深部位移監測技術在滑坡勘查中的應用

阮 凡，何旭東，賀太紅，唐文佳

（貴州省地質礦產勘查開發局114 地質大隊，貴州 遵義 563000）

2018 年10 月，貴州省某山體斜坡發生變形，誘發滑坡。該滑坡為老滑坡堆積體局部復活，老滑坡整體處于穩定狀態，復活滑坡位于老滑坡前緣，縱長約為175 m，東西向寬約為150 m，主滑向為340°，平面呈舌形，厚度為10～12 m，體積約為30 萬m3，屬于中型推移式堆積層滑坡[1]。滑坡后緣威脅村莊及成品油輸送管線，滑坡失穩危害極大。

1 地質環境條件

1.1 地形地貌

滑坡區總體地貌為侵蝕低中山，山體呈東西走向，受區域構造及巖層的走向控制，二者具有很強的相關性。地形起伏較大，整個斜坡高程為1 300～1 750 m，總體高差為450 m，總體地形坡度為10°～25°。

1.2 地層巖性

經鉆探揭露及工程地質調繪，場地自上而下出露的地層為耕植土、第四系（Q4）殘坡積土、老滑坡堆積層，二疊系上統宣威組（P3x）灰至深灰色薄至中厚層狀砂質泥巖，二疊系峨眉山組（P3em）玄武巖。

1.3 水文地質特征

根據賦存特征及水理性質，地下水分為基巖裂隙水和松散堆積層孔隙水兩類[2]。基巖裂隙水是指賦存于泥質粉砂巖、泥巖、玄武巖組的裂隙水，受地形、巖性、構造的控制，滑坡區地形為斜坡狀，有利于地表水順坡徑流和排泄，致使基巖富水性弱，地下水補給滲入條件差。松散堆積層孔隙水分布在堆積體內，其含水介質由黃褐色含碎石粉質黏土、粉質黏土、粉土和碎石組成，其孔隙連通性和滲透性較好。

2 深部位移監測

2.1 深部位移監測原理

本次勘查采用鉆孔測斜的方式對滑坡深部位移進行監測。鉆孔測斜是通過預先埋設的測斜管變形來反映地層的變形[3]，測斜管的變形則通過可垂直活動的測斜管探頭測量。觀測時，測斜管探頭通過滑輪裝置與測斜管管槽由鉆孔底部向上移動，儀器通過兩支受力平衡的加速度計測量所在位置的傾斜度，每隔0.5～1.0 m 記錄一次角度數據。將角度數據轉換成側向位移，與初始觀測數據對比，將多次測斜數據曲線疊加，可以判斷測斜管變形方向、深度、位移量和變形速率等參數，從而達到監測地層深部位移的效果。

2.2 監測設備安裝及測試

深部位移監測設備由測斜管和測斜儀兩部分組成。測斜工作開始前，要先埋設測斜管。測斜管一般為ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）工程管，管徑為70 mm，帶有十字卡槽，長度一般為2 m，通過接頭拼接。鉆孔需要鉆入基巖層0.5 m 以上，或者穩定土層2 m 以上，孔徑一般不低于110 mm。鉆孔與測斜管外壁的空隙采用水泥砂漿填實，當測孔深度較大時，要分段灌注，測斜管的安裝必須保證測斜儀能夠沿卡槽順暢滑動，同時卡槽方向必須與測量方向（滑坡的滑向）一致，以便最大程度地測得位移變化[4]。

深部位移監測需要進行多次重復測量，以初次測得的穩定值為基礎值，與后期測值對比，反映不同深度地層的位移情況。測量時，必須保證每個測點均在同一深度，因此起測點一般在孔底往上0.5 m 處，避免孔內沉渣對后期測點深度造成影響[5]。為提高精度，消除系統測量誤差，每次測量需要進行正測與反測，取其測值之差的二分之一作為該測點的測量值。由于勘查區巖土體非均質性較強，僅靠單一的山地工程難以確定滑面的位置，因此本次勘查在滑坡中心軸線位置布置了鉆孔測斜點。該剖面為滑坡變形最為嚴重的區域，前緣場地建設開挖高約12 m 的邊坡，放坡坡比約為1∶1。開挖后，坡體發生變形，發育大量下錯及拉張裂縫。該剖面共布置3 個測斜孔，經過20 次測斜曲線疊加，結合地質資料分析，基本可確定滑面位置。

