边坡工程监测方案

第14章边边坡工工程监监测主要内内容概述监测内内容与与方法法监测技技术设设计监测数数据整整理与与分析析边坡监监测实实例14.1概述监测目目的（1）掌握握边坡坡变形形的大大小和和状态态，评评价边边坡工工程的的稳定定性；；（2）为防防治滑滑坡及及可能能的滑滑动和和蠕动动变形形提供供技术术依据据；（3）为进进行有有关位位移反反分析析及数数值模模拟计计算提提供各各种假假设和和参数数；（4）不断断积累累工程程经验验，提提高边边坡工工程设设计和和施工工的水水平。。14.2监测内内容与与方法法监测对对象地表变变形。。包括括边坡坡地表表的二二维或或三维维位移移、危危岩陡陡壁裂裂缝等等；地下变变形。。包括括边坡坡地下下的二二维或或三维维位移移、危危岩界界面裂裂缝等等；物理参参数。。包括括应力力应变变和地地声变变化等等；水文变变化。。包括括河或或库水水位、、地下下水位位、孔孔隙水水压力力、泉泉流量量、水水温等等；环境因因素。。包括括降雨雨量、、地温温、地地震等等。表14.1边坡工工程施施工监监测的的内容容序号监测内容监测方法监测仪器和仪表1地表位移、裂缝前方交会法、视准线法、水准法、测距三角高程法等经纬仪、水准仪、全站仪、自动全站仪等近景摄影测量法陆摄经纬仪等测缝法游标卡尺、测缝仪、伸缩自记仪等GPS法GPS接收机等2地下位移、裂缝测斜法测斜仪、多点倒锤仪、倾斜计等沉降法下沉仪、收敛仪、水准仪等重锤法重锤、坐标仪、水平位错计等测缝法三向测缝仪、位移计、伸长仪等3地声量测法声发射仪、地震仪等4应变应变计量测法管式应变计、位移计、滑动测微计等5地下水位水位自记仪法地下水位自记仪等孔隙水压力压力计量测法孔隙水压力计等河、库水位量测法水位标尺等泉流量量测法三角堰、量杯等6降雨量雨量计法雨量计、雨量报警器等地温记录仪法温度记录仪等地震地震仪法地震仪等监测方方法我国目目前的的边坡坡监测测方法法，已已由过过去利利用人人工皮皮尺等等简易易工具具的方方法过过渡到到仪器器仪表表监测测，并并向自自动化化、高高精度度和远远程监监测发发展。。主要监监测方方法有有：简简易监监测法法、设设站监监测法法、、仪表表监测测法、、远远程监监测法法等等。简易监监测法法采用简简易工工具和和装置置，监监测和和记录录边坡坡地表表的裂裂缝、、鼓胀胀、沉沉降、、坍塌塌以及及地下下水位位、地地温等等变化化情况况，同同时记记录监监测的的时间间和监监测点点的位位置、、变形形形态态等信信息。。在边坡坡体关关键裂裂缝处处埋设设骑缝缝式简简易监监测桩桩；在房屋屋、挡挡土墙墙、浆浆砌块块石沟沟等建建（构构）筑筑物的的裂缝缝处设设置玻玻璃条条、水水泥砂砂浆片片、纸纸片等等；在陡坎坎、陡陡壁软软弱夹夹层出出露处处埋设设简易易监测测桩，，采用用标尺尺等长长度量量具进进行测测量；；在岩石石、陡陡壁裂裂缝处处刻槽槽进行行监测测。图14-1简易监监测工工具和和装置置（a）设桩监监测（b）设片监监测（c）设尺监监测（d）刻槽监监测设站监测测法在变形区区外稳定定的控制制点上安安置监测测仪器，，对边坡坡体上选选埋的变变形监测测点进行行定期监监测，获获得监测测点的变变形信息息。为了保证证变形监监测成果果的正确确可靠，，控制点点作为监监测基准准，其稳稳定性应应该首先先得到保保证，因因为边坡坡的监测测周期一一般较长长，因此此应该定定期地对对控制网网点进行行观测，，分析和和评判其其稳定状状况。地表水平平位移监监测可以以采用极极坐标法法、测角角前方交交会法、、测边前前方交会会法、边边角前方方交会法法、视准准线法等等方法法。