安全監測在邊坡工程中的評價分析

【摘要】：邊坡工程由于巖石特性的不均勻性，地質構造的復雜性，力學作用和機理復雜影響因素具有很強的不確定性和復雜性，邊坡的變形失穩機理復雜。在此基礎上的邊坡初步設計和治理措施往往存在不能完全把握邊坡的工作性態和安全狀況，另外邊坡工程施工是一個的動態的過程，加之邊界條件不同程度的非均質和各向異性，對于這種非確定的、動態變化的邊坡變形失穩的判斷和預報需要依賴于有效的邊坡變形監控、監測數據的及時分析、處理，從而做到動態設計、信息化施工及時有效的防治。

【關鍵詞】：安全監測；邊坡評價

一、邊坡安全監測系統設計思路

邊坡監測系統需充分考慮工程的實際特點，合理設置監測相關項目，科學布置監測斷面和點位，既要保證監測點的代表性，又要體現其特殊性，確保系統能有效、準確地反映邊坡的位移、沉降和變形情況，監測邊坡結構物、防護結構的安全性及防護效果，監測邊坡的滲流及地下水變化。

要求邊坡監測系統能夠實時的反應出異常跡象，對出現異常現象的點位及時預警并實時、有效的反饋預警信息。

邊坡監測系統要具備實時性強、可靠性高、操作簡易等特點。

二、結合某水利工程的邊坡安全監測工程進行評價分析

工程概況：該水電站位于四川省甘孜州境內，工程樞紐建筑物由土心墻堆石壩、泄洪放空建筑物、引水發電建筑物等永久建筑物以及導流建筑物等臨時建筑物組成。樞紐布置方案總體布置為：土心墻堆石壩（與圍堰結合）+右岸引水發電系統+左岸洞式溢洪道+左岸深孔泄洪洞+左岸“漩流豎井”非常泄洪洞（由后期導流洞改建）+左岸放空洞（兼后期導流洞）+左岸后期導流洞+右岸初期導流洞（在出口段與尾水洞結合）。壩體與上、下游擋水圍堰結合。

（一）右岸開挖邊坡安全監測設計布置

根據右岸壩肩邊坡的地形、地質條件及加固支護情況，選擇壩軸線和最大坡高位置，布置 3 個監測斷面。在每個剖面不同高程，根據工程布置和支護措施監測布置振弦式多點位移計、振弦式錨索測力計、振弦式錨桿應力計和表面變形監測點。沿開口線布設表面變形監測點，監測邊坡的淺表層變形穩定性。

變形監測，邊坡變形監測包括表面變形觀測和內部變形觀測，其中，表面變形觀測采用布設外部變形測點進行觀測，通過綜合類比國內其它類似工程及右岸壩肩邊坡的規模，在2875 m 高程以上邊坡布設外部變形測點。邊坡內部變形監測主要采用多點位移計進行，其中 2875m 高程以上邊坡布置 1 個觀測斷面，2 套五點式多點位移計。 2875m 高程以下邊坡布置 3 個觀測斷面，6 套四點式多點位移計。

支護應力，結合邊坡采取的支護措施，邊坡支護應力監測主要包括單點式錨桿應力計和錨索測力計（四弦）兩種儀器。單點式錨桿應力計布設于 L=6m 的錨桿上，共計布置錨桿應力計 2 套。錨索測力計量程與支護錨索噸位一致，錨索測力計數量為 5 套。

（二）電站進水口及開關站邊坡安全監測設計布置

根據進水口及開關站邊坡的地形、地質條件及支護情況，進水口及開關站邊坡布置3 個監測斷面，分別位于進水口邊坡正坡及側坡、開關站邊坡中線位置，監測項目主要包括邊坡變形監測、支護應力監測等項目。

