边坡工程检测技术

边坡工程检测技术

边坡监测的目的和意义

随着我国现代化建设事业的迅速发展，各类高层建筑、水利水电设施、矿山、港口、高速公路、铁路和能源工程等大量工程项目开工建设，在这些工程的建设过程中或建成后的运营期内，不可避免地形成了大量的边坡工程。而且，随着工程规模的加大、加深及场地的，经常需在复杂地质环境条件下，人为开挖各种各样的高陡边坡，这些边坡岩土体往往呈现出非均质性与各向异性特性，在开挖、堆载、降雨、河流冲刷、库水位升降与地震等外部荷载作用下很容易进入局部或瞬态大变形乃至失稳滑动。所有这些边坡工程的稳定状态，事关工程建设的成败与安全，会对整个工程的可行性、安全性及经济性等起着重要的制约作用，并在很大程度上影响着工程建设的投资及效益。边坡失稳产生的滑坡现象已变成同地震和火山相并列的全球性三大地质灾害之一。

我国每年由于岩土体失稳而引发的大小滑坡数百万次，由此造成的经济损失高达100~200亿元，因暴雨、地震等引发的各类滑坡灾害至上世纪90年代累积死亡超过10万人。因此，对于边坡工程特别是大型复杂边坡，除了进行常规的工程地质调查、测绘、勘探、试验和稳定性评价外，尚应及时有效的开展边坡工程的动态监测，预测边坡失稳的可能性和滑坡的危险性，并提出相应的防灾减灾措施，对于确保国民经济发展与保障人民群众生命财产安全具有重大意义。

边坡工程主要应用在交通、建筑、水利和矿山等哥哥建设领域中。

主要目的：

1. 评价边坡施工及其使用过程中边坡的稳定程度，并作出有关预报，为崩塌、滑坡的正确分析评价、预测预报及治理工程等，提供可靠的资料和科学依据。 2. 为防止边坡及可能的滑动和蠕动变形提供技术依据，预测和预报今后边坡的位移、变形的发展趋势，通过监测可对岩土体的时效特性进行相关的研究。

3. 对已经发生滑动破坏的边坡和加固处理后的滑坡，监测结果也是检验崩塌、滑坡分析评价及滑坡处理工程效果的尺度。 4. 为进行有关位移分析及数值模拟计算提供参数。

边坡监测的主要内容

施工安全监测：在施工期间对边坡的位移、应力、地下水等进行监测，监测结果作为指导施工、反馈设计的重要依据，是实施信息化施工的重要内容。 处治效果监测：是检验边坡处治设计和施工效果、判断边坡处治后的稳定性的重要手段。一方面可以了解边坡体变形破坏特征，另一方面可以针对实施的工程进行监测。

动态长期监测：在防治工程竣工后，对边坡体进行动态跟踪，了解边坡体稳定性变化特征，长期监测主要对一类边坡防治工程进行。

边坡工程主要监测方法

边坡工程监测主要采用简易观测法、设站观测法、仪表观测法和远程监测法等四种类型。通过监测深入了解边坡的变形机理，从而对地质灾害防治和加固处理的反馈，以及对工程的影响等获取有关信息，通过监测资料的分析，得到边坡变形的各种特征信息，分析其动态变化规律，预测边坡工程可能发生的破坏，为防灾减灾提供科学依据。 简易观测法

通过人工观测边坡工程中地表裂缝、地面鼓胀、沉降、坍塌、建筑物变形特征（发生和发展的位置、规模、形态、时间等）及地下水水位变化、地温变化等现象，也可在边坡体关键裂缝处埋设骑缝式简易观测桩；在建（构）筑物（如房屋、挡土墙、浆砌块石沟等）裂缝上设置简易玻璃条、水泥砂浆片、贴纸片；在岩石、陡壁面裂缝处用红油漆划线作观测标记；在陡坎（壁）软弱夹层出露处设置简易观测标桩等，定期用各种长度量具量测裂缝长度、宽度、深度变化及裂缝形态、开裂延伸的方向。简易观测法对于发生病害的边坡进行观测较为适合。 设站观测法

设站观测法是指在充分了解工程场区的工程地质背景的基础上，在边坡上设立变

形观测点（成线状、格网状等），在变形区影响范围之外的稳定地点设置固定观测站，用测量仪器（经纬仪、水准仪、测距仪、摄影仪及全站型电子速测仪、GPS接收机等）定期监测变形区内网点的三维（X、Y、Z）位移变化的一种行之有效的监测方法。而设站观测法主要包括以下三种方法：（1）大地测量法（2）近景摄影测量法（3）GPS（全球定位系统）测量法

