时若钻孔发生倾斜,导致测斜孔与铅直向存在夹角,使测管下孔时局部发生扭转,造成量测曲线发生异常,使监测曲线在整个监测深度内出现异常摆动。

图3 测斜管扭转时偏离垂直方向监测曲线

2.钻孔填砂不密实:监测曲线在测深范围内的多个部位出现的位移变化量呈现非逐渐增大的形态,监测数据读取异常。由于初期填砂在测管底部密实而中上部欠密实,造成监测数据异常、监测曲线异常摆动。

图4 钻孔填砂不实时监测曲线

3.测斜管深度不足:深孔测斜监测必须保证以孔底的不动点为基准,钻孔深度在穿过滑面深度不足时或未到达相对稳定地层时,监测曲线在全孔深度范围内的各点都有明显的变形值

图5 测斜管埋深不足时的监测曲线

4.外管破损:测斜管由于测管破裂、断裂、人为损坏等时,测斜仪探头在破损部位的监测数据将由此发生突变,造成监测曲线异常。

 图6 测斜管破损时的监测曲线

四、深部位移监差错案例

某冲洪积堆积体富水严重,由于前部二级公路的开挖发生了堆积体依附于下伏产状近水平的堆积体滑坡。为进一步验证滑面判断的准确性,验证处治工程的有效性,特在滑坡体上布置多孔深部位移监测。图为其中一孔深部位移监测曲线图。

图7 某滑坡深部位移监测断面图
从图中可以看出,监测曲线反映滑面发生了30cm以上位移,而这是不可能发生的。因为如果滑面真正发生如此大的位移变形时测斜管必然会发生断裂,监测数据是无法采集的。而且从滑坡发生的地表变形特征分析,滑面最大深度为土岩界面,前部二级公路的堆积体边坡的开挖不可能诱发深层、产状近水平的基岩发生滑动。由此,可以判定此深部位移监测出现了重大差错。
从监测曲线上看,监测曲线具有离散性,相似性和无规律的回摆性趋势。产生这种差错的原因是:
1、测斜管底部基点位移不稳定,表明测斜管固定欠佳而与地层之间存在活动间隙,导致在传感器运动的作用下测斜管产生小变形,造成加速度器不稳定而出现位移偏差;
2、监测曲线在中下部呈现较大变形的“S”形,表明此段落的测斜管与钻孔之间的灌沙密度度欠佳,造成测斜管与地层不能有效实现固定,造成监测曲线出现两处空摆而形成监测差错。
3、造成监测曲线出现较大差错也可能是测斜仪的零点漂移值太大,即测斜仪在进场没有进行标定,从而导致系统误差的出现。
综上,深部位移监测虽然理论上可有效准确判定滑面的位置、变形速率,但其是建立在测斜孔的合理设置,以及技术人员合理的测量和数据合理分析基础上的。“尽信书,不如无书”,深部位移监测的成果合理与否,一定要与滑坡变形的宏观与微观特征相互验证,否则,盲看、盲信将造成滑面和滑坡发展趋势的误判,不利于滑坡的安全、经济治理。
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