綜合位移監測技術在滑坡治理中的應用研究

陳 海 劉 歡 劉長偉

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司 貴陽 550081)

貴州省地形復雜，受復式背斜等多種地質構造影響，某些軟質巖逆向邊坡巖性破碎，地質情況較差；在巖性較差的地層里面有可能發生圓弧滑動的風險。滑坡一旦發生，將對周邊人群的生活及工程安全帶來較大的影響[1-2]。

滑坡的誘發因素有很多，其中主要為地質原因、區域構造及雨水原因。為有效治理滑坡，須查清滑坡的滑移面具體位置，從而更加經濟有效地治理滑坡。本文結合某滑坡工程的實際情況，針對宏觀地質監測、地表位移監測及深部位移監測的特點，分析滑坡滑移面的位置，為滑坡后期治理確定滑移面提供有力的理論依據。

1 工程概況

滑坡位于貴州省某高速K23+820-K24+950段右側，該段為挖方路基，長約130 m，最大挖方高度約48 m，項目區出露的主要地層為第四系殘坡積層(Q4el+dl)，下伏奧陶系下統湄潭組(O1m)灰巖、砂質頁巖、砂巖、泥灰巖，綜合產狀為300°∠70°，為典型逆向坡。

2020年5月3日上午該段右側山體產生滑動變形，坡體前緣局部護面墻垮塌，后緣出現明顯張拉裂縫，嚴重威脅該段高速公路的運營安全。滑坡發生后，隨即對邊坡進行反壓處理。滑坡平面示意見圖1。

圖1 滑坡平面位置圖

2 滑坡位移監測

2.1 監測目的

滑坡位移監測的主要目的在于采用不同的監測手段，或者通過若干種監測手段共同監測，收集滑坡變形的動態數據。通過監測數據分析，掌握滑坡滑移面的具體位置及滑坡的變化趨勢。進而評價潛在滑坡的穩定性，并對滑坡治理提供有力的依據或可對既有滑坡治理方案進行論證優化。滑坡監測中，主要手段包含變形監測、誘發因素監測等[3-4]，滑坡監測還能對滑坡穩定性進行預警[5-6]。

2.2 監測方法

目前國內常用的監測方法為宏觀地質監測、地表位移監測及深部位移監測[7]。

1) 宏觀地表監測。適用于各類邊坡的監測。通過地質調繪、地表做標記等方法監測滑坡地表的變化情況(包括不同位置地表的裂縫大小，能明顯觀測地表處由于雨水、地震等外部因素誘發的地表位移變化)。該方法較簡單，可監測內容豐富，能分析滑坡蠕變階段或滑移前的變形特征。

2) 地表位移監測。適用于各類地質滑坡的監測，但受天氣、地形等外界影響較大。通過采用全站儀，利用設置的固定點，不定期監測固定點的位移高差相對變化量。該方法簡單成熟，經濟實惠，更容易掌握使用，能分析邊坡滑動各階段的位移特征。

3) 深部位移監測。適用于滑坡滑動之前，且滑坡內部滑移量較小的情況。通過在一定深度埋置測斜儀，能夠監測不同深度處滑坡的位移情況，通過數據分析確定滑移面的具體位置。

深部位移監測技術普遍應用于大型滑坡、邊坡，城市基坑也經常用到。深部位移監測主要利用鉆孔測斜儀進行監測。

2.3 監測方案

1) 深部位移監測。邊坡發生滑移后，為了進一步查明場區地質情況，邊坡共布置了6個勘探孔，3條斷面線。本次監測利用既有鉆孔，在其中2個主滑面上共設置了5個監測孔，其布置示意見圖2。通過深部位移監測結果，判定監測滑坡的主滑方向并推斷出變形量與監測時間的關系。

圖2 深部位移監測布孔圖

2) 地表位移監測。地表位移監測由于受外部環境影響較大，容易受到破壞，故布置監測點時，應選擇外部干擾較小的點。地表位移監測采用已標定的固定點進行邊坡位移監測，結合實際情況，整個滑坡共布置11個監測孔，其布置示意見圖3。

圖3 地表位移監測布孔圖

3 監測及滑移面的確定

滑坡監測是一項復雜的工作，具有延續性和重復性，通過多個位移孔監測，能夠獲取滑坡的滑移動態信息，即滑坡不同位置的滑移量及滑移速率。

3.1 地表滑移分析

通過全站儀的測量數據，分析每個指定點的滑移量及滑移速率，更加有意義且直觀地反應每個監測點的位移情況。并能繪制出時間-滑移速率的關系曲線。以D7監測孔為例，繪制邊坡的滑移情況見圖4。

