綜合監(jiān)測(cè)技術(shù)在滑坡預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)中的應(yīng)用研究

劉 歡 陳 海

(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(yáng) 550081)

我國(guó)是一個(gè)滑坡災(zāi)害多發(fā)的國(guó)家，在山區(qū)高速公路建設(shè)及營(yíng)運(yùn)過(guò)程中，經(jīng)常受到滑坡災(zāi)害的威脅。為了避免和減輕滑坡災(zāi)害產(chǎn)生破壞，通過(guò)科學(xué)的監(jiān)測(cè)手段，對(duì)滑坡做出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)具有重要意義。本文結(jié)合工程實(shí)例，介紹常用的3種監(jiān)測(cè)方法，包括宏觀地質(zhì)監(jiān)測(cè)、地表位移監(jiān)測(cè)、深部位移監(jiān)測(cè)，分析不同監(jiān)測(cè)方法的特點(diǎn)，并對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析預(yù)測(cè)。

1 工程概況

貴州境內(nèi)畢節(jié)至都格(黔滇界)段高速公路是國(guó)家高速公路網(wǎng)(7918網(wǎng))杭瑞高速公路的重要組成部分，貫通畢節(jié)至六盤(pán)水全線，同時(shí)與織納高速相連直通貴陽(yáng)，是貴州省高速公路的重要組成部分。其中第BD-T10合同段K166+201-K166+358右側(cè)填方邊坡全長(zhǎng)約157 m，主滑方向300°，為三級(jí)填方邊坡。下伏基巖為二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖(P2β)，節(jié)理裂隙發(fā)育，溶蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，巖體破碎，巖質(zhì)較軟，并大量存在二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P2l)煤系地層。路基開(kāi)挖過(guò)程中，邊坡后緣產(chǎn)生張拉裂縫。2015年7月下旬-8月下旬連續(xù)降雨，導(dǎo)致坡腳抗滑樁樁頂偏位過(guò)大，最大累計(jì)偏位約22 cm，已施工部分抗滑樁樁頂錨索破壞，整個(gè)邊坡存在緩慢的蠕動(dòng)變形，有滑坡的可能，威脅高速公路及坡下居民的安全。

2 滑坡監(jiān)測(cè)

2.1 監(jiān)測(cè)目的

滑坡監(jiān)測(cè)的任務(wù)是通過(guò)各種監(jiān)測(cè)方法的使用或聯(lián)合使用，具體地了解和掌握滑坡變形破壞的特征信息，分析其動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，進(jìn)而正確評(píng)價(jià)其穩(wěn)定性，預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)滑坡、崩塌災(zāi)害發(fā)生的空間、時(shí)間及規(guī)模，為防災(zāi)、減災(zāi)提供可靠的技術(shù)資料和科學(xué)依據(jù)，同時(shí)驗(yàn)證治理措施的可靠性?；卤O(jiān)測(cè)內(nèi)容主要包括變形監(jiān)測(cè)、誘發(fā)因素監(jiān)測(cè)等[1-3]。

2.2 監(jiān)測(cè)方法

根據(jù)依托工程的實(shí)際情況，主要采用宏觀地質(zhì)監(jiān)測(cè)、地表位移監(jiān)測(cè)、深部位移監(jiān)測(cè)3種監(jiān)測(cè)方法[4]，具體內(nèi)容見(jiàn)表1。

表1 滑坡監(jiān)測(cè)方法介紹

2.3 監(jiān)測(cè)方案

1) 深部位移監(jiān)測(cè)方案。根據(jù)滑坡監(jiān)測(cè)規(guī)范及現(xiàn)場(chǎng)需要，該填方路基及邊坡共布置了4條監(jiān)測(cè)斷面、6個(gè)監(jiān)測(cè)孔。以監(jiān)測(cè)滑坡的變形位移和主滑動(dòng)面的滑動(dòng)特征，核實(shí)滑動(dòng)面的深度及滑動(dòng)方向，變形位移量與時(shí)間關(guān)系。監(jiān)測(cè)孔平面布置見(jiàn)圖1。

圖1 深部位移監(jiān)測(cè)孔布置圖

2) 地表位移監(jiān)測(cè)方案。地表位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)盡量布置在施工干擾小、不宜被破壞的地方，同時(shí)要求場(chǎng)地必須開(kāi)闊，受環(huán)境影響較小。為能準(zhǔn)確地通過(guò)地表位移反映滑坡的變形情況，采用標(biāo)定監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行地表位移監(jiān)測(cè)。共布置31個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其中抗滑樁、擋墻共布置15個(gè)，填方路基邊坡及邊坡后緣共布置16個(gè)，地表位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)圖2。

圖2 地表位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖

3 監(jiān)測(cè)及滑坡預(yù)報(bào)

3.1 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)是一項(xiàng)重復(fù)性和延續(xù)性的工作，通過(guò)上述監(jiān)測(cè)方法，通過(guò)連續(xù)多次監(jiān)測(cè)，可獲得序列數(shù)據(jù)，主要可以反映位移的變化規(guī)律，即某一位置的變形量或變形速率。

下面以主滑動(dòng)面上JCK2為例，對(duì)深部位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效統(tǒng)計(jì)、分析，得到累計(jì)相對(duì)位移曲線見(jiàn)圖3。

