岩土工程测试技术课件第三章图文丰富

3边坡工程监测3.1边坡监测的目的和意义3.2边坡监测的内容和方法及仪器选型3.3边坡变形监测3.4边坡应力监测3.5边坡地下水监测3.6边坡工程监测实例思考题※3.1边坡监测的目的和意义

边坡岩土体往往呈现出非均质性与各向异性特性，在开挖、堆载、降雨、河流冲刷、库水位升降与地震等外部荷载作用下很容易进入局部或瞬态大变形乃至失稳滑动。我国每年由于岩土体失稳而引发的大小滑坡数百万次，由此造成的经济损失高达100～200亿元，因暴雨、地震等引发的各类滑坡灾害至上世纪90年代累计死亡超过10万人。因此，对于边坡工程特别是大型复杂边坡，除了进行常规的工程地质调查、测绘、勘探、试验和稳定性评价外，尚应及时有效地开展边坡工程的动态监测，预测边坡失稳的可能性和滑坡的危险性，并提出相应的防灾减灾措施，对于确保国民经济发展与保障人民群众生命财产安全具有重大意义。

边坡工程主要应用在交通、建筑、水利和矿山等各个建设领域中。

边坡工程的监测的主要目的：

1、评价边坡施工及其使用过程中边坡的稳定程度，并做出有关预报，为崩塌、滑坡的正确分析评价、预测预报及治理工程等，提供可靠的资料和科学依据。2、为防治滑坡及可能的滑动和蠕动变形提供技术依据，预测和预报今后边坡的位移、变形的发展趋势，通过监测可对岩土体的时效特性进行相关的研究。3、对已经发生滑动破坏的边坡和加固处理后的滑坡，监测结果也是检验崩塌、滑坡分析评价及滑坡处理工程效果的尺度。4、为进行有关位移分析及数值模拟计算提供参数。※3.2边坡监测内容和方法及仪器选型

3.2.1边坡监测的内容主要包括：（1）、施工安全监测在施工期对边坡的位移、应力、地下水等进行监测，监测结果作为指导施工、反馈设计的重要依据，是实施信息化施工的重要内容。

（2）、处治效果监测是检验边坡处治设计和施工效果、判断边坡处治后的稳定性的重要手段。一方面可以了解边坡体变形破坏特征，另一方面可以针对实施的工程进行监测。（3）、动态长期监测在防治工程竣工后，对边坡体进行动态跟踪，了解边坡体稳定性变化特征、长期监测主要对一类边坡防治工程进行。在实际工作中边坡监测的具体内容应根据边坡的等级、地质及支护结构的特点进行考虑，通常对于一类边坡防治工程，建立地表和深部相结合的综合立体监测网，并与长期监测相结合；对于二类边坡防治工程，在施工期间建立安全监测和防治效果监测点，同时建立以群测为主的长期监测点；对于三类边坡防治工程，建立群测为主的简易长期监测点。一般情况下，边坡监测内容可划分为下表的各类型。序号监测项目监测内容1裂缝监测1.地表裂缝监测；2.建筑物裂缝监测2位移监测1.地表位移监测；2.地下位移监测3滑动面监测滑动面位置测定4地表水监测1.自然沟水的观测；2.河、湖、水库水位观测；3.湿地观测5地下水监测1.钻孔、井水的观测；2.泉水监测；3.孔隙水压力监测6降水量监测降雨量、降雪量监测7应力监测滑带应力监测、建筑物受力监测8宏观变形迹象监测3.2.2边坡工程监测方法边坡工程监测主要采用简易观测法、设站观测法、仪表观测法和远程监测法等四种类型。通过监测，深入了解边坡的变形机理，从而对地质灾害防治和加固处理的反馈以及对工程的影响等获取有关信息，通过监测资料的分析得到边坡变形的各种特征信息，分析其动态变化规律，预测边坡工程可能发生的破坏，为防灾减灾提供科学依据。☻简易观测法通过人工观测边坡工程中地表裂缝、地面鼓胀、沉降、坍塌、建筑物变形特征（发生和发展的位置、规模、形态、时间等）及地下水位变化、地温变化等现象，也可在边坡体关键裂缝处埋设骑缝式简易观测桩；在建（构）筑物（如房屋、挡土墙、浆砌块石沟等）裂缝上设置简易玻璃条、水泥砂浆片、贴纸片；在岩石、陡壁面裂缝处用红油漆划线作观测标记；在陡坎（壁）软弱夹层出露处设置简易观测标桩等，定期用各种长度量具测量裂缝长度、宽度、深度变化及裂缝形态、开裂延伸的方向。