近景摄影影测量法法在地表表水平位位移监测测中也有有较多的的应用；；GPS已经在许许多重要要工程的的变形监监测中得得到应用用仪表监测测法采用精密密仪表监监测边坡坡地表及及深层的的位移、、沉降及及倾斜、、裂缝相相对变化化、地声声、应力力应变和和环境因因素等。。按采用的的仪表可可分为机机械式仪仪表监测测法（简简称机测测法）和和电子仪仪表监测测法（简简称电测测法），，两种方方法都具具有仪器器便于携携带、监监测精度度高、测测程可调调、监测测成果直直观等优优点，适适用于边边坡变形形的中、、长期监监测。电测法一一般采用用二次仪仪表监测测，将电电子元件件制作的的传感器器埋设于于边坡变变形部位位，通过过电子仪仪表测读读，并将将电信号号转换成成测读数数据。电测法技技术先进进，仪表表灵敏度度高，监监测内容容广，但但受环境境的影响响较大，，因此，，在选用用电测仪仪表时要要结合具具体的监监测环境境，保证证监测仪仪表的长长期稳定定性和监监测成果果的可靠靠性。地表和地地下位移移监测的的仪器仪仪表主要要有：多多点位移移计、收收敛计、、测缝计计、沉降降仪等。。地下倾斜斜监测仪仪器主要要有钻孔孔倾斜仪仪（活动动式和固固定式））、倾斜斜计、T字形倾斜斜仪、杆杆式倾斜斜仪及倒倒垂线五五种。地下应力力监测仪仪器主要要有压应应力计和和锚索锚锚杆测力力计等。。环境因素素监测仪仪器主要要有雨量量计、地地下水位位自记仪仪、孔隙隙水应力力计、温温度记录录仪等，，还有用用于施工工期间振振动测量量的测振振仪器，，由于仪仪器种类类较多，，一般根根据实际际监测工工程的需需要自制制或选用用。（a）多点钢钢丝型（（b）岩石锚锚杆型1-钻孔，2-砂浆，3-岩石锚杆杆，4-钢管，5-端盖，6-黄铜塞，，7-接头，8-测微表图14-2多点位移移计示意意图图14-3倾斜计示示意图倒垂线结结构示意意图图14-5水压计埋埋设示意意图远程监测测法利用电子子仪表或或GPS进行边坡坡的变形形监测，，能实现现变形监监测的全全天候和和连续化化，实现现变形监监测数据据的自动动采集、、存储、、显示、、打印，，实现变变形监测测数据处处理的自自动化。。远程监测测也还存存在一些些问题需需要研究究和解决决，如仪仪器仪表表在野外外恶劣环环境下的的稳定性性和保护护方法、、传感器器的质量量、数据据通讯和和传输的的方法及及其可靠靠性、仪仪器仪表表的费用用投入等等。14.3监测技术术设计技术设计计前的准准备工作作（1）通过个个人接触触和会议议等形式式，与建建设单位位、设计计单位、、施工单单位、监监理单位位进行沟沟通和协协调，听听取他们们对边坡坡监测的的意见和和要求。。（2）收集与与边坡工工程有关关的资料料，如施施工区地地形图、、工程地地质勘察察报告、、边坡工工程设计计图、边边坡变形形控制指指标、边边坡工程程施工组组织设计计等，并并组织监监测人员员进行认认真分析析和研究究。（3）现场踏踏勘和调调查，掌掌握监测测区的地地形和地地质特征征，分析析危岩可可能的崩崩滑位置置和边坡坡可能的的滑动方方向，根根据监测测内容考考虑监测测点的布布置和确确定监测测方法等等系列问问题。监测内容容和方法法的确定定监测内容容主要取取决于工工程的设设计要求求、地质质条件、、规模大大小以及及主管单单位的要要求等；；通过对边边坡地质质背景与与工况的的深入了了解，初初步确定定边坡变变形的范范围、方方向和深深度；本着少而而精的原原则，既既要兼顾顾整体，，更要突突出重点点，地表表和地下下监测相相结合，，几何量量和有关关物理参参数监测测相结合合。在监测仪仪器的选选择方面面，从经经济因素素和监测测成果的的可靠度度方面考考虑，一一般以光光学、机机械和电电子设备备为先后后顺序，，考虑光光学、机机械和电电子设备备相互结结合。