测斜仪在滑坡变形监测中的应用

作者：蔡统庆

来源：《城市建设理论研究》2013年第25期

[摘要]本文主要对测斜仪的工作原理和在实际工程中的应用进行阐述。对具体的实例进行分析，说明测斜仪在滑坡变形监测中的作用。 [关键词]测斜仪；滑坡變形；监测；作用

中图分类号：P642.22文献标识码： A 文章编号： 一、前言

滑坡的发生对人民群众的生产和生活会产生很大的影响，因此，在日常的工作中，我们要对滑坡进行及时的监测，通过监测及时对滑坡进行预测。监测仪器在滑坡监测过程中有着很重要的作用，准确的监测能为滑坡的发生提供准确的数据，能及时对滑坡进行预测，降低滑坡对人们生命和财产的损失。 二、测斜仪的工作原理

测斜仪的工作原理见图1。当测头在测斜导管内自下而上以一定间距(0.5 m)逐段滑动测量时,测头内的传感器敏感地反映出测斜导管在每一深度处的倾斜角度变化Hi,按测点的分段长度,分别求出不同的高程处水平位移增量△di，即△di=∑Lsinθi。由测斜管底部测点开始逐段累加,可得任一高程处的实际水位移,即bi=△di

式中: △di为测量段内的水平位移增量;L为测量点的分段长度,一般取0.5 m; θi为测量段内管轴线与铅垂线的夹角;bi为管子固定点的底端以上i点处的位移;n为测孔分段数目,n=H/015,H为孔深。

图1 测斜仪的组成及工作原理 三、测斜管的埋设技术

1、采用钻具定位开孔,成孔偏斜度不允许1°,钻孔应钻至下卧硬土层或基岩内50一l000m,若软土层深厚难以进人硬土层时,钻孔至足够深度不产生水平位移,视管底端的水平位移为零,作为固定端,否则导管顶端应校正。

2、第一根导管管底用塑料板封死,用芯模将两管槽口对准,涂抹粘合剂,固定接头导管,减小槽口纵向扭曲。

3、将接装好的测斜管平直地移向孔口,底端朝向孔口,用人力或机械拉住两根护绳索,对正施测的方向、均匀弯曲测斜管、绳索随测斜管同步放到孔底。埋设孔较深,地面接成全管向钻孔内放置有困难时,可分段在地面接成,整体在孔口埋设时连接。

4、导管埋至预定深度后,校正导向槽的方向后,在导管与钻孔壁之间用砂或小瓜子片填充。导管埋设完成后停留一段时间,使钻孔中填土密实紧贴导管,进行零点读数测试,并测量管口高程。

四、监测技术

为了科学地进行滑坡的预测预报，获取准确的监测数据是关键。测点型监测技术监测精度较测线型及测面型的高，且已经在滑坡变形监测中广泛应用，是进行滑坡变形监测的首选监测技术。在众多的测点型监测技术中，基于拉线原理的测量技术，因其大量程及不受天气制约等特点，较为适宜滑坡灾害的应急监测。测量机器人及钻孔测斜仪，因其精度高，较为适宜滑坡灾害的中期监测。GPS 技术因其使用寿命长，较为适宜滑坡灾害的长期观测。 1、地表位移监测技术

地表位移监测技术按其施测方式可以分为测点型、测线型及测面型等三大类。 （一）测点型

测点型技术主要关注两个点之间相对位移的变化，通过在滑坡体表面布设大量测点型监测仪器，也可以监测滑坡体某条线及面的位移状况。测点型的设备精度较高，适合于精确探测滑坡体关键点位的位移状况，为坡体稳定状态精确分析提供依据。测点型的设备主要包括 GPS、全自动全站仪、拉线式地表位移计等。 （二）测线型

测线型技术主要关注一条线上各点的变形状况，此类设备的信号传输线就是数据传感元件。与测点型设备相比，此类设备可以查明测线范围内任意位置的变形状况，且传感线路布设方便，但监测精度比测点型的设备低。

2、深部位移监测技术

深部位移监测技术按其施测方式可以分为测点型、测线型等两类。 （一）测点型

钻孔测斜仪及拉线式深部位移计是典型的测点型深部位移监测技术。此类技术以固定探头或可动探头为传感元件，通过探头感知测点位置位移的变化。 （二）测线型

测线型监测技术主要指通过分布式的传感元件，准确探测出测线内任意点的侧向位移情况。TDR 技术是最典型的测线型深部位移监测技术。地表位移及深部位移的监测数据转化为电学量后，通过模－数转换器转换为数字信号，并以GSM方式、GPRS方式、3G方式或北斗导航卫星通讯方式发送至远程终端。

五、测斜仪在滑坡变形监测中的应用案例分析 1、区域位置

大坪滑坡群位于奉节至巫溪高速公路LK0 +616～LK0 + 900 段，滑坡总面积为198186m2。

2。滑坡体坡脚紧邻三峡大坝库区，由深浅两层滑动面组成，浅层滑面埋深约14～20m，深层滑面埋深38～45m，滑坡体主要地质为沉积地层，显示为侏罗系( J) 、三叠系( T) 、第四系( Q) 堆积层。孙家崖隧道进口左右线均在滑坡体中部穿过，隧道里程为 LK0+ 615 ～ LK3 + 890，如图2所示。

