基于貴州省某巖土邊坡變形的監測分析

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(1.貴州大學 土木工程學院，貴陽 550025； 2.福州大學 土木工程學院，福州 350000)

1 概 述

邊坡工程的長期穩定性問題一直是巖土工程界關注的焦點。滑坡的發生和發展是一個累進、漸變的破壞過程[1]。隨著我國國民經濟的快速發展，工程建設大規模的持續開展，邊坡問題成為巖土工程的一個重要課題，而如何防止邊坡發生滑坡等地質災害成為現代課題研究中的重中之重。為了確保邊坡安全，及時預報險情，除了對邊坡進行加固、維護之外，對邊坡工程以及自然邊坡的安全和穩定狀態的監測評估也十分重要[2]。 其中，位移監測具有精度高、易實施且反映邊坡穩定性狀態綜合直觀等優點，所以該類方法在某種程度上克服了極限平衡法的不足與局限，并已在我國重大滑坡監測預警與防治中得到廣泛的應用且發揮了重要作用，因此也受到國內外滑坡預測預報與防治研究的高度重視與關注[3]。具體評價滑坡的穩定狀態，還需要在宏觀破壞現象分析、監測位移趨勢分析的基礎上，采用動態、多手段、全過程的滑坡預警預報方法綜合加以判定[4-5]。

另外，通過邊坡監測可以了解邊坡的實際狀況及其穩定性。但在監測項目上，影響邊坡穩定性的因素很多，工程實際中不可能對所有項目進行全面監測，因此需要找出主要反映指標和主要影響因素，對其進行重點監測。在監測點的布置上，既要保證監測系統對整個邊坡的覆蓋，又要保證關鍵部位和敏感部位的監測需要，在這些重點部位根據施工進展應優先布置監測點[6]。這樣，不但可以為工程安全提供科學依據，而且為修改設計、指導施工提供可靠資料，還能幫助人類規避風險，把滑坡災害損失降低到最小程度[7-8]。本文以貴州省某電廠主體工程西側的附近邊坡為例，介紹邊坡工程的監測項目和內容，根據工程地質調查，并綜合分析邊坡變形監測數據，對同類邊坡工程的施工和監測具有借鑒意義。

2 工程概況及地質條件

2.1 工程概況

貴州省某電廠主體工程西側的山坡區域擬建規模2臺660 MW機組。

1) 場地標高。廠址屬低山丘陵地貌，坡度較陡，地面標高1 659～1 747 m，相對高差約88 m，整體地形起伏較大。場平標高為1 694.3和1 698 m(1985國家高程)。場地地表主要種植玉米、毛豆、蕎麥等農作物，部分種植松樹、核桃樹等喬木，局部地段零星分布有房屋。

2) 場地平面尺寸。廠址場地整平后，在場地西北側將形成高約25～47 m挖方高邊坡，西側將分別形成高約 5～25 m挖方邊坡，場地東北面將形成高約15～39 m填方高邊坡，東側將形成高3～12 m填方邊坡。

2.2 工程地質

場地巖土層：經工程地質測繪與鉆探揭露，場地巖土層復雜，巖性多樣，上覆第四系有人工回填成因素填土、填石，坡洪積次生紅黏土、碎石土、粉質黏土，沖淤積成因淤泥、泥炭土，殘積成因黏土、粉質黏土，下伏基巖主要為砂巖、泥巖、炭質泥巖、砂巖與泥巖互層及砂巖與炭質泥巖互層，部分混夾煤層(塊煤或粉煤)，局部地段為灰巖。場地巖性多樣，所有砂巖、泥巖、炭質泥巖(局部有灰巖)，并夾有煤層，各種巖石多呈互層狀產出。因此，在作剖面時，主要按風化程度進行連線，各種巖性不作連線，具體見圖1、圖2。

3 邊坡監測

3.1 監測目的

場地平整開挖、填土會引起圍護結構、擋墻水平位移，水平位移較大時將影響其正常使用功能，會導致結構破壞斷裂；場地平整開挖同樣會引起邊坡水平變形，甚至滑移破壞，因而水平位移監測是施工監測的重要項目之一。

3.2 監測方案

為了及時掌握廠區邊坡施工過程的變形變化規律，測定變形量的大小、變形是否均勻進行觀測統計，并于2014年11月14日進行第一次觀測表層，監測頻率原則為每3天監測一次，其中高邊坡取點為WY2-WY6。2014年11月23 日對WY15-WY17首次進行觀測，在5月份，天氣降雨較多，邊坡有較大的變化時，對重點的觀測點WY15-WY17調整了監測周期，基本上每天監測一次WY15-WY17。7月中旬，每7天監測一次， 遇到大霧天氣監測無法進行時監測時段順延，在場地外側，于2015年06月08 日對新布設的WY60-WY64 進行觀測。同時，為確保工程安全，在下一步工程建設施工過程中，對邊坡及支護結構進行動態監測，實行信息化施工。