在确定具具体的监监测技术术和精度度要求时时，应结结合边坡坡工程的的监测项项目、设设计要求求、监测测方法、、监测部部位等要要素，参参考现有有的有关关技术规规范和规规程。表14.2前方交会会法进行行滑坡、、高边坡坡监测的的技术要要求方法测角前方交会测边前方交会边角前方交会点位中误差(mm)测角中误差（″）交会边长（m）交会角（˚）测距中误差（mm）交会边长（m）交会角（˚）测角中误差（″）测距中误差(mm)交会边长（m）交会角（˚）±3±1.0±1.8≤20030-120±2≤50070-110±1.8±2≤50040-14060-120±5±1.8±2.5≤25060-120±3≤50060-120±2.5±3≤70040-140注：要求求有多余余观测。表14.3滑坡、高高边坡变变形监测测的精度度监测对象监测项目位移量中误差（mm）备注平面高程施工期外部变形滑坡监测±5±5相对于工作基点高边坡稳定监测±3~5±5相对于工作基点裂缝±3±相对于观测线建筑物永久变形滑坡监测±0.5~3±3相对于工作基点高边坡稳定监测±0.5~3±3相对于工作基点裂缝±1相对于观测线外部变形形监测点点的选埋埋首先应确确定边坡坡体变形形监测的的范围，，在该范范围中确确定边坡坡体的主主要滑动动方向，，按变形形范围和和主要滑滑动方向向确定测测线，再再按测线线选择测测点的位位置。测线可以以采用十十字形或或放射形形等。十十字形主主要适用用于变形形范围和和主滑方方向比较较明确的的边坡；；放射形形主要适适用于变变形范围围和主滑滑方向不不十分明明确的边边坡。滑坡监测测点宜均均匀地布布设在滑滑动量较较大、滑滑动速度度较快的的轴线方方向和滑滑坡前沿沿区，滑滑坡范围围内和范范围外较较为稳定定的部位位也应布布设少量量的监测测点。高边坡稳稳定监测测点宜呈呈断面形形式均匀匀地布设设在不同同的高程程面上。。裂缝监测测点应选选择有一一定代表表性的位位置，布布设在裂裂缝的两两侧。（a）十字形布设（（b）放射形布设○测站站×照准点●●监监测点点图14-6测线布设设示意图图监测期限限和频率率不同的边边坡工程程，由于于边坡类类型、规规模、所所处阶段段以及边边坡变形形速率等等不同，，其监测测期限和和频率不不尽相同同。施工阶段段的边坡坡监测贯贯穿边坡坡施工的的全过程程，即从从边坡开开挖或爆爆破前进进行第一一次监测测，直到到整个边边坡结构构施工和和表面处处理完成成，还要要视变形形情况适适当延长长，边坡坡规模越越大，施施工时间间越长，，监测期期限就越越长。监测频率率受施工工进度、、滑坡的的活跃程程度及季季节变化化等多种种因素影影响；岩石边坡坡在施工工初期及及大规模模爆破阶阶段，一一般以监监测爆破破振动为为主，该该阶段的的监测频频率一般般结合爆爆破工程程而定。。在爆破完完成后，，以地表表和地下下位移监监测为主主，初测测时一般般1天监测1次或2天监测1次；施工阶段段3~7天监测1次；运营阶段段，当变变形及变变形速率率在控制制的允许许范围之之内时，，一般以以每一个个水文年年为一周周期，雨雨季可半半个月或或1个月监测测1次，旱季季可2个月左右右监测1次；对于变形形量增大大和变形形速率加加快的边边坡，或或遇到暴暴雨、地地震、解解冻等情情况时，，应加大大监测频频率，必必要时1天监测1次。预警值和和报警制制度预警值的的确定原原则上是是参照现现行规范范和规程程的规定定值、设设计预估估值和经经验类比比值，从从变形总总量和变变形速率率两方面面加以控控制，但但现行规规范和规规程的规规定值很很少。