简易观测法对于发生病害的边坡进行观测较为适合

☻设站观测法

设站观测法是指在充分了解工程场区的工程地质背景的基础上，在边坡上设立变形观测点（成线状、格网状等），在变形区影响范围之外稳定地点设置固定观测站，用测量仪器（经纬仪、水准仪、测距仪、摄影仪及全站型电子速测仪、GPS接收机等）定期监测变形区内网点的三维（X、Y、Z）位移变化的一种行之有效的监测方法。设站观测法主要包括以下三种方法

（1）大地测量法（2）近景摄影测量法（3）GPS（全球定位系统）测量法三种方法的优缺点比较测量方法优缺大地测量法1）能确定边坡地表变形范围；2）量程不受限制；3）能观测到边坡体的绝对位移量。受到地形通视条件限制和气象条件的影响，工作量大，周期长，连续观测能力较差。

近景摄影测量法1）其周期性重复摄影方便；2）外业省时省力；3）可同时测定多点在某一瞬间的空间位置，像片资料可随时进行比较。

在观测的绝对精度方面还不及某些传统的测量方法GPS测量法优点：1）观测点之间无需通视，选点方便；2）观测不受天气条件的限制；3）观测点的三维坐标可以同时测定，对于运动的观测点能精确测出它的速度；4）测量精度高GPS接收机价格较昂贵☻仪表观测法

仪表观测法是指用精密仪器仪表对变形斜坡进行地表及深部的位移、倾斜（沉降）动态，裂缝相对张、闭、沉、错变化及地声、应力应变等物理参数与环境影响因素进行监测。电子仪表观测的内容，基本上能实现连续观测，自动采集、存储、打印和显示观测数据。远距离无线传输是该方法最基本的特点，由于其自动化程度高，可全天候连续观测，故省时、省力和安全，是当前和今后一个时期滑坡监测发展的方向。

3.2.3边坡监测项目的选定及仪器的选型

3.2.3.1监测项目的选定

边坡监测项目及其适用范围：（1）大地测量水平变形、垂直变形监测对边坡和滑坡及其不同阶段都可适用。（2）正、倒垂线法一般只适用于重大的人工边坡工程。（3）表面倾斜监测一般适合于边坡施工期和滑坡整治期监测。（4）地表裂缝包括断层、裂缝、层面的监测等。（5）钻孔深部位移监测，包括测水平位移的钻孔测斜仪法和测孔轴向位移的多点位移计法，对边坡和滑坡及其不同阶段都可适用。（6）爆破影响监测。（7）渗流渗压监测，是边（滑）坡重要监测项目。（8）雨量与江河水位监测（9）松动范围监测。（10）加固效果监测。（11）巡视检查。边（滑）坡监测项目选择

序号监测项目人工边坡天然滑坡施工期运行期前期整治期整治后1大地测量水平变形√√√√√2大地测量垂直变形√√√√

3正垂倒垂线

√

4表面倾斜√√5地表裂缝√√√√6钻孔深部位移√√√√7爆破影响监测√

√

8渗流渗压监测√√√√9雨量监测√√√√10水位监测

√√√√11松动范围监测√12加固效果监测√√√√13巡视检查√√√√√3.2.3.2监测仪器的选型一、仪器选型的原则

1）可靠、适用。2）具有工程所要的精度、量程、直线性和重复性。3）施工期安全监测仪器应力求结构、安装和操作简单，价格便宜。4）兼顾自动化监测的需要。5）仪器类型宜尽量单一。6）综合比较。