圖3 JCK2監(jiān)測(cè)孔合成方向累計(jì)相對(duì)位移

由監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，最大累計(jì)相對(duì)位移出現(xiàn)在距孔口約14 m處為15 mm，從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)隨孔深增加的變化趨勢(shì)分析，該孔所代表斷面在距孔口約14 m處累計(jì)相對(duì)位移突變明顯、出現(xiàn)明顯蠕動(dòng)位置，推測(cè)為該孔所代表斷面的滑動(dòng)位置。同理對(duì)其他各監(jiān)測(cè)孔監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將累積位移和各突變位置繪制在剖面圖上，見(jiàn)圖4，可基本確定滑坡滑動(dòng)面的位置、滑體厚度等重要信息。

圖4 JCK2監(jiān)測(cè)孔深度-位移曲線

通過(guò)全站儀測(cè)量獲取坡面的變形數(shù)據(jù)，繪制位移-時(shí)間變化曲線，以便更直觀、清晰地表達(dá)出各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移變化情況。通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)獲得各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移-時(shí)間曲線，可以較為直觀地掌握邊坡的變形情況，地表位移D16監(jiān)測(cè)點(diǎn)累積相對(duì)位移曲線見(jiàn)圖5，在監(jiān)測(cè)后期受降雨量增加影響，地表位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存在短期的位移突變，整體呈緩慢增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。其中比較D16監(jiān)測(cè)點(diǎn)與JCK2監(jiān)測(cè)孔深部位移數(shù)據(jù)，孔口位置兩者整體趨勢(shì)基本吻合，相互驗(yàn)證不同監(jiān)測(cè)方法的可靠性和穩(wěn)定性。

圖5 D16監(jiān)測(cè)點(diǎn)累計(jì)相對(duì)位移

3.2 滑坡的預(yù)報(bào)

滑坡的發(fā)生主要是斜坡上的物質(zhì)以一定的速度沿某滑面向下運(yùn)動(dòng)所致，因此，通過(guò)上述3種監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行位移監(jiān)測(cè)，根據(jù)位移-時(shí)間曲線變化趨勢(shì)來(lái)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)滑坡是最常用的方法，即以變形量或變形速率作為滑坡是否發(fā)生的預(yù)報(bào)判據(jù)。由于降雨、人類(lèi)工程活動(dòng)等環(huán)境因素對(duì)邊坡的影響已經(jīng)實(shí)際反映在位移-時(shí)間曲線上，因此，位移監(jiān)測(cè)是滑坡預(yù)報(bào)最有效的方法。國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家對(duì)滑坡預(yù)警閾值做了很多研究[5-8]，可以作為滑坡預(yù)警閾值的參考值，見(jiàn)表2。

表2 滑坡預(yù)警閾值參考值

根據(jù)3種監(jiān)測(cè)方法獲得的綜合信息，可以對(duì)邊坡的穩(wěn)定性及發(fā)展趨勢(shì)作出合理準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。該邊坡整體處于緩慢的蠕動(dòng)變形階段，受外界環(huán)境的主要影響是降雨，在降雨過(guò)后位移發(fā)生突變，而后呈現(xiàn)緩慢的增長(zhǎng)趨勢(shì)，但整體變形量較小，在無(wú)外界重大誘發(fā)因素影響下基本穩(wěn)定。其中JCK2監(jiān)測(cè)孔所代表斷面在距孔口約14 m處累計(jì)相對(duì)位移突變明顯、出現(xiàn)明顯蠕動(dòng)位置，推測(cè)為該孔所代表斷面的滑動(dòng)位置，監(jiān)測(cè)期間最大變形速率為1 mm/d，變形速率相對(duì)較小，同時(shí)根據(jù)宏觀地質(zhì)監(jiān)測(cè)，地表及滑坡后緣未出現(xiàn)新的張拉裂縫，路基未發(fā)生明顯沉降及開(kāi)裂現(xiàn)象，因此監(jiān)測(cè)未達(dá)到預(yù)警閾值。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)實(shí)際工程中3種常用的滑坡監(jiān)測(cè)方法做了系統(tǒng)的介紹，對(duì)畢都高速公路第BD-T10合同段K166+201-K166+358右側(cè)填方邊坡進(jìn)行了監(jiān)測(cè)分析，得到該滑坡的最大變形速率為1 mm/d，變形速率較小，滑坡基本穩(wěn)定。最終認(rèn)為宏觀地質(zhì)監(jiān)測(cè)、地表位移監(jiān)測(cè)和深部位移監(jiān)測(cè)的綜合使用，可以準(zhǔn)確獲得滑坡的變形速率及滑坡滑動(dòng)面位置，綜合各類(lèi)監(jiān)測(cè)信息對(duì)滑坡的穩(wěn)定性做出評(píng)價(jià)，同時(shí)可以對(duì)滑坡進(jìn)行較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，監(jiān)測(cè)結(jié)果可作為滑坡治理方案的依據(jù)或優(yōu)化設(shè)計(jì)方案?？茖W(xué)有效的滑坡監(jiān)測(cè)對(duì)于保證安全施工、正確治理滑坡具有重要的作用。

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