CX-3C 测斜仪在抚顺东露天矿边坡监测中的应用

王 洋，李焕忠

（抚顺矿业集团有限责任公司 东露天矿，辽宁 抚顺 113003）

露天矿边坡监测工作是边坡工程与边坡稳定性分析等相关研究的一项重要内容。边坡位移监测工作一方面可以监测岩体动态变化，防止边坡突然滑塌造成人员经济损失；另一方面通过监测数据的整理分析，确定潜在滑面的位置，估算滑坡方量，指导边坡防护工程方案的编制与实施工作，避免盲目的边坡支护引起的不必要经济损失[1]。滑动测斜仪作为一种内部位移测量仪器，在基坑、边坡、土坝等建筑物的安全监测中被广泛使用[2]。抚顺东露天矿南帮E5800～E9200 边坡深部岩移监测工程中采用CX-3C 测斜仪进行监测，通过分析监测数据，研究监测成果，及时捕捉滑坡灾害的特征信息。为滑坡的正确分析评价、预测预报及治理提供科学依据[3]。

1 CX-3C 测斜仪

CX-3C 测斜仪主要用于测量边坡、深基坑及水平位移等监测工作。基坑深部水平位移测试采用测斜仪，它可精确地测量沿垂直方向土层或围护结构内部水平位移的工程测量仪器[4]。该整套系统由滑动式探头（探测器）、便携式数据采集仪、数据传输电缆、内置导向槽测斜管、旋转式探测仪等部件组成。利用钻孔将槽管探入测量点，测量槽管随着边坡、基坑产生形变时随之变形，探头自上而下顺槽逐点测试，从而可测量出水平位移量。

测斜仪是一种高精度角度测量仪器，按照使用方法可分为滑动式测斜仪和固定式测斜仪[5]。CX-3C测斜仪为滑动式测斜仪，它的敏感元件采用最新进口倾角传感器，当探头在测量时产生倾角，敏感元件也会根据铅锤方向摆动一个角度，然后将此角度转换成电信号，在显示屏上会显示出测量的水平位移量数值，并经过计算机进行分析处理。测斜仪对密封性要求较高，要确保其密封性符合应用规范，对其内部的电源以及充电性能进行检查，测试相关设备能否正常开展工作，确保读数准确[6]。CX-3C 测斜仪结构和工作图如图1。

图1 CX-3C 测斜仪结构和工作图

2 CX-3C 测斜仪监测方法

1）操作方法。首先连接设备，将探头插头按照使用说明插入仪器面板，然后开启电源，探头垂直后显示初始值为0。探头顺着滑轮方向发生左右摆动且显示数值也随着初始值左右波动，当探头固定且显示数值稳定不变，说明仪器可以正常工作。探头向任一方向倾斜，当显示数值向增加方向变化时确定为正方向，将该方向对准边坡岩移方向，插入槽管自上而下，每间距1.0 m 标记1 个点，读取1 个数字。

2）基准点设定。基准点的设定有2 种方法，一是以孔底为基准点，当测量槽管落在孔底，将底部点确定为稳定点，且该点不会受到水平位移的影响，然后，自下而上每间距1.0 m 测1 个点；二是以孔口为基准点，用测量仪器每次测量孔口坐标，自上而下每间距1.0 m 测1 个点。

3）初始值选取。将第1 次测量得到的位移数据作为基准点，初始值一般要测量2～3 次，取其中稳定的数值。如出现在同一位置测量出现2 次误差较大，则需要分析以下原因：槽管与孔壁之间回填不到位、槽管连接不到位、受到外界强机械干扰等因素。

4）仪器读数方法。正方向值和负方向值分别为面对基坑方向倾斜和背离基坑方向倾斜，在测量时，正反方向各测1 次，将正向测值Vz、180°反方向值VF代入下式计算，即得到该点位置△i 的数值。

3 南帮E5800～E9200 边坡深部岩移监测

1）地形地貌。边坡深部岩移监测工程地点为南帮E5800～E9200 区域。煤田南部为东西向连绵起伏的丘陵地带，最高峰为老虎台老山，标高为＋230.795 m。煤田北部略有缓升趋势。煤田中部为浑河冲积平原。煤田沿浑河河谷东西延伸，地势平坦且较低，由西向东逐渐缓升，唯煤田中部有一丘陵地带。矿区地表标高为海拔＋70～＋100 m，由浑河河床起，向南、北均有缓升趋势。区内地貌类型为丘陵区，地形起伏较大，矿坑区域为经人工改造形成的台阶地形。