二、仪器的选择

根据检测内容的不同选择不同的仪器具体如下：

A、变形监测经纬仪和水准仪、垂线坐标仪、表面倾斜仪、测缝计、收敛计等B、爆破影响监测低频仪器地震检波器等C、渗流渗压监测渗压计测量、量水堰D、雨量监测雨量监测可采用雨量计或采用附近水文站的实测资料。E、河水位监测江河水位的监测可采用水位自测，或向附近的水文站索取所需资料。F、松动范围的监测松动范围一般采用声波仪配换能器检测※砖3.到3参边坡数变形碧监测地面蹈变形御监测地面酬变形误监测考是边吵坡监茅测中蜻的常雕规监袖测项卧目，温通常乎应用深的仪毅器有驳两类叮：一是大免地测量戏（精度酒高的）益仪器，霞如红外登仪、经骨纬仪、架水准仪传、全站路仪、G将PS等差，二是军专门释用于垃边坡汇变形音监测吃的设谈备，胸如裂肯缝计状、钢平带和才标桩处、地胀面位逼移伸亡长计激和全镰自动钟无线盯边坡阀监测情系统董、光多纤应律变监鼻测系肺统等航。地面变抗形监测驳主要采王用边坡展工程监耕测方法抖中的设忠站观测纱法和仪创表观测讲法，包钳括：胳1)璃、大地下测量法室2)刚、摄影赤测量法址3)现、测量阔机器人桃监测系须统

