基于贵州省某岩土边坡变形的监测分析

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(1.贵州大学 土木工程学院，贵阳 550025； 2.福州大学 土木工程学院，福州 350000)

1 概 述

边坡工程的长期稳定性问题一直是岩土工程界关注的焦点。滑坡的发生和发展是一个累进、渐变的破坏过程[1]。随着我国国民经济的快速发展，工程建设大规模的持续开展，边坡问题成为岩土工程的一个重要课题，而如何防止边坡发生滑坡等地质灾害成为现代课题研究中的重中之重。为了确保边坡安全，及时预报险情，除了对边坡进行加固、维护之外，对边坡工程以及自然边坡的安全和稳定状态的监测评估也十分重要[2]。 其中，位移监测具有精度高、易实施且反映边坡稳定性状态综合直观等优点，所以该类方法在某种程度上克服了极限平衡法的不足与局限，并已在我国重大滑坡监测预警与防治中得到广泛的应用且发挥了重要作用，因此也受到国内外滑坡预测预报与防治研究的高度重视与关注[3]。具体评价滑坡的稳定状态，还需要在宏观破坏现象分析、监测位移趋势分析的基础上，采用动态、多手段、全过程的滑坡预警预报方法综合加以判定[4-5]。

另外，通过边坡监测可以了解边坡的实际状况及其稳定性。但在监测项目上，影响边坡稳定性的因素很多，工程实际中不可能对所有项目进行全面监测，因此需要找出主要反映指标和主要影响因素，对其进行重点监测。在监测点的布置上，既要保证监测系统对整个边坡的覆盖，又要保证关键部位和敏感部位的监测需要，在这些重点部位根据施工进展应优先布置监测点[6]。这样，不但可以为工程安全提供科学依据，而且为修改设计、指导施工提供可靠资料，还能帮助人类规避风险，把滑坡灾害损失降低到最小程度[7-8]。本文以贵州省某电厂主体工程西侧的附近边坡为例，介绍边坡工程的监测项目和内容，根据工程地质调查，并综合分析边坡变形监测数据，对同类边坡工程的施工和监测具有借鉴意义。

2 工程概况及地质条件

2.1 工程概况

贵州省某电厂主体工程西侧的山坡区域拟建规模2台660 MW机组。

1) 场地标高。厂址属低山丘陵地貌，坡度较陡，地面标高1 659～1 747 m，相对高差约88 m，整体地形起伏较大。场平标高为1 694.3和1 698 m(1985国家高程)。场地地表主要种植玉米、毛豆、荞麦等农作物，部分种植松树、核桃树等乔木，局部地段零星分布有房屋。

2) 场地平面尺寸。厂址场地整平后，在场地西北侧将形成高约25～47 m挖方高边坡，西侧将分别形成高约 5～25 m挖方边坡，场地东北面将形成高约15～39 m填方高边坡，东侧将形成高3～12 m填方边坡。

2.2 工程地质

场地岩土层：经工程地质测绘与钻探揭露，场地岩土层复杂，岩性多样，上覆第四系有人工回填成因素填土、填石，坡洪积次生红黏土、碎石土、粉质黏土，冲淤积成因淤泥、泥炭土，残积成因黏土、粉质黏土，下伏基岩主要为砂岩、泥岩、炭质泥岩、砂岩与泥岩互层及砂岩与炭质泥岩互层，部分混夹煤层(块煤或粉煤)，局部地段为灰岩。场地岩性多样，所有砂岩、泥岩、炭质泥岩(局部有灰岩)，并夹有煤层，各种岩石多呈互层状产出。因此，在作剖面时，主要按风化程度进行连线，各种岩性不作连线，具体见图1、图2。

3 边坡监测

3.1 监测目的

场地平整开挖、填土会引起围护结构、挡墙水平位移，水平位移较大时将影响其正常使用功能，会导致结构破坏断裂；场地平整开挖同样会引起边坡水平变形，甚至滑移破坏，因而水平位移监测是施工监测的重要项目之一。

3.2 监测方案

为了及时掌握厂区边坡施工过程的变形变化规律，测定变形量的大小、变形是否均匀进行观测统计，并于2014年11月14日进行第一次观测表层，监测频率原则为每3天监测一次，其中高边坡取点为WY2-WY6。2014年11月23 日对WY15-WY17首次进行观测，在5月份，天气降雨较多，边坡有较大的变化时，对重点的观测点WY15-WY17调整了监测周期，基本上每天监测一次WY15-WY17。7月中旬，每7天监测一次， 遇到大雾天气监测无法进行时监测时段顺延，在场地外侧，于2015年06月08 日对新布设的WY60-WY64 进行观测。同时，为确保工程安全，在下一步工程建设施工过程中，对边坡及支护结构进行动态监测，实行信息化施工。

