安全監(jiān)測(cè)在邊坡工程中的評(píng)價(jià)分析

【摘要】：邊坡工程由于巖石特性的不均勻性，地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜性，力學(xué)作用和機(jī)理復(fù)雜影響因素具有很強(qiáng)的不確定性和復(fù)雜性，邊坡的變形失穩(wěn)機(jī)理復(fù)雜。在此基礎(chǔ)上的邊坡初步設(shè)計(jì)和治理措施往往存在不能完全把握邊坡的工作性態(tài)和安全狀況，另外邊坡工程施工是一個(gè)的動(dòng)態(tài)的過程，加之邊界條件不同程度的非均質(zhì)和各向異性，對(duì)于這種非確定的、動(dòng)態(tài)變化的邊坡變形失穩(wěn)的判斷和預(yù)報(bào)需要依賴于有效的邊坡變形監(jiān)控、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的及時(shí)分析、處理，從而做到動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、信息化施工及時(shí)有效的防治。

【關(guān)鍵詞】：安全監(jiān)測(cè)；邊坡評(píng)價(jià)

一、邊坡安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

邊坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需充分考慮工程的實(shí)際特點(diǎn)，合理設(shè)置監(jiān)測(cè)相關(guān)項(xiàng)目，科學(xué)布置監(jiān)測(cè)斷面和點(diǎn)位，既要保證監(jiān)測(cè)點(diǎn)的代表性，又要體現(xiàn)其特殊性，確保系統(tǒng)能有效、準(zhǔn)確地反映邊坡的位移、沉降和變形情況，監(jiān)測(cè)邊坡結(jié)構(gòu)物、防護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性及防護(hù)效果，監(jiān)測(cè)邊坡的滲流及地下水變化。

要求邊坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)的反應(yīng)出異常跡象，對(duì)出現(xiàn)異常現(xiàn)象的點(diǎn)位及時(shí)預(yù)警并實(shí)時(shí)、有效的反饋預(yù)警信息。

邊坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要具備實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性高、操作簡(jiǎn)易等特點(diǎn)。

二、結(jié)合某水利工程的邊坡安全監(jiān)測(cè)工程進(jìn)行評(píng)價(jià)分析

工程概況：該水電站位于四川省甘孜州境內(nèi)，工程樞紐建筑物由土心墻堆石壩、泄洪放空建筑物、引水發(fā)電建筑物等永久建筑物以及導(dǎo)流建筑物等臨時(shí)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(jié)合）+右岸引水發(fā)電系統(tǒng)+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(dǎo)流洞改建）+左岸放空洞（兼后期導(dǎo)流洞）+左岸后期導(dǎo)流洞+右岸初期導(dǎo)流洞（在出口段與尾水洞結(jié)合）。壩體與上、下游擋水圍堰結(jié)合。

（一）右岸開挖邊坡安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)布置

根據(jù)右岸壩肩邊坡的地形、地質(zhì)條件及加固支護(hù)情況，選擇壩軸線和最大坡高位置，布置 3 個(gè)監(jiān)測(cè)斷面。在每個(gè)剖面不同高程，根據(jù)工程布置和支護(hù)措施監(jiān)測(cè)布置振弦式多點(diǎn)位移計(jì)、振弦式錨索測(cè)力計(jì)、振弦式錨桿應(yīng)力計(jì)和表面變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)。沿開口線布設(shè)表面變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)邊坡的淺表層變形穩(wěn)定性。

變形監(jiān)測(cè)，邊坡變形監(jiān)測(cè)包括表面變形觀測(cè)和內(nèi)部變形觀測(cè)，其中，表面變形觀測(cè)采用布設(shè)外部變形測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，通過綜合類比國(guó)內(nèi)其它類似工程及右岸壩肩邊坡的規(guī)模，在2875 m 高程以上邊坡布設(shè)外部變形測(cè)點(diǎn)。邊坡內(nèi)部變形監(jiān)測(cè)主要采用多點(diǎn)位移計(jì)進(jìn)行，其中 2875m 高程以上邊坡布置 1 個(gè)觀測(cè)斷面，2 套五點(diǎn)式多點(diǎn)位移計(jì)。 2875m 高程以下邊坡布置 3 個(gè)觀測(cè)斷面，6 套四點(diǎn)式多點(diǎn)位移計(jì)。

支護(hù)應(yīng)力，結(jié)合邊坡采取的支護(hù)措施，邊坡支護(hù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)主要包括單點(diǎn)式錨桿應(yīng)力計(jì)和錨索測(cè)力計(jì)（四弦）兩種儀器。單點(diǎn)式錨桿應(yīng)力計(jì)布設(shè)于 L=6m 的錨桿上，共計(jì)布置錨桿應(yīng)力計(jì) 2 套。錨索測(cè)力計(jì)量程與支護(hù)錨索噸位一致，錨索測(cè)力計(jì)數(shù)量為 5 套。

（二）電站進(jìn)水口及開關(guān)站邊坡安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)布置

根據(jù)進(jìn)水口及開關(guān)站邊坡的地形、地質(zhì)條件及支護(hù)情況，進(jìn)水口及開關(guān)站邊坡布置3 個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，分別位于進(jìn)水口邊坡正坡及側(cè)坡、開關(guān)站邊坡中線位置，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要包括邊坡變形監(jiān)測(cè)、支護(hù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)等項(xiàng)目。

