變形監測在滑坡處治中的應用

魚安卿，陳 川，羅安民

(1.廣西鐵路投資集團有限公司，廣西 南寧 530029；2.廣西交通設計集團有限公司，廣西 南寧 530029)

0 引言

滑坡是我國山區常見的地質災害之一，對公路、鐵路建設形成重要威脅，極易造成人員傷亡及財產損失[1-2]。以往的滑坡災害調查多以地質調繪、鉆探、物探等傳統手段為主，這類手段存在一定的局限性，尤其是對新生滑坡或潛在滑坡，往往難以準確定位滑動面，對滑坡的運動狀態也無法準確掌握，這些都對防治決策產生重大影響[3-4]。

近年來，監測技術作為防災減災的一項重要手段，越來越受到重視。通過對滑坡的平面及深部變形、裂縫發展等位移指標進行監測，可準確地查明滑坡體的范圍、規模、類型、變形狀態等，結合環境(降雨、地下水等)監測數據可綜合分析出滑坡的誘因，起到診斷及預警的效果[5]。本文以廣西田林縣G324國道滑坡發生后的病害治理監測為例，探討了變形監測在防治潛在次生滑坡中的重要參考作用。

1 工程概況

2018-06-24上午6：50，田林縣樂里鎮G324國道沿線居民小區西側發生滑塌破壞，造成滑坡后緣6棟2～6層居民樓倒塌，掩埋沖溝下方24戶居民房及公務用車4輛、私家車2輛，未造成人員傷亡，直接經濟損失約1 000萬元。滑塌區后緣及北側周界出現多條貫通張拉裂縫，潛在威脅區域包括滑坡體上緣的辦公樓、居民小區、建材市場、汽修站等，以及下緣的數十棟辦公樓及數百間居民樓，潛在受威脅人數為1 100人，屬特大型地質災害。國道緊鄰滑坡后緣，路基大面積臨空，發生滑動破壞風險極大，嚴重危及行車安全。

場地內地層由第四系人工堆積層(Qml)、第四系殘積層(Qel)、三疊系中統蘭木組(T2l)。

素填土：褐黃、褐灰色，松散-稍密，主要由黏土、碎石、塊石組成，碎石、塊石含量約20%～50%，粒徑為2～300 mm，母巖成分為泥質粉砂巖，為國道建設山體開挖堆填而成，基本完成自重固結，厚0.80～18.40 m。

黏土：褐黃色，硬塑狀，土質不均，含風化泥質粉砂巖碎塊，干強度及韌性高，厚1.10～5.30 m。

強風化泥質粉砂：灰、灰綠色，巖石風化強烈，原巖結構清晰可見，巖體破碎，巖芯多呈半巖半土狀，少量呈碎塊狀，厚1.30～11.80 m。

中風化泥質粉砂：深灰色，夾頁巖，泥質粉砂狀結構，薄-中厚層狀構造，節理裂隙較發育，巖芯多呈短柱狀、碎塊狀，巖體較破碎。

2 處治設計方案

田林縣樂里鎮G324國道沿線富裕小區西側發生滑坡破壞后，路基臨空面大，為確保道路及通行安全，位于臨空面側應設計支擋結構進行防護。支擋結構擬采用錨筋樁組成棚架體系對潛在滑坡體進行錨固，沿國道臨空面-側設置4排錨筋樁，樁長錨入下伏基巖中(見圖1)，錨筋樁頂設計樁面板連接，確保道路行車安全。具體設計方案根據監測數據進行了優化。

圖1 處治方案設計斷面圖

3 監測方案

3.1 監測目的

對地表位移、深層位移等指標進行監測，以確定滑動面深度位置、掌握滑坡變形規律及其發展趨勢，及時做出險情預報，同時研究和掌握滑坡活動的規律及其發展趨勢，可為設計方案優化及施工控制提供可靠依據，并借以驗證工程處治的效果。

3.2 監測內容

監測內容主要包括以下方面：

(1)地表巡查：定期進行邊坡的巡視檢查工作，檢查內容包括邊坡是否出現新裂縫、新舊裂縫的變化情況(裂縫的深度及寬度)、是否出現掉塊現象，坡頂地表有無下陷，排、截水溝是否通暢等。

(2)邊坡地表位移監測：在滑坡重點部位布置地表位移監測點，采用高精度監測機器人通過大地測量法觀測出地表的水平位移及垂直位移。

(3)深層水平位移監測：采用滑動式測斜儀監測滑坡內任一深度段的相對傾斜變形，反求其橫向(水平)位移，以及滑動面、軟弱帶的位置、厚度、變形速率等，以分析滑坡變形趨勢。

