李菁 周英婷 王穎
摘要:測斜管作為一種判斷邊坡的穩定性,或是對滑坡進行安全預警的有效手段,但因邊坡出現較大變形,測斜管彎曲導致測斜儀探頭無法下放,常規情況下,此測斜孔即為報廢,本觀測技術即是針對這一情況,利用即將報廢的測斜孔,快速的進行修復,通過安裝簡易的外掛測讀裝置,實現連續觀測,為工程安全提供可靠的第一手資料。
關鍵詞:測斜管剪斷;外掛裝置;監測成果延續;變形
1 概述
為掌握邊坡滑動剪切面的位置和位移方向,測斜儀的監測成果是判斷邊坡的穩定性,或是對滑坡進行安全預警最為可靠的依據。但當邊坡出現較大變形時,測斜管在滑面處出現彎曲,致使測斜儀探頭無法下放,常規情況下,此測斜孔即為報廢,深部監測資料中斷。本觀測技術針對這一情況,利用即將報廢的測斜孔,快速的進行修復,通過安裝簡易的外掛測讀裝置,實現連續觀測,為工程安全提供可靠的第一手資料。
2 本觀測技術的工作原理
注:X坐標為變形量(mm)Y坐標為量測深度(m)
邊坡、滑坡變形監測中,采用滑動測斜儀監測為最常見的手段之一。測斜儀能同時獲取地表下各個深度的變形量及變形方向。特別是對變形深度、變形方向及滑帶變形特征的反映,對了解邊坡的變形機理和變形發展趨勢極為重要,是判斷邊坡的發展趨勢,以及在邊坡臨滑前進行安全預警的最重要的支持依據。測斜儀的工作原理是通過探頭測量測斜管與鉛垂線之間夾角變化,將角度變化量換算成水平位移量。探頭長度50cm,當邊坡滑帶處變形較大時,測斜管也隨之變形、彎曲,導致探頭放不下去,甚至出現將探頭卡在測斜管內的事件。本觀測技術是通過一個外接裝置,將滑面處的變形引至地表裝置上,直接進行測讀(精度為mm級),并假設讀取的變形量全部產生于滑面處,仍延續修復前的觀測數據,把新數據進行累加成圖,精度上較探頭測量有所降低,但對于大變形的邊坡而言,足以滿足工程需求。
通過測斜儀觀測,當邊坡出現變形時,滑面深度與滑動方向即為已知,之后需要掌握的最關鍵的物理量就是變形體的變形參數。往往此時探頭又放不下去,所以對工程安全的影響是巨大的。基于這一情況,筆者總結以往類似案例,通過研究、現場試驗,完成了本觀測方法,并在某邊坡中投入使用,取得了良好的效果。圖1為測斜孔(A向)觀測孔深與時間過程線。
3 本觀測技術的具體操作方法
本觀測技術具體操作方法步驟如下:
(1)獲取測斜孔參數。通過測斜管產生大變性前探頭的觀測成果,可知①測斜孔的有效測量深度;②滑面(剪切面)深度,滑帶厚度;③變形體位移方向等信息。(2)孔口測讀裝置加工。采用大于110mm、長約1m~1.5m的鋼管,在鋼管一端焊接1個定滑輪,在鋼管外壁上,粘貼1把50cm100cm鋼板尺,位置與滑輪在同一鉛錘線上。(3)加工鋼條。按照測斜孔有效孔深加工鋼條,厚2mm~3mm、寬10mm,長度根據材料而定。鋼條兩端鉆6mm的孔,用以鋼條接長,鋼條接至孔口附近時,采用3mm的鋼絲繩與鋼條連接,用以掛重錘,并在鋼絲上做指針。(4)鋼條固定。首先將加工好的鋼條放入測斜管內,逐根接長放至孔底。向測斜管內灌漿(注意:漿液需低于剪切面位置)。(5)孔口外掛裝置安裝。在測斜管孔口處挖一個深50cm,直徑60cm~80cm的坑,首先將3mm的鋼絲與固定鋼條連接牢固,再將鋼管套在測斜孔外并扶正,坑內回填混凝土至密實。(6)測取基準值。待混凝土初凝后,將孔口鋼絲與配重塊進行連接(約5KG),重錘穩定后,即可測取初始值,安裝完成。
裝置尺寸見圖2。
4 本觀測技術的優勢
測斜儀在邊坡或滑坡觀測時,當出現大變形時,由于測斜管的彎曲、錯位,致使測斜儀探頭放不下去,觀測被迫停止。重新鉆孔安裝測斜管,一是施工人員、機械安全隱患大;二是施工時間長;三是成本增加、四是原有監測資料無法與新資料對接。以往出現類似情況,都是放棄該測斜孔觀測,轉而利用外觀測量的方法進行彌補。單一的外觀成果缺少了內觀成果的相互印證,而且所反映的僅是變形體的表面變形。因此,本觀測技術的現實意義十分明顯。在坡體出現較變形(滑面位置清晰),探頭下放受阻,但測斜管尚未剪斷前,立即進行外掛裝置安裝,利用即將報廢的測斜管實現不間斷觀測。全套裝置成本不超過500元,可在兩小時內安裝完成,待混凝土初凝后即可進行測讀。真正實現快速、可靠、低成本、監測成果連續,后期可在外掛裝置上另外安裝各類傳感器,即可實現遠距離有線遙測和無線遙測。
5 結語
活動測斜儀觀測一旦出現較大變形,探頭將無法放下去,造成觀測中斷、測孔報廢,監測數據不能連續,對變形體的發展趨勢出現判斷失準,所造成的后果,對工程本身及下方施工人員、設備的損失將是巨大的。本觀測技術正是基于此情況,有效的解決了當測斜管變形,探頭觀測被迫停止后,利用一個外掛裝置替代探頭測讀功能,繼續進行觀測,仍延續以前的觀測成果,為邊坡深部監測提供參考。
作者簡介:李菁(1984),女,漢族,四川成都人,本科,工程師,從事水利水電工程安全監測工作。