三种方法的优缺点比较

测量方法 优点 1） 能确定边坡地表的变形范围 大地测量法 2） 量程不受 3） 能观测到边坡体的绝对位移量 1） 其周期性重复摄影方便 近景摄影测量法 2） 外业省时省力 3） 可以同时测定多点在某一瞬间的空间位置，相片资料可随时进行比较 1） 观测点之间无需通视，选点方便 2） 观测不受天气条件的 GPS测量法 3） 观测点的三维坐标可以通视测定，对于运动的观测点能精确测出它的速度 4） 测量精度高 仪表观测法

仪表观测法是指用精密仪器仪表对变形斜坡进行地表及深部的位移、倾斜（沉降）动态，裂缝相对张、闭、沉、错变化及地声、应力应变等物理参数与环境影响因素进行监测。电子仪表观测的内容，基本上能实现连续观测，自动采集、存储、打印和显示观测数据。远距离无线传输是该方法最基本的特点，由于其自动化程度高，可全天候连续观测，故省时、省力和安全，是当前和今后一个时期内滑坡监测发展的方向。

GPS接收机价格昂贵 在观测的绝对精度方面不及某些传统的测量方法 缺点 1） 容易收到地形通视条件和气象条件的影响 2） 工作量大，周期长，连续观测能力较差

现场监测设计原则

边坡工程中，特别是对于碎裂结构岩质边坡，参数的合理选取是设计的核心问题之一，绝非由几组室内试验就能加以确定了的，表现为试验参数的变异性大，故许多情况下其设计的可靠度较低。相比之下，现场监测不仅可较准确地预报工程的安全性，还能对工程的施工及运行情况实施监控。当然，现场监测需要一定数量的资金投入，监测周期较长，故须对监测系统加以精心设计，在满足数据采集需求的前提下，以最经济的方案为设计目标，布置有关仪器。 仪器选型的原则 [1]. [2]. [3]. [4]. [5]. [6].

可靠、适用。

具有工程所要的精度、量程、直线性和重复性。

施工期安全监测仪器应力求结构、安装和操作简单，价格便宜。 兼顾自动化监测的需要。 仪器类型宜尽量单一。 综合比较。

根据检测内容的不同选择不同的仪器具体如下：

A、变形监测：经纬仪和水准仪、垂线坐标仪、表面倾斜仪、测缝计、收敛计等 B、爆破影响监测：低频仪器地震检波器等 C、渗流渗压监测：渗压计测量、量水堰 D、雨量监测：雨量计或附近水文站的实测资料。

E、河水位监测江河水位的监测：水位自测，或向附近的水文站索取所需资料。 F、松动范围的监测：声波仪配换能器

监测资料整理分析

监测数据的可靠性是确保对边坡变形稳定性做出正确判定的前提条件。监测中，除测读初值外，均需与之前的监测数据进行比较，避免人为错误。尤其对测斜数据，由于其数据量大，操作过程复杂，极易出现差错，测试前还需就数据进行正反不对称检查，发现异常及时检查原因等进行复测校验。

边坡的变形测量数据的处理与分析，是边坡监测数据管理系统中一个重要的研究内容，可用于对边坡未来的状况进行预报、预警。边坡变形数据的处理可以分为两个阶段：

一是对边坡变形监测的原始数据的处理，该项处理主要是对边坡变形测试数据进行干扰消除，以获取真实有效的边坡变形数据，这一阶段可以称作为边坡变形量测数据的预处理。

第二阶段是运用边坡变形量测数据分析边坡的稳定性现状，并预测可能出现的边坡破坏，建立预测模型。

监测结果分析

1.总结阶段性的累积位移、平均位移速率，指出超过累积位移和位移速率预警值的监测点部位和时段；

2.绘制位移矢量图和位移随时间、深度、水位等的变化曲线，根据位移矢量图描述累积位移的方向，根据变化曲线描述位移的变化过程和变化趋势；

3.描述位移与影响因素之间的关系，总结出一定的特点和规律，得出一定的结论，提出一些对施工具有一定知道意义的建议和意见。

4.结合监测资料进行有关反分析和对数值计算方法进行验证； 5.建立回归分析模型或其他数学模型对变形进行超前预报。