3.3 測點布置

本項目共布設深層測斜孔3個(ZK4、ZK5、ZK6)，地表位移監測點10個(JC1～JC10)，各類監測點平面位置見圖2。

圖2 監測點布置圖

4 監測結果

4.1 深層測斜監測成果

(1)滑動面確定

經對測斜監測數據整理，繪制出各孔累積位移-深度曲線圖(見圖3)。

圖3 各孔累積位移-深度曲線圖

由圖3可知，路基范圍存在持續變形，處于欠穩定狀態。ZK4測斜曲線僅在5～10 m深度段發生明顯彎折，彎折極值點位于7.5 m深度，該點上下曲線與垂直向呈約65°～70°，其余深度段曲線整體上與初始位移線呈較小角度發展，說明該測斜孔在7.5 m深度時發生與初始狀態的位置突變，判定該深度為ZK4的深部滑動面位置，其上方5.0 m處為滑動位移峰值面位置。同理，對于ZK5和ZK6的測斜曲線，出現2～3個明顯變形拐點，即位移突變起始點，均有可能為各孔深部滑動面所在位置。ZK5滑動面深度為11.5 m，位移峰值面深度為9.5 m；ZK6滑動面深度為15.0 m，位移峰值面深度為14.5 m。將各孔滑動深度連線后，得到最危險潛在滑動面，該滑面最深15.0 m，滑動面位置見圖4。

圖4 深層測斜孔變形曲線綜合分析圖(cm)

(2)深層測斜數據分析

結合現場工況時間節點，對各測斜孔的變形數據進行統計整理，得到深層測斜峰值變形速率、階段累積位移統計表(見表1)，繪制成圖(見圖5)。

從表1中可見，處治施工前監測時段ZK4、ZK5、ZK6峰值累積位移分別為1.22 mm、4.47 mm、3.06 mm，即臨空側(ZK5與ZK6)累積位移是滑坡后緣(ZK4)的3.5倍和2.5倍；在處治施工前，ZK4、ZK5、ZK6平均速率分別為0.04 mm/d、0.03 mm/d、0.16 mm/d，最靠近滑塌側的ZK6平均速率為ZK4和ZK5的4倍。在錨筋樁施工期間，ZK5和ZK6的平均速率和最大速率均為ZK4的2倍。由圖5(b)中測斜峰值變形速率-時間曲線亦可看出，在錨筋樁施工期間，各測斜孔變形速率較大，速率曲線振幅明顯且集中，在各測斜數據采集時間點上，處治施工前各測斜孔變形速率整體上升并呈現出大小關系為ZK6>ZK5>ZK4的規律。結合各測斜孔平面位置及變形速率大小關系，滑坡靠前緣側深層變形速率大于后緣深層變形速率，表明本滑坡為牽引式破壞。

表1 深層測斜峰值變形速率、階段累積位移統計表

(a)累積位移-時間

(b)峰值變形速率-時間

4.2 地表位移監測成果

將地表監測數據結合現場工況時間節點進行整理統計后，得到地表監測點平面變形速率、階段累積位移統計表(見表2)，地表位移監測s-t曲線見圖6。

表2 地表監測點平面變形速率、階段累積位移統計表

圖6 地表位移監測s-t曲線圖

由表2可知，距離滑坡較遠的地表監測點JC1、JC4、JC9、JC10在施工期間受到擾動出現震蕩式正位移，施工完成后擾動因素消失，以上測點恢復低速蠕動變形，位移曲線轉向平緩，在2019-12-16至2020-12-05近一年的監測時段中，平均位移速率僅為0～0.01 mm/d，最大位移速率為0.01～0.03 mm/d，階段累積位移為0.50～2.01 mm。而靠近滑坡的其余地表位移監測點在施工完成后由于支擋結構尚未完全發揮對土體的支擋效果，在施工完成后監測時間內仍有4.12～6.31 mm的階段累積位移。以上不同區域地表變形特點進一步證明滑坡周界圈定的客觀合理性。

在同一監測斷面上的兩個測點JC3、JC6在施工期和施工完成后兩個監測時段內階段累積位移分別為9.08 mm、10.16 mm和4.80 mm、6.31 mm，位移量均表現為JC6>JC3；JC6位于滑塌周界后緣內，JC3位于道路另一側民房處，可見地表平面位移呈現出前大后小的牽引式破壞變形特征。

4.3 治理效果綜合分析

處治施工完成后，本階段深層測斜、地表位移的平均速率和最大速率均降至施工前低速水平，位移曲線斜率減緩，最終與水平線夾角趨向0°，速率曲線無限接近零速率線。表明施工完成后滑動趨勢逐漸減弱，滑坡體穩定性提高，滑塌風險得到有效治理，滑坡區逐步降速并逐漸轉為變形穩定狀態，處于變形速率持續歸零階段，支擋結構在國道處滑坡體后緣發揮最大支擋作用，采用錨筋樁對滑坡進行支擋的處治方案效果良好。

5 結語

(1)借助監測數據能準確判斷滑動區、滑面深度，判定滑坡類型，識別滑體的狀態，是傳統滑坡勘查手段的一個重要補充，為滑坡防治決策提供幫助。

(2)監測數據可為滑坡防治工程的治理效果驗證提供充分的數據支持。

(3)本次監測的數據采集均為人工數據采集，在數據準確性、時效性上有一定的局限。如能采用GNSS自動化地表位移監測設備、多點深層位移計等自動化數據采集設備，將會更加及時與高效。

(4)在變形監測的基礎上，若增加環境監測(地下水位監測、降雨監測等)將能更加準確地判斷滑坡誘發因素，全方位了解滑坡。