在抗滑桩施工完成后，在边坡上设置以地表变形、深部位移、地下水位为主的立体监测系统，监控边坡整体变形。监测点按照设计要求点位布设，共设置24个水平位移和沉降监测点，20个深层土体位移监测点和12个地下水位监测点。为了区分表层位移、深层土体位移和水位监测，平面位移和沉降位移同点布置，统一编号为“WY”,深层土体位移编号“CX”,地下水位孔号编号为“SW”。见图3、图4。此外，由于设计边坡临空方向与电厂独立坐标系(AB)方向相近,因此边坡监测高程系统采用1985国家高程基准H(m)，平面采用厂区与A、 B为电厂独立坐标系(AB)，与1980西安坐标系夹角α=25°0000″，见图5。

图1 I滑坡区I-I′剖面图

图2 II滑坡区II-II′剖面图

图3 西北侧监测点位布置图

图4 西侧监测点位布置图

图5 电厂独立坐标系

3.3 监测数据分析

3.3.1 地表位移监测分析

由图6、图7及图8可知，图6表明高边坡地表水平位移监测点累计位移量随时间变化不明显，呈水平变化；相反，图7表明部分重点水平位移监测点累计位移量相对较大，特别是WY15、WY16变化最为明显，WY15测点在监测时间为325 d时，位移达到150 mm；WY16测点在监测时间为325 d时，位移达到160 mm；其平均每天位移量为0.48～0.58 mm，地表水平位移增长的拐点出现在监测时间为175 d；图8表明场地外侧新布设点水平位移监测点累计位移量为30～60 mm，平均每天位移量为0.23～0.45 mm，地表水平位移增长的拐点出现在2015年10月上旬。各点表层平面位移如下，其中WY02～WY06为已加固好的高边坡，B方向大致为滑坡方向。

图6 高边坡监测点每7天累计位移变形量

图7 重点监测点每7天累计位移变形量

图8 场地外侧新布设点每7天累计位移变形量

3.3.2 深部位移监测分析

在高边坡和低边坡沿中轴分别布设2个深部位移钻孔监测点，利用测斜仪分别对测点的深部位移大小和方向进行量测，见图9。

图9(a)表明，A-1钻孔X方向累计位移-深度曲线呈现S波浪型曲线，分别在5.0、7.0、11.0、19.0和21.0 m处有明显的位移突变增大，表现为多个潜在滑动面，并且在7.0、11.0、19.0和21.0 m产生的位移均较大，说明滑坡主要沿7.0、11.0、19.0和21.0 m处的滑动面滑动，可判断7.0、11.0、19.0和21.0 m 处滑面为主要滑面。

图9(b)表明，A-2 钻孔X方向累计位移-深度曲线呈现人字型曲线，在17.0 m处出现位移拐点，位移基本上全部由11.0～17.0 m产生，9.0 m以上、15.0 m以下的位移曲线平滑相近，说明岩体发生整体位移，滑动面位于15.0 m处。

综上所述，边坡坡体处于剪切蠕滑阶段，滑动面剪切位移较小，约10.0 mm；滑动面的位置较深，分别位于A-1孔口以下约7.0、11.0、19.0和21.0 m、A-2孔口以下17.0 m处(图1)，与岩层层面产状一致。

图9(c)表明，A-3钻孔X方向累计位移-深度曲线表现为h形分布规律，在13.0～17.0 m处出现明显的转折点，13.0 m以上、17.0 m以下为近似平直的曲线，表明已经形成明显的滑动面，滑动面位于孔口以下13 m处，滑面以上位移较明显，滑面以下位移较小。

图9 4个钻孔X方向累计位移-深度曲线

图9(d)表明，A-4钻孔X方向累计位移-深度曲线仍表现为h型变化规律，在17～19 m处出现明显的转折，17.0 m以上、19.0 m以下为近似平直的曲线，表明已经形成明显的滑动面，滑动面位于孔口以下17.0 m处，滑面以上位移较明显，滑面以下位移较小。

综上所述，对于低边坡坡体处于剪切蠕滑阶段，其滑动面的剪切位移较小，约20.0 mm；低边坡滑坡区滑动面深度较高边坡变形区深，分别位于A-3钻孔孔口以下13.0 m，A-4号钻孔孔口以下17.0 m处(图2)，与岩层层面产状一致；滑坡前缘处于滑移失稳阶段，后部处于剪切蠕滑阶段。

4 结 论

1) 滑坡的孕育演化过程本质上就是滑坡岩土体的损伤变形演化过程，且对边坡监测数据分析，边坡在不同蠕滑变形阶段有着不同变形演化特征。

2) 通过评价边坡使用过程中边坡的稳定性，依据边坡位移-时序曲线切线监测数据分析日位移速率，位移变形在1mm/d之内，无异常变化，存在一定的安全空间，

3) 分析了4个钻孔X方向累计位移-深度曲线为防止滑坡及可能的滑动和蠕变提供及时支持，预测和预报滑坡的边界条件、规模滑动方向、发生时间及危害程度并及时采取措施，以尽量避免和减轻灾害损失。

4) 通过监测分析判断，影响该滑坡变形因子主要有施工过程、边坡支护的方案选择、边坡周边环境及工程地质的水文条件。

5) 从基于宏观破坏现象分析、监测位移趋势分析与其稳定性的演化规律来看，仍需要在加强日常监测的基础上，进行系统地灾害评估和工程治理。