每次监测测时，密密切观察察滑前出出现的征征兆，监监测后应应及时整整理有关关数据，，绘制监监测点的的滑动曲曲线，当当发现变变形异常常时，应应结合其其它监测测资料进进行综合合分析，，必要时时及时报报警。报警可以采用用在监测报表表上做报警记记号、口头报报警、书面报报告报警相结结合的形式。。14.4监测数据整理理与分析监测数据整理理边坡工程监测测内容较多，，监测前应根根据不同的监监测内容，设设计各种不同同的外业记录录表格；记录表格的设设计以记录和和数据处理的的方便为原则则；监测人员应在在表格中记录录监测中出现现的或观察到到的异常情况况；为表明原始成成果的真实性性，记录表格格中的原始数数据不得随意意更改，必须须更改时，应应加以说明。。外业观测完成成后，应及时时分类整理和和检查外业观观测资料，进进行观测值的的平均值等有有关计算。外业观测成果果应尽快进行行计算处理，，求得未知数数的最或是值值及其变形量量、变形速率率等，编制监监测日报表或或当期的监测测技术报告，，并尽快提交交有关部门。。日报表中不但但要体现当期期的监测结果果，还要体现现当期与以往往相关成果的的关系，方便便其他单位或或人员更直观观地理解和把把握。表14.4边坡表层水平位移移监测报表首期观测时间间：..上期观测时间间：..本期观测时间间：..测点部位X方向Y方向备注桩号马道本次位移（mm）位移速率（mm/d）累积位移（mm）本次位移（mm）位移速率（mm/d）累积位移（mm）TP/B1GP44+786122TP/B2GP44+836122注：1.本次位移=上期坐标-本期坐标；位位移速率=本次位移/间隔天数；累累积位移=首期坐标-本期坐标。2.位移X方向向下游为为“+”，Y方向向临时船闸中心心方向为“+”。3.位移速率预警警值为mm/d，累积位移为为mm，“红色”表表示超过预警警值。图14-7地表位移矢量量图总结报告内容容（1）工程概况；；（2）监测内容和和控制指标；；（3）监测点布置置与埋设方法法；（4）监测仪器仪仪表、监测方方法；（5）数据处理方方法、监测精精度；（6）监测周期与与频率；（7）各项监测成成果汇总表；；（8）结合各项监监测结果和有有关图件进行行变形分析；；（9）结论与建议议。监测结果分析析总结阶段性的的累积位移、、平均位移速速率，指出超超过累积位移移和位移速率率预警值的监监测点点名、、部位和时段段；绘制位移矢量量图和位移随随时间、深度度、水位等的的变化曲线，，根据位移矢矢量图描述累累积位移的方方向，根据变变化曲线描述述位移的变化化过程和变化化趋势；描述位移与影影响因素之间间的关系，总总结出一定的的特点和规律律，得出一定定的结论，提提出一些对施施工具有一定定指导意义的的建议和意见见。结合监测资料料进行有关反反分析和对数数值计算方法法进行验证；；建立回归分析析模型或其它它数学模型对对变形进行超超前预报。14.5边坡监测实例例工程概况某大型水利枢枢纽工程由大大坝、水电站站和通航建筑筑物等组成，，具有防洪、、发电和航运运等综合功能能。大坝为混凝土土重力坝，发发电厂房安装装有多台水轮轮发电机组，，通航建筑主主要为永久船船闸、升船机机及临时船闸闸。永久船闸为双双线连续五级级船闸，可通通行万吨级船船队，升船机机及临时船闸闸为单线一级级垂直升船机机和船闸，可可通行3000吨级轮船。升船机及临时时船闸两侧为为人工开挖的的高边坡，高高边坡为花岗岗斑岩，在高高边坡的临空空面上有众多多的楔形体，，这些楔形体体的稳定性取取决于相应结结构面的产状状，不利结构构面的组合所所形成的楔形形体是边坡局局部失稳的一一大隐患。升船机北侧最最大开挖边坡坡高140m，临时船闸南南侧最大开挖挖边坡高86m，其边坡规模模是少见的。。对于这种深开开挖和大面积积卸荷的人工