圖4 D7地表位移監測時間-滑移速率圖

通過分析得知，滑坡體上的監測點監測25 d時累計水平值達到37.3 cm，其中觀察期第11 d受降雨影響，滑坡滑動速率一度增大，隨后進行緊急反壓處置，滑坡體上監測點變形明顯減緩，有效降低了滑坡的速滑風險，之后滑坡體上的監測點變形呈持續緩慢增長趨勢，證明滑坡體仍在蠕動變形，必須對滑坡體采取有效的加固措施，以保證高速公路的長期運營安全。

3.2 深部滑移分析

通過深部位移監測，能夠準確反映出監測孔不同深度的位移累積量及位移變化速率，本工點分別在2個主滑面鉆孔中布置深部位移監測儀，鉆孔ZK2對應監測孔DK2，鉆孔ZK3對應監測孔DK3，以此類推。以監測孔DK5為例，即鉆孔ZK5對應的監測孔，分析邊坡的滑移面深度及變化速率，深部位移監測為邊坡地表監測的第21 d利用地勘鉆探孔進行監測。DK5位移變化量及位移量見圖5。由圖5可知，由于邊坡坡腳采用了沙袋進行反壓，坡體滑移速速率有所減緩，但從不同深度位移變化量分析中，在深度12.3 m處邊坡位移依然還在進一步發展，坡體內部仍處于蠕變擠壓狀態，且邊坡在深度12.3 m處累計位移量迅速收斂變小。同理，根據DK2、DK3、DK4、DK5、DK6監測孔可分析得出監測孔的位移收斂深度，結果見表1。

圖5 DK5位移變化量及位移量

表1 各監測孔位移收斂深度

3.3 滑坡滑移面確定

滑坡發生主要表現為在降雨、地震等外界因素的影響下，一定的物質沿某方向滑動。通過宏觀地表監測、地表位移監測、深部位移監測能夠及時準確地了解滑坡的位移量及滑移速率，從而了解滑坡的穩定狀態。該邊坡由于受雨水的影響，邊坡起初變形較大，速率較快，經過反壓處理后，邊坡滑移速率有所減緩，但邊坡內部仍然還在發生蠕變。

在采取有效措施治理前，除了獲取有效的邊坡地勘參數外，其中一項工作重點即分析確定滑坡的滑移面深度，通過滑移面，根據不平衡推力法進一步計算滑坡剩余下滑力。根據各監測孔位移收斂深度(見表1)，連接DK3、DK5、DK6即可得到滑坡的滑移深度，通過分析，監測所得數據與地勘巖心樣所體現的滑移面深度一致。

3.4 滑坡預報

通過監測數據分析，可以時刻掌握滑坡的動態跡象，隨時獲取滑坡位移的第一手資料，根據位移-時間曲線關系分析滑坡穩定性已成為最有效的方法之一，國內外專家及不同學者對滑坡滑移前的風險閾值做了許多研究。可作為滑坡預警值的參考值，其中常用參考值來源及預警閾值見表2。

表2 滑坡預警參考值

通過對滑坡滑移數據的分析，根據具體的地質情況，結合滑坡預警參考值，即可掌握滑坡是否需要治理，從而更加有針對性地采取有效措施治理滑坡。

4 結語

1) 滑坡是高速公路中常見的災害之一，發生滑坡后應第一時間對滑坡進行地質調查及相應的滑移監測，獲取第一手有效資料，并采取有效措施進行治理，滑坡的位移監測及滑移面的確定在滑坡治理中尤為重要。

2) 滑坡監測通常方法有宏觀地表監測、地表位移監測、深部位移監測，通過監測數據分析，能夠得出滑坡的潛在滑移面；通過該滑坡的監測數據分析，滑坡的位移速率及滑移面深度較明確，可初步判定滑坡的穩定性為不穩定，須進行治理。

3) 科學且有效的滑坡監測對于保證正確治理滑坡、節約造價尤為重要；滑坡監測可準確有效地分析滑坡的滑移位置，為后續的滑坡治理確定滑移面提供有力的理論依據。通過分析得出滑移面，計算剩余下滑力，并采取合理的治理措施，可避免滑坡盲目治理和防護過強等。