3 深部位移監測曲線分析

當測斜管埋置達到要求，測斜操作規范時，鉆孔測斜曲線可以相對準確地反映滑坡坡體深部的滑動情況。下面結合以往項目經驗，分析鉆孔測斜曲線可能存在的幾種形態，如圖1 所示。

圖1 深部位移監測曲線形態示意圖

3.1 R 形

R 形曲線多在巖質滑坡或者滑面貫通較好的滑坡中出現，曲線出現發散的位置即為滑面所在位置[6]，可較為準確地反映滑坡的變形及滑移情況。經勘查，本次滑坡下部鉆孔測斜曲線呈R 形，鉆孔下部曲線位移小，中上部位移較大，呈發散狀，曲線在深度12 m 的位置發生突變，與開挖臨空面高度復合，滑面清晰。鉆孔測斜曲線底部位移較小，中部位移變化明顯，自下至上逐漸變大。

3.2 漏斗形

漏斗形曲線多出現于土質滑坡滑動初期，即蠕動變形。土質滑坡存在多層滑面，滑坡體土層較厚，受地表徑流下滲影響，土體自上至下含水量逐漸減少，滑動位移逐漸減小，該類滑坡一般土質較為均勻，滑動早期不會有明顯的滑面。經勘查，本次滑坡中部鉆孔測斜曲線呈漏斗形，自下至上，曲線位移逐漸變大，開口呈喇叭狀，曲線可見多處突變點，開口處曲線突變最為明顯。結合地質資料分析，鉆孔位置地層為耕植土，下部土層為含碎石粉質黏土，自上至下，碎石含量逐漸減少，密實度逐漸變大，滲透性逐漸變小，土層的差異造成物理力學性質的變化，致使滑坡產生多層滑面，局部滑塌造成頂部位移突變較大。

3.3 中鼓形

地表硬化會造成鉆孔測斜曲線中間鼓脹突出，呈中鼓形。經勘查，本次滑坡上部鉆孔測斜曲線呈中鼓形，曲線下部與上部位移相對較小，中部位移大。結合鉆孔取芯資料，該段土層為粉質黏土，曲線下部突變位置為巖土接觸面以下約13 m 處，即滑面所在位置，上部受硬化地面影響，曲線位移受到限制。

3.4 S 形

鉆孔測斜曲線呈S 形，中間位移小，上部與下部位移大。經分析，主要原因是測斜管埋置施工時管壁與孔壁之間填充不飽滿，測斜管在滑坡滑動時發生偏移。S 形曲線一般出現在基巖滑坡中，滑動面位于中間，清晰明顯。經勘查，本次滑坡未發現S 形曲線。

3.5 鐘形

鉆孔測斜曲線呈鐘形，自孔底至孔口都存在位移變化，位移自下至上逐漸變大。經分析，此類曲線多是測斜管埋藏深度不夠造成的，滑面深度大于測斜管底部深度，滑坡滑移帶動測斜管發生偏移。經勘查，本次滑坡未發現鐘形曲線。

4 結論

滑坡深部位移監測是滑坡發生期間查找滑面、監測滑坡水平位移的有效手段，可以與地質資料分析相結合，從而相對準確地查明滑坡的變形機制及發展趨勢，為治理方案設計提供可靠的依據。研究表明，滑坡深部位移監測結果主要受鉆孔深度、地質情況、地下水情況、測斜管施工等因素的影響，而測斜管施工對鉆孔測斜曲線形態的影響較大。