2）深部岩移监测。露天矿边坡工程的监测一般包括边坡变形监测、巡视监测、应力监测、爆破振动监测、地下水监测与其它监测等[7]。本次共布置深部岩移监测孔位14 个，其中南帮E5800～E6600 区域布设监测孔7 个，孔号分别为9030、9007、19c1、19c2、9026、9031、9032；南帮E8600～E9200 区域布设监测孔7 个，孔号分别为1907、9001、9012、8801、9015、9004、9002。深部岩移监测点位置信息见表1。

表1 深部岩移监测点位置信息表

4 监测成果

通过对监测数据的分析，计算出每个钻孔不同深度的累计位移和相对位移，根据每个钻孔的累计位移和相对位移的数据变化大小，就可以判断出滑坡的滑带位置以及深度范围[8]。本次工作采用基坑测斜仪对14 个钻孔（约990 m）进行深部岩移监测，南北双向监测，测点间隔1 m，监测周期为7 d。共收集数据约2 000 组，经软件分析得到岩移累计曲线图共14 幅，然后将各剖面深部岩移监测曲线与补充地质钻探成果进一步叠加分析。

4.1 南帮E5800～E6600 区域监测成果

1）E6300 剖面监测结果如图2。由图2 可以看出：①回填土与第四系接触面深度13.8 m，第四系与基岩接触面深度26.8 m；②监测结果显示：13.8～25.1 m 深度钻孔出现错动变形，与回填土和第四系接触面深度一致，表明回填土底界至第四系底板土层发生滑移错动。

图2 E6300 剖面监测结果

2）E6400 剖面监测结果如图3。由图3 可以看出：①回填土与第四系接触面深度17.7 m，第四系与基岩接触面深度26.1 m；②监测结果显示18.0～23.0 m 深度钻孔出现错动变形，与回填土和第四系接触面深度一致，表明回填土底界至第四系底板土层发生滑移错动。

图3 E6400 剖面监测结果

3）E6500 剖面监测结果如图4。由图4 可以看出：①回填土与第四系接触面深度17.2 m，第四系与基岩接触面深度30.5 m；②监测结果显示16.5～23.3 m 深度钻孔出现错动变形，与回填土和第四系接触面深度一致，表明回填土底界至第四系底板土层发生滑移错动。

4.2 南帮E8600～E9200 区域监测成果

1）E8600 剖面监测结果如图5。由图5 可以看出：①剖面深部岩移监测孔共有2 处呈现明显错动，错动位置分别和第四系与基岩接触面、炭质页岩层相一致；②结果表明该区域边坡变形滑面（带）有2处，分别为第四系与基岩接触面和炭质页岩层。

图4 E6500 剖面监测结果

图5 E8600 剖面监测结果

2）E8800 剖面监测结果如图6。由图6 可以看出：①剖面4 个钻孔均有2 处呈现明显错动，错动位置分别和第四系与基岩接触面、炭质页岩层相一致；②结果表明该区域边坡变形滑面（带）有2 处，分别为第四系与基岩接触面和炭质页岩层。

图6 E8800 剖面监测结果

3）E9000 剖面监测结果如图7。由图7 可以看出：①剖面2 个钻孔均有1 处呈现明显错动，错动位置与炭质页岩层相一致；②结果表明该区域边坡变形滑面（带）有1 处，为炭质页岩层。

图7 E9000 剖面监测结果

5 结语

1）南帮E5800～E6600 区域中的E6200 剖面附近第四系上部因回填部分废岩，孔隙率较大，雨水入渗后，浸润下部土层，大大降低了土体力学参数，致使回填土底界至第四系底板间的土层生滑移错动，最大位移38 mm，深度约10 m。

2）南帮E8600～E9200 区域边坡变形滑面（带）有2 处，分别为第四系与基岩接触面和炭质页岩层。第四系与基岩接触面最大位移20 mm，深度约8 m，炭质页岩层最大位移约110 mm，深度约40 m。