4简)、自怕动化监阔测网趴5)、恐光纤应陡变监测紧系统1闪)、剃大地避测量吨法大地薄测量夏法是则在变那形边挨坡地蛋区设夺置观君测桩管、站变、网汪，在驻变形都边坡辟以外捎的稳作定地福段设脖置固遍定站术进行途观测扔。一般采姐用十字主形观测誉网、放山射形观陆测网、巴方格形益观测网影等。(a僚)与十字拦形观施测网(b桂)峡放射榨性观移测网(c)寻方格形视观测网大地垄测量亲法网沾型布销置图2)鱼、摄扒影测翼量法摄影盏测量徒法是膨用地给面摄足影经辣纬仪龟，在级不同神的时酱间内唤，对善边坡竞进行史摄影滔测量下，适吊用于疾大面给积边瞎坡的南移动宝测量询。逮优逗点是饰：它降测量习的不刚是边围坡上巴个别蚁观测筝点的秧移动球，而茎是整独个观医测视并野内缸边坡扛上所禁有点挤的移科动。参对人伸员不姑能到翠达的寸地方允也能糠测量盗。秘摄饼影测剖量精朱度主要躺取决乏于y饺距（又称瓜纵距）额及摄影棋经纬仪鲁的焦距坐。一般木来说央，纵距栽越小，慢精度越恶高，焦阀距越长色，精度片越高。3)碌、测绕量机拍器人生监测浮系统机器脱人监圾测系壁统，既具有杠自动言识别速目标件的A剪TR愁（A输ut模om酒at蹈ic温T首ar予ge考t概Re默co炉gn劫it谊io立n）挪功能妇，能页自动闹搜索怒、照沾准目览标，纲实现乖角度茂、距脆离的微全自筹动化及测量们，从剩而改扔进传冶统的再变形逗监测本方法创、完钟善传扁统的随变形辛监测膛理论珠、减言轻劳败动工派作强待度等荡。4)、李自动化胆监测网症（3S贞技术）3S技敏术即地扔理信息舌系统（叨Geo着gra对phy茅In轮for慈mat悦ion辩Sy卡ste疼m，G醉IS）忍、全球士卫星定斯位系统绞（Gl湾oba限lP颜osi让tio咸nin拨gS全yst揪em，则GPS第）和遥营感遥测使系统（当Rem笨ote耀Se尖nsi将ng，挠RS）5)辆、光纤导应变监允测系统光纤应盾变监测波系统，及按光的浪载体可矛分为基区于拉曼贵散射的泳分布式饲光纤检误测系统嫁、基于废瑞利散币射的分杯布式光穴纤监测伴系统和录基于布殊里渊散粱射的分充布式光叛纤检测纪系统（援BOT洽DR）止等三种墓形式光纤沸应变屿监测清技术寺在边由坡监颗测中济的应针用BOT筛DR技贡术主要慕用于长据距离分舌布式监革测如大问型堤防族工程、孔库岸边誓坡及大饶型露天申采场边垦坡等的胞监测。FB稼G技竹术用睛于测门点处擦的应浑变高般速实叼时地血监测丽和放地震梁引起批往复彼位移守监测职。BOC寨DA技隙术用于届距离分它辨率要充求更高室的工程仰监测。片如桥纽奉梁的监校测等。3.取3.酒2值边坡役表面膛裂缝撞量测山坡和驻建筑物森（挡土础墙、房卸屋、水侍沟、路季面等）懒上的裂余缝是滑欣坡变形神最明显至的标志井。对这罗些裂缝缴进行监膏测是最旅简单易跑行又最皮直接的朴监测，柿在整个校监测系丘统中是职首先要怒采用的窄。其监诉测的主侄要方法朱如下：1、正简易监倾测法2侧、垂似球法3、弓建筑物罪裂缝贴形片监测4、偿滑坡裂馒缝和位棍移监测3.3翁.3右边坡岩躁体表面膛移动的晒观测测量装曾置主要寒有：简纪易装置荒、地面咸伸长计添、钢绳垒伸长计刑等简易悲装置锋是指喷在边丢坡表泻面上繁观测视岩体拖移动障的简匙单的茶测量弦工具候，一浓般不扭需要仆特殊葡的仪先器设希备，山可以南在位皇移地垮点进连行观域测，储直接督找出福量测染数据蚂或经浇过简牲单计慨算后握得出祥测量瘦的结续果。3.评3.被4贫边坡油深部咬位移除和滑依动面班监测一、轰简单地傅下位移浙监测（1秋）塑假料管东钢棒顶观测尤法（2）死变形井廊监测（3）储剪切带变形井辩观测剪切带二、蹦应变管蛇监测应变管挨是将电恳阻应变似片粘贴携于硬质京聚氯乙族烯管或签金属管脖上，埋娇入钻孔买中，管董外充填即密实，忍管随滑粱坡位移本而变形报，电阻晃应变片粥的电阻倚值也跟驼着变化崇，由此饥分析判误断出地括下位移粉和滑动俘面的位钞置。优点：顾操作容敌易，造扬价低，绩测定仪除器不复察杂。用善该方法桃的关键乡丰是贴片患工艺和蓬防潮，脚在孔中翻有水时窄使用寿片命有限侄。缺点旦：不室易直眨接测盾出位舒移值缝。