變形監(jiān)測(cè)，進(jìn)水口邊坡及開關(guān)站邊坡變形觀測(cè)，布設(shè) 10 個(gè)觀測(cè)斷面，布設(shè)表面變形觀測(cè)墩 23 個(gè)，多點(diǎn)位移計(jì) 31 套。

支護(hù)應(yīng)力，結(jié)合邊坡擬采取的支護(hù)措施，邊坡支護(hù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)主要包括光柵式單點(diǎn)式錨桿應(yīng)力計(jì)和光柵式錨索測(cè)力計(jì)（四弦）兩種儀器。錨桿應(yīng)力計(jì)布設(shè)于Φ28 L=6m 的錨桿上，共計(jì)布置約 14 套錨桿應(yīng)力計(jì)。錨索測(cè)力計(jì)根據(jù)錨索噸位保持一致，共布設(shè) 12 個(gè)觀測(cè)斷面，

錨索測(cè)力計(jì) 112 套。

（三）主要監(jiān)測(cè)成果

右岸壩肩邊坡：邊坡外部變形觀測(cè)中X方向?yàn)槟媳狈较颍ㄉ舷掠畏较颍┧阶冃危韵蚰希ㄏ蛳掠危┳冃螢檎籝方向?yàn)闁|西方向（橫河向）水平變形，以向東（向河床）變形為正；Z方向?yàn)殂U垂方向沉降變形，以向下的沉降變形為正，反之為負(fù)。內(nèi)部多點(diǎn)位移計(jì)變形以向坡外為正，反之為負(fù)。錨桿（錨索）支護(hù)應(yīng)力（荷載）以受拉為正，反之為負(fù)。各監(jiān)測(cè)部位三維變形均呈波動(dòng)走勢(shì)。右壩肩2875以上邊坡監(jiān)測(cè)錨索支護(hù)荷載在971.78KN～1157.08KN之間，錨索錨固力基本呈損失狀態(tài)，錨固力損失率在1.65%～9.25%之間，錨索錨固力實(shí)測(cè)值基本都在其設(shè)計(jì)噸位附近，錨固力變化較小且趨于平穩(wěn)。

開關(guān)站邊坡：開關(guān)站邊坡各外觀測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)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(xiàn)明顯變形。開關(guān)站邊坡共布置了8套多點(diǎn)位移計(jì)，先期采用光柵式傳感器進(jìn)行試用，觀測(cè)成果誤差較大，其監(jiān)測(cè)成果基本不反映坡體真實(shí)情況。據(jù)此增加布置了兩套振弦式多點(diǎn)位移計(jì)，但基本在邊坡開挖支護(hù)快完時(shí)才安裝埋設(shè)，投入觀測(cè)較晚，其觀測(cè)成果基本反映的邊坡巖體開挖支護(hù)完成后隨時(shí)間的保護(hù)情況，監(jiān)測(cè)到的坡體變形在0.75mm以內(nèi)，變形已趨于平緩。

電站進(jìn)水口邊坡：電站進(jìn)水口邊坡各外觀測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)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(jì)位移值不大，近期基本無變化，位移走勢(shì)趨于平緩。電站進(jìn)水口邊坡2875m高程以上多點(diǎn)位移計(jì)坡面各測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)位移量在2.14mm以內(nèi)，累計(jì)變形量值較小，各部位變形隨時(shí)間基本趨于平緩。

（四）邊坡安全監(jiān)測(cè)分析評(píng)價(jià)

右岸壩肩邊坡監(jiān)測(cè)成果表明，邊坡變形整體較小，錨索荷載變化基本趨于平穩(wěn)，支護(hù)完成后錨桿應(yīng)力基本在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，邊坡處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。

開關(guān)站邊坡監(jiān)測(cè)成果表明，邊坡變形整體較小，部分錨索錨固力在支護(hù)前期損失較為明顯，錨索荷載變化已基本趨于平穩(wěn)，邊坡處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。

進(jìn)水口邊坡監(jiān)測(cè)成果表明，除個(gè)別測(cè)點(diǎn)前期受爆破開挖影響造成變形量較大外，總體上邊坡累計(jì)位移量較小。

根據(jù)本工程特點(diǎn)，將邊坡開挖分為若干個(gè)區(qū)域同時(shí)進(jìn)行開挖和支護(hù)，并根據(jù)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(shè)計(jì)規(guī)范》，各建筑物工程邊坡根據(jù)荷載效應(yīng)組合或運(yùn)行工況，采用極限平衡方法的下限解法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定分析。

總結(jié)：

通過儀器監(jiān)測(cè)兩岸邊坡及相關(guān)設(shè)施，可對(duì)建筑物外表及內(nèi)部大范圍對(duì)象進(jìn)行定期或不定期的直觀檢查和儀器探查，從而對(duì)邊坡工程的安全穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。同時(shí)，邊坡安全監(jiān)測(cè)資料可以準(zhǔn)確地反映降雨和開挖施工對(duì)邊坡部位變形形式的影響，對(duì)指導(dǎo)邊坡開挖安全施工能夠起到重要作用。

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