钻孔测斜仪在滑坡变形监测中的应用研究

石威 唐再豪

摘 要：作为常用的变形监测手段之一，测斜仪以其成本低、易操作、精度高等优点，广泛应用于滑坡变形监测中。根据测斜成果曲线，可以对滑坡滑动面的分布情况、滑动趋势做出科学判断，进而指导在建工程安全施工。

关键词：测斜仪;滑坡;变形监测;安全施工

0 引言

滑坡是岩土工程活动中常见的地质灾害之一。为及时发现安全隐患， 减少建设工程损失，对滑坡进行变形监测很有必要[1]。深部位移监测是滑坡变形监测的重要内容，通过建立深度-位移关系曲线，监测成果能为确定滑坡滑面位置，预测滑坡滑动趋势，评价滑坡稳定性提供重要参考[2]。如今深部位移监测自动化程度已经越来越高，但传统的监测方法仍以其成本低、易操作、精度高等优点得到众多勘察设计单位的青睐。作为常用的传统变形监测手段之一，测斜仪在滑坡变形监测中仍发挥着重要作用[3]。

1 测斜原理

测斜仪主要由测斜仪探头（探测器） 、數据采集仪、数据传输电缆和内置导向槽的测斜管四部分组成，示意图及测试原理如图1所示。测斜仪的工作原理为，当探头沿着导向槽，从测斜导管底部逐段向上滑动测量时， 探头内的传感器可以敏感地反映出测斜导管在各个深度处的倾角变化量θi，根据量测点的分段长度L， 可分别求出各测段的水平位移增量 Δdi ，将水平位移增量累加即可计算出探测深度范围内各点处的水平位移bi，管口处的总水平位移用B表示，公式表达如式（1）：

式中i的变化范围为1～n，n为测斜孔分段数目，n=H/0.5，H为孔深。为减小仪器零漂及装配误差，测斜仪在观测过程中，通常应在正反位移两个方向进行读数，取两次读数代数差的平均值为倾角观测值，本次水平各分段位移计算是沿X方向和Y方向，分别代表近滑坡的主滑方向以及与主滑向垂直方向。

2 工程实例

2.1 滑坡概况

凤凰村滑坡位于江津至古蔺高速公路一标段主线东侧，滑坡区为侵蚀堆积中山地貌，总体地势为北东高西南低，滑坡区后缘附近标高约为980 m。工程施工位置位于滑坡坡脚处，滑坡变形活动直接威胁在建工程。为避免建设工程在施工过程中遭受滑坡侵袭，同时为后续滑坡治理方案的动态设计提供数据支撑，对该滑坡进行监测势在必行。本次滑坡深部位移监测，共在坡体上施工完成测斜孔七个，各监测孔编号及可探测深度见表1。监测孔平面布置示意图，如图2所示。

2.2 监测结果

因监测数据较多，本文选择SK02、SK07和SK10三个测斜孔各月末的监测数据进行分析，各孔的位移深度曲线分别见图3、图4、图5。

SK02孔X向位移—深度曲线在孔口以下10 m深度处，即黑圈所示部分，存在沿X正向弯折外扩现象，监测期内最大位移量约为39.2 mm。

Y向位移—深度曲线表现为孔口以下5.0 m～9.0 m深度范围向Y负向略鼓出，孔口以下13.5 m～19.0 m深度范围略向Y正向外扩。

合位移方向近滑向，SK02孔处岩土体位移发展趋势为整体蠕动变形，位移量较小，无位移突变。

SK07孔X向位移监测结果表明，曲线在15 m深度处沿X正向弯折，截止到观测截止日，位移累积量约28.0 mm。

Y向位移—深度曲线表现为于13.5 m～15.5 m深度范围存在沿Y负向略有弯折现象，截止到2017年12月30日，位移累积量约14.3 mm，无位移突变。

监测期内，SK07孔处岩土体位移发展趋势为孔口以下15.5 m深度范围岩土体蠕动变形，但位移量较小，无位移突变。

SK10孔X向位移—深度曲线在10 m深度处发生X正向弯折现象，该孔处岩土体的位移发展趋势为，在10 m深度范围内的土体发生蠕动变形，但位移量较小，在监测期内，位移累计量约为31.8 mm。

Y向位移—深度曲线表现为于孔口以下9.5 m～10.5 m深度范围存在Y正向弯折现象，其位移深度范围与X向相吻合，本月监测期内，位移量值较小，无位移突变。

SK10孔处岩土体位移发展趋势为孔口以下10.5 m深度范围岩土体存在蠕动变形，但位移量较小，无位移突变。

高速公路施工期间，滑坡未发生明显活动，这与监测结果相符，说明测斜仪的监测结果是可靠的。

2.3 监测曲线分析

图3、图4和图5中各孔X方向的位移-深度曲线形态均符合“r”型[4]。这种曲线的特征是，以某一深度为界，在该深度上下，位移量发生巨大变化。具体表现为，在该深度以下范围内，位移量很小，而在该深度以上范围内，位移量陡增。“r”型曲线表明滑坡在临界深度处形成明显滑动面，滑动面以上部分属于滑坡的活动区，位移量较大，滑动面以下属于滑坡的非活动区，位移量较小。在本文中，测斜孔SK02和SK10的位移-深度曲线表明，这两个孔的临界深度均为10 m，即在10 m深度处形成滑面。而SK07测斜孔的临界深度为15 m，即滑动面位于地面以下15 m处。滑坡滑动面深度的差异与测斜孔的布设位置有关。从图1中可以看出，测斜孔SK02和SK10均布设于滑坡后缘且处于同一横断面上，因此这两个测斜孔的滑面深度相同，而测斜孔SK07布设于滑坡中部，因此该孔处的滑面深度不同于其它两个孔，监测曲线反应的信息与钻孔布设情况相吻合。测斜仪的监测结果准确的反映了滑坡的运动状态，对本次工程施工具有重要的指导意义。

3 结论

（1）本文中测斜孔监测的X向变形曲线形态均符合“r”型，曲线的临界深度即为各孔处潜在滑动面的位置，监测曲线反应的信息与测斜孔布设情况相吻合。

（2）测斜仪的变形监测结果与滑坡实际的位移变形相符合，监测成果很好的指导了该公路标段的安全施工，顺利的完成了监测任务。实践表明，用测斜仪对滑坡进行变形监测是切实可行的。

参考文献：

[1]张丽芬，姚运生，曾夏生，等.钻孔测斜仪在高台滑坡深部位移监测中的应用[J].地质灾害与环境保护，2007，18（4）：91-94.

[2]付敏，邓清禄，黄晓明，等.深部位移监测在滑坡变形监测中的应用研究[J].人民长江，2017（8）：44-48.

[3]马水山，张保军，汤平.钻孔测斜仪在滑坡体深部变形监测中的应用[J].中国地质灾害与防治学报，1996（S1）：109-114.

[4]陈开圣，彭小平.测斜仪在滑坡变形监测中的应用[J].岩土工程技术，2006，20（1）：39-41.