日答本最叼早将非应变框管用因于监吓测滑创坡的粥地下迅位移红和滑港动面搁位置袭。三、宗固定烧式钻菜孔测奴斜仪峡监测从20悲世纪5推0年代务开始人鹊们就着版手研制翻测斜仪裙，通过表放入钻伞孔中测故定土体规的侧向愁位移，分先后出菠现过多缸种形式动，目前熟较多采馒用的有离三种，斤包括惠绵斯登电谈桥摆锤瓜式、应粉变计式恐与加速竿度计式催三种，抬一个探冬头测一青个平面降方向的扔变化，歇对于双剪轴情况州采用两临个探头纽奉。四、满钻孔凳伸长仔计监窄测钻孔拔内测吧量岩龟体移乡丰动时饱，常型采用冈钻孔酷伸长跑计测用量钻辛孔轴擦向的治位移互量。旗伸长壤计既劳可用拣来进碧行岩精体浅根部的袭位移架量测按，也光可用趣来进决行岩祖体深珍部的万位移钉量测零。钻孔伸炊长计1－重誓锤；2－支供撑导轮丑；3－伐黄油爱；4－塑尖料管；5－滋水泥乒砂浆贱；6－乓钢丝享；7－8枣号钢丝五、胡活动均式测痛斜仪遥监测钻孔倾渡斜仪运猎用到边溜坡工程桨中的时凉间不长害，它是瓶测量垂漆直钻孔俩内测点蹦相对于择孔底的撤位移（重钻孔径羽向）。恨观测仪赠器一般肢稳定可责靠，测留量深度卡可达百鞋米且能肚连续测省出钻孔访不同深夹度的相短对位移舒的大小嘉和方向督。因此饺，这类或仪器是用观测岩宋体深部僵位移、超确定潜签在滑动亮面和研跳究边坡稀变形规垒律较理并想的手橡段，目姥前在边灾坡深部品位移量授测中得级到广泛附采用。躲如大冶它铁矿边铸坡、长坏江新滩跃滑坡、蛛黄腊石分滑坡、顽链子崖佣岩体破蛇坏等均顺运用了道此类仪滋器进行麻岩土深扔层位移澡观测。3.3棕.5吉边坡变泽形量测详资料的惨处理与晋分析边坡抚的变爆形测兆量数汤据的序处理轻与分竭析，啦是边扁坡监炼测数值据管启理系弱统中蜘一个妄重要蒸的研它究内匆容，哥可用淋于对嗓边坡炭未来惰的状紫况进塔行预樱报、匙预警总。边谦坡变孟形数节据的栽处理龄可以小分为两个阶哄段，一是对边毅坡变碗形监筐测的早原始贤数据叛的处植理，跟该项腊处理谅主要长是对书边坡殃变形转测试堡数据死进行绢干扰喊消除剑，以类获取坚真实晕有效局的边召坡变它形数鉴据，判这一荡阶段睁可以菜称作惕为边碍坡变届形量顺测数仗据的惭预处队理。哗边坡扣变形沙数据茫分析钳的第二阶得段是运绍用边党坡变钟形量乐测数施据分枯析边疯坡的闻稳定观性现腾状，循并预阔测可瓶能出雕现的便边坡剧破坏摆，建乐立预止测模庸型。临相应梁内容烂参考被第二国章及旗其他兄有关济书籍筹。※3菊.4葡边坡应把力监测边坡处纱治监测货中的应攻力监测泊包括：1、边粉坡内部茅应力监购测、2、支晚护结构导应力监娘测、3、锚渐杆（索限）预应棵力监测困。1乞、边症坡内臣部应限力测其试坡内部那应力监曲测可通季过压力而盒量测茧滑带承壤重阻滑峡受力和蚁支挡结值构（如璃抗滑桩节等）受扇力，以柱了解边跃坡体传攀递给支衬挡工程戴的压力驴以及支浅护结构诉的可靠钢性。值得末注意紧的是菠埋设缎接触涝不良踪蝶可使凶压力耽盒失端效或冬测值维很小擦，熔以及馒压力吉盒的兼性能伏好坏煮，直铲接影柿响压娘力测宋量值绒的可贱靠性话和精兴确度两。2、返岩石边其坡地应那力监测边坡挂地应林力监揪测主赤要是倘针对肢大型缴岩石学边坡厌工程伍，为权了了劣解边纺坡地台应力习或在街施工晓过程疗中地遇应力奥变化该而进塌行的孙一项反重要寸监测云工作歉。地应兄力监绿测包席括绝对恼应力逃测量和地应游力变宅化监靠测。3提、边恨坡锚副固应丈力测数试锚固足应力乒测试靠主要向包括景：1锚杆拢轴力璃的量机测2对游预应力缎锚索应尽力监测3对盟于绝对榨应力测击量4锡对于锋地应显力变幕化监港测锚杆轴贞力量测锚杆落轴力咏量测单的目丑的在杜于了批解锚恐杆实牛际工顷作状财态，猜结合暖位移档量测让，修兰正锚挂杆的倒设计朝参数富；锚锯杆轴弊力量狂测主吧要使茄用的素是量淹测锚敌杆。机械被式量挑测锚耀杆通拨过长祸期监埋测，药从而邀可以画得到步锚杆购不同膨部位院应力巾随时翠间的需变化吊关系歼（见金下页训）量测锚吗杆结构垄与安装听示意图同时间州锚杆轴缸力随深目度的变幅化曲线不同点闻锚杆轴侍力随时县间的变挡化曲线※3营.5祖边坡地京下水监迹测地下水五是边坡误失稳的奋主要诱尼发因素往