深部位移监测技术在滑坡勘查中的应用
时间：2023-06-07 14:45:31 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
阮 凡，何旭东，贺太红，唐文佳
（贵州省地质矿产勘查开发局114 地质大队，贵州 遵义 563000）
2018 年10 月，贵州省某山体斜坡发生变形，诱发滑坡。该滑坡为老滑坡堆积体局部复活，老滑坡整体处于稳定状态，复活滑坡位于老滑坡前缘，纵长约为175 m，东西向宽约为150 m，主滑向为340°，平面呈舌形，厚度为10～12 m，体积约为30 万m3，属于中型推移式堆积层滑坡[1]。滑坡后缘威胁村庄及成品油输送管线，滑坡失稳危害极大。
1.1 地形地貌
滑坡区总体地貌为侵蚀低中山，山体呈东西走向，受区域构造及岩层的走向控制，二者具有很强的相关性。地形起伏较大，整个斜坡高程为1 300～1 750 m，总体高差为450 m，总体地形坡度为10°～25°。
1.2 地层岩性
经钻探揭露及工程地质调绘，场地自上而下出露的地层为耕植土、第四系（Q4）残坡积土、老滑坡堆积层，二叠系上统宣威组（P3x）灰至深灰色薄至中厚层状砂质泥岩，二叠系峨眉山组（P3em）玄武岩。
1.3 水文地质特征
根据赋存特征及水理性质，地下水分为基岩裂隙水和松散堆积层孔隙水两类[2]。基岩裂隙水是指赋存于泥质粉砂岩、泥岩、玄武岩组的裂隙水，受地形、岩性、构造的控制，滑坡区地形为斜坡状，有利于地表水顺坡径流和排泄，致使基岩富水性弱，地下水补给渗入条件差。松散堆积层孔隙水分布在堆积体内，其含水介质由黄褐色含碎石粉质黏土、粉质黏土、粉土和碎石组成，其孔隙连通性和渗透性较好。
2.1 深部位移监测原理
本次勘查采用钻孔测斜的方式对滑坡深部位移进行监测。钻孔测斜是通过预先埋设的测斜管变形来反映地层的变形[3]，测斜管的变形则通过可垂直活动的测斜管探头测量。观测时，测斜管探头通过滑轮装置与测斜管管槽由钻孔底部向上移动，仪器通过两支受力平衡的加速度计测量所在位置的倾斜度，每隔0.5～1.0 m 记录一次角度数据。将角度数据转换成侧向位移，与初始观测数据对比，将多次测斜数据曲线叠加，可以判断测斜管变形方向、深度、位移量和变形速率等参数，从而达到监测地层深部位移的效果。
2.2 监测设备安装及测试
深部位移监测设备由测斜管和测斜仪两部分组成。测斜工作开始前，要先埋设测斜管。测斜管一般为ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）工程管，管径为70 mm，带有十字卡槽，长度一般为2 m，通过接头拼接。钻孔需要钻入基岩层0.5 m 以上，或者稳定土层2 m 以上，孔径一般不低于110 mm。钻孔与测斜管外壁的空隙采用水泥砂浆填实，当测孔深度较大时，要分段灌注，测斜管的安装必须保证测斜仪能够沿卡槽顺畅滑动，同时卡槽方向必须与测量方向（滑坡的滑向）一致，以便最大程度地测得位移变化[4]。
深部位移监测需要进行多次重复测量，以初次测得的稳定值为基础值，与后期测值对比，反映不同深度地层的位移情况。测量时，必须保证每个测点均在同一深度，因此起测点一般在孔底往上0.5 m 处，避免孔内沉渣对后期测点深度造成影响[5]。为提高精度，消除系统测量误差，每次测量需要进行正测与反测，取其测值之差的二分之一作为该测点的测量值。由于勘查区岩土体非均质性较强，仅靠单一的山地工程难以确定滑面的位置，因此本次勘查在滑坡中心轴线位置布置了钻孔测斜点。该剖面为滑坡变形最为严重的区域，前缘场地建设开挖高约12 m 的边坡，放坡坡比约为1∶1。开挖后，坡体发生变形，发育大量下错及拉张裂缝。该剖面共布置3 个测斜孔，经过20 次测斜曲线叠加，结合地质资料分析，基本可确定滑面位置。
当测斜管埋置达到要求，测斜操作规范时，钻孔测斜曲线可以相对准确地反映滑坡坡体深部的滑动情况。下面结合以往项目经验，分析钻孔测斜曲线可能存在的几种形态，如图1 所示。
图1 深部位移监测曲线形态示意图
3.1 R 形
R 形曲线多在岩质滑坡或者滑面贯通较好的滑坡中出现，曲线出现发散的位置即为滑面所在位置[6]，可较为准确地反映滑坡的变形及滑移情况。经勘查，本次滑坡下部钻孔测斜曲线呈R 形，钻孔下部曲线位移小，中上部位移较大，呈发散状，曲线在深度12 m 的位置发生突变，与开挖临空面高度复合，滑面清晰。钻孔测斜曲线底部位移较小，中部位移变化明显，自下至上逐渐变大。
3.2 漏斗形
漏斗形曲线多出现于土质滑坡滑动初期，即蠕动变形。土质滑坡存在多层滑面，滑坡体土层较厚，受地表径流下渗影响，土体自上至下含水量逐渐减少，滑动位移逐渐减小，该类滑坡一般土质较为均匀，滑动早期不会有明显的滑面。经勘查，本次滑坡中部钻孔测斜曲线呈漏斗形，自下至上，曲线位移逐渐变大，开口呈喇叭状，曲线可见多处突变点，开口处曲线突变最为明显。结合地质资料分析，钻孔位置地层为耕植土，下部土层为含碎石粉质黏土，自上至下，碎石含量逐渐减少，密实度逐渐变大，渗透性逐渐变小，土层的差异造成物理力学性质的变化，致使滑坡产生多层滑面，局部滑塌造成顶部位移突变较大。
3.3 中鼓形
地表硬化会造成钻孔测斜曲线中间鼓胀突出，呈中鼓形。经勘查，本次滑坡上部钻孔测斜曲线呈中鼓形，曲线下部与上部位移相对较小，中部位移大。结合钻孔取芯资料，该段土层为粉质黏土，曲线下部突变位置为岩土接触面以下约13 m 处，即滑面所在位置，上部受硬化地面影响，曲线位移受到限制。
3.4 S 形
钻孔测斜曲线呈S 形，中间位移小，上部与下部位移大。经分析，主要原因是测斜管埋置施工时管壁与孔壁之间填充不饱满，测斜管在滑坡滑动时发生偏移。S 形曲线一般出现在基岩滑坡中，滑动面位于中间，清晰明显。经勘查，本次滑坡未发现S 形曲线。
3.5 钟形
钻孔测斜曲线呈钟形，自孔底至孔口都存在位移变化，位移自下至上逐渐变大。经分析，此类曲线多是测斜管埋藏深度不够造成的，滑面深度大于测斜管底部深度，滑坡滑移带动测斜管发生偏移。经勘查，本次滑坡未发现钟形曲线。
滑坡深部位移监测是滑坡发生期间查找滑面、监测滑坡水平位移的有效手段，可以与地质资料分析相结合，从而相对准确地查明滑坡的变形机制及发展趋势，为治理方案设计提供可靠的依据。研究表明，滑坡深部位移监测结果主要受钻孔深度、地质情况、地下水情况、测斜管施工等因素的影响，而测斜管施工对钻孔测斜曲线形态的影响较大。
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