變形監測，進水口邊坡及開關站邊坡變形觀測，布設 10 個觀測斷面，布設表面變形觀測墩 23 個，多點位移計 31 套。

支護應力，結合邊坡擬采取的支護措施，邊坡支護應力監測主要包括光柵式單點式錨桿應力計和光柵式錨索測力計（四弦）兩種儀器。錨桿應力計布設于Φ28 L=6m 的錨桿上，共計布置約 14 套錨桿應力計。錨索測力計根據錨索噸位保持一致，共布設 12 個觀測斷面，

錨索測力計 112 套。

（三）主要監測成果

右岸壩肩邊坡：邊坡外部變形觀測中X方向為南北方向（上下游方向）水平變形，以向南（向下游）變形為正；Y方向為東西方向（橫河向）水平變形，以向東（向河床）變形為正；Z方向為鉛垂方向沉降變形，以向下的沉降變形為正，反之為負。內部多點位移計變形以向坡外為正，反之為負。錨桿（錨索）支護應力（荷載）以受拉為正，反之為負。各監測部位三維變形均呈波動走勢。右壩肩2875以上邊坡監測錨索支護荷載在971.78KN～1157.08KN之間，錨索錨固力基本呈損失狀態，錨固力損失率在1.65%～9.25%之間，錨索錨固力實測值基本都在其設計噸位附近，錨固力變化較小且趨于平穩。

開關站邊坡：開關站邊坡各外觀測點實測上下游方向累積位移在5.4mm～12.2mm之間，左右岸方向累積位移在-11.6mm～14.6mm之間，累積沉降量在7.6mm～20.5mm之間，總體變形較平緩，各向位移未出現明顯變形。開關站邊坡共布置了8套多點位移計，先期采用光柵式傳感器進行試用，觀測成果誤差較大，其監測成果基本不反映坡體真實情況。據此增加布置了兩套振弦式多點位移計，但基本在邊坡開挖支護快完時才安裝埋設，投入觀測較晚，其觀測成果基本反映的邊坡巖體開挖支護完成后隨時間的保護情況，監測到的坡體變形在0.75mm以內，變形已趨于平緩。

電站進水口邊坡：電站進水口邊坡各外觀測點實測上下游方向（X向）累積位移在-3.1mm～24.8mm之間，左右岸方向累積位移在-6.5mm～11.9mm之間，累積沉降量在-5.0mm～22.4mm范圍，三向位移總體累計位移值不大，近期基本無變化，位移走勢趨于平緩。電站進水口邊坡2875m高程以上多點位移計坡面各測點實測位移量在2.14mm以內，累計變形量值較小，各部位變形隨時間基本趨于平緩。

（四）邊坡安全監測分析評價

右岸壩肩邊坡監測成果表明，邊坡變形整體較小，錨索荷載變化基本趨于平穩，支護完成后錨桿應力基本在設計范圍內，邊坡處于相對穩定狀態。

開關站邊坡監測成果表明，邊坡變形整體較小，部分錨索錨固力在支護前期損失較為明顯，錨索荷載變化已基本趨于平穩，邊坡處于相對穩定狀態。

進水口邊坡監測成果表明，除個別測點前期受爆破開挖影響造成變形量較大外，總體上邊坡累計位移量較小。

根據本工程特點，將邊坡開挖分為若干個區域同時進行開挖和支護，并根據施工道路特性以及岸坡地形、地貌情況，合理布置施工道路、通道以滿足開挖的渣料盡可能從工作面直接出渣。按《水電水利工程邊坡設計規范》，各建筑物工程邊坡根據荷載效應組合或運行工況，采用極限平衡方法的下限解法進行邊坡穩定分析。

總結：

通過儀器監測兩岸邊坡及相關設施，可對建筑物外表及內部大范圍對象進行定期或不定期的直觀檢查和儀器探查，從而對邊坡工程的安全穩定性進行評價。同時，邊坡安全監測資料可以準確地反映降雨和開挖施工對邊坡部位變形形式的影響，對指導邊坡開挖安全施工能夠起到重要作用。

參考文獻：

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