在抗滑樁施工完成后，在邊坡上設置以地表變形、深部位移、地下水位為主的立體監測系統，監控邊坡整體變形。監測點按照設計要求點位布設，共設置24個水平位移和沉降監測點，20個深層土體位移監測點和12個地下水位監測點。為了區分表層位移、深層土體位移和水位監測，平面位移和沉降位移同點布置，統一編號為“WY”,深層土體位移編號“CX”,地下水位孔號編號為“SW”。見圖3、圖4。此外，由于設計邊坡臨空方向與電廠獨立坐標系(AB)方向相近,因此邊坡監測高程系統采用1985國家高程基準H(m)，平面采用廠區與A、 B為電廠獨立坐標系(AB)，與1980西安坐標系夾角α=25°0000″，見圖5。

圖1 I滑坡區I-I′剖面圖

圖2 II滑坡區II-II′剖面圖

圖3 西北側監測點位布置圖

圖4 西側監測點位布置圖

圖5 電廠獨立坐標系

3.3 監測數據分析

3.3.1 地表位移監測分析

由圖6、圖7及圖8可知，圖6表明高邊坡地表水平位移監測點累計位移量隨時間變化不明顯，呈水平變化；相反，圖7表明部分重點水平位移監測點累計位移量相對較大，特別是WY15、WY16變化最為明顯，WY15測點在監測時間為325 d時，位移達到150 mm；WY16測點在監測時間為325 d時，位移達到160 mm；其平均每天位移量為0.48～0.58 mm，地表水平位移增長的拐點出現在監測時間為175 d；圖8表明場地外側新布設點水平位移監測點累計位移量為30～60 mm，平均每天位移量為0.23～0.45 mm，地表水平位移增長的拐點出現在2015年10月上旬。各點表層平面位移如下，其中WY02～WY06為已加固好的高邊坡，B方向大致為滑坡方向。

圖6 高邊坡監測點每7天累計位移變形量

圖7 重點監測點每7天累計位移變形量

圖8 場地外側新布設點每7天累計位移變形量

3.3.2 深部位移監測分析

在高邊坡和低邊坡沿中軸分別布設2個深部位移鉆孔監測點，利用測斜儀分別對測點的深部位移大小和方向進行量測，見圖9。

圖9(a)表明，A-1鉆孔X方向累計位移-深度曲線呈現S波浪型曲線，分別在5.0、7.0、11.0、19.0和21.0 m處有明顯的位移突變增大，表現為多個潛在滑動面，并且在7.0、11.0、19.0和21.0 m產生的位移均較大，說明滑坡主要沿7.0、11.0、19.0和21.0 m處的滑動面滑動，可判斷7.0、11.0、19.0和21.0 m 處滑面為主要滑面。

圖9(b)表明，A-2 鉆孔X方向累計位移-深度曲線呈現人字型曲線，在17.0 m處出現位移拐點，位移基本上全部由11.0～17.0 m產生，9.0 m以上、15.0 m以下的位移曲線平滑相近，說明巖體發生整體位移，滑動面位于15.0 m處。

綜上所述，邊坡坡體處于剪切蠕滑階段，滑動面剪切位移較小，約10.0 mm；滑動面的位置較深，分別位于A-1孔口以下約7.0、11.0、19.0和21.0 m、A-2孔口以下17.0 m處(圖1)，與巖層層面產狀一致。

圖9(c)表明，A-3鉆孔X方向累計位移-深度曲線表現為h形分布規律，在13.0～17.0 m處出現明顯的轉折點，13.0 m以上、17.0 m以下為近似平直的曲線，表明已經形成明顯的滑動面，滑動面位于孔口以下13 m處，滑面以上位移較明顯，滑面以下位移較小。

圖9 4個鉆孔X方向累計位移-深度曲線

圖9(d)表明，A-4鉆孔X方向累計位移-深度曲線仍表現為h型變化規律，在17～19 m處出現明顯的轉折，17.0 m以上、19.0 m以下為近似平直的曲線，表明已經形成明顯的滑動面，滑動面位于孔口以下17.0 m處，滑面以上位移較明顯，滑面以下位移較小。

綜上所述，對于低邊坡坡體處于剪切蠕滑階段，其滑動面的剪切位移較小，約20.0 mm；低邊坡滑坡區滑動面深度較高邊坡變形區深，分別位于A-3鉆孔孔口以下13.0 m，A-4號鉆孔孔口以下17.0 m處(圖2)，與巖層層面產狀一致；滑坡前緣處于滑移失穩階段，后部處于剪切蠕滑階段。

4 結 論

1) 滑坡的孕育演化過程本質上就是滑坡巖土體的損傷變形演化過程，且對邊坡監測數據分析，邊坡在不同蠕滑變形階段有著不同變形演化特征。

2) 通過評價邊坡使用過程中邊坡的穩定性，依據邊坡位移-時序曲線切線監測數據分析日位移速率，位移變形在1mm/d之內，無異常變化，存在一定的安全空間，

3) 分析了4個鉆孔X方向累計位移-深度曲線為防止滑坡及可能的滑動和蠕變提供及時支持，預測和預報滑坡的邊界條件、規模滑動方向、發生時間及危害程度并及時采取措施，以盡量避免和減輕災害損失。

4) 通過監測分析判斷，影響該滑坡變形因子主要有施工過程、邊坡支護的方案選擇、邊坡周邊環境及工程地質的水文條件。

5) 從基于宏觀破壞現象分析、監測位移趨勢分析與其穩定性的演化規律來看，仍需要在加強日常監測的基礎上，進行系統地災害評估和工程治理。