图2 隧道和滑坡的关系 2、工程地质情况 （一）三迭系

下统嘉陵江组( T1j) ，岩性为薄 － 厚层状灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩，夹少量页岩及泥质条带。中统巴东组( T2b) : 本组地层四分性明显，层序完整。一、三段以泥质灰岩为主，二、四段以紫红色泥岩为主，底部为黄绿色玻屑凝灰岩( 即绿豆岩) 或黑灰色角砾状灰岩。

（二）侏罗系

下统珍珠冲组( J1z) :呈灰绿色粉砂质泥岩、页岩、泥质粉砂岩为主。下部夹细砂岩，厚202. 22m; 下部夹一层棕黄色厚层中细粒岩屑石英砂岩，水云母胶结，厚46. 44m; 底部为灰色页岩、泥质粉砂岩夹煤层及菱铁矿条带，厚29. 47m。

中下统自流井组( J1－2z) : 分三段。第一段( J1－2z1) : 灰、深灰色页岩、泥质粉砂岩，夹一层厚约1m 的钙质介壳粉砂岩，厚24～40m。第二段( J1－2z2) : 灰、灰绿色泥岩及泥质粉砂岩、石英砂岩。吐祥坝一带局部夹一层紫红色泥岩，厚50～ 77m。第三段( J1－2z3) : 灰、深灰色中厚层石英砂岩及泥岩，富含介壳化石。往西至邻区介壳泥岩相变为介壳灰岩，厚约69～71m。中统新田沟组( J2x) : 灰色中粒岩屑石英砂岩为主。往西粒级变细，色变深，厚度增大，页岩夹层增多，厚202 ～281m。中统下沙溪庙组( J2xs) : 上部灰、灰紫色厚层细粒长石岩屑石英砂岩、岩屑亚长石砂岩及紫红色泥岩; 下部以紫红色泥岩、泥质粉砂岩为主，夹灰、黄灰色中至厚层细粒岩屑长石砂岩、亚长石岩屑石英砂岩; 底部相当于“关口砂岩”层，厚5～9m，为块状长石砂岩，结构疏松; 顶部为灰绿色或深灰色“叶肢介页岩”，厚 1.5～3m。 3、地层构造

工程区跨越大巴山弧、川东褶带。大巴山弧展布于工程区北部，构造线呈北西及东西向; 川东褶带展布于工程区南部，构造线呈近东西向。褶皱发育，有背、向斜9条，背斜褶曲一般紧凑狭长，岩层产状较陡，节理裂隙发育，岩体的强度和完整性普遍较低。向斜相对较宽缓，岩体变形不甚剧烈，节理裂隙发育较差，岩体的完整性一般。 六、观测与资料整理

采用双向式滑动测斜仪进行观测时,只要观测一对导槽即可得出两个方向(A方向为与路基平行方向,设远远离桥头方向为正;B为与路基垂直方向,设边坡外侧为正方向)的位移变化。观测时先将探头沿主导槽放人孔底,待稳定5-10分钟后,开始读数(以消除温度的影响)。一般每隔0.5m测读一次A向和B向的读数(其中A向为主导槽方向,B向垂直于A向),至孔口后将探头反转180°,再观测一次,在观测过程中应与上一次观测结果对照(和数校正)并作记录,至孔口处为止。计算各点位移,本监测c=0.045,然后计算出各观测孔的累计位移,把第一天观测的数据作为初始位移,以后用每天测得的位移减去初始位移,得到路基的相对位移。

我们取代表观测孔1#进行分析,过程如下:通过测量,在深度为2.5m处产生最大位移20.2㎜,并在该处产生滑裂。这也符合该处的地质情况。通过测量，分析,在深度为2.5m处产生最大位移25.0㎜。由观测数据分析可知:监测最初前期(2011年1月)位移变化较大,到监测后期(2011年3月)位移减小,并趋于稳定,降雨后一两天内位移变化较大,日变化近3㎜,当天气转晴后位移又缩小。其原因有两个,一是由于时间紧迫,前期测斜管刚埋设,还未趋于稳定就开始了监测,实际上测斜管与土体直接的接触不是完全充分,并不是真正反映了整个土体的侧向位移变化。二是土体

自身前期侧向变形较大,由于裂缝已经产生,雨水渗人路基的裂缝中,土体重量增加,在水流作用下,使得土体变形较大。到了后期测斜管已经稳定;由于天气好转,路基中的水分基本渗出,使土体自重减轻。路基的滑动趋势在A方向上向边坡外侧移动,在B方向上向桥头方向移动 七、结束语

通过测斜仪对滑坡进行监测，能准确的测量出滑坡的移动情况，对滑坡的发生提供可靠的数据，我们通过测量数据的分析能对滑坡的发生进行预测。 参考文献

[1] 杨永波，刘明贵.滑坡预测预报的研究现状与发展[J].土工基础,2010 [2] 张希黔．信息技术在建筑施工企业的研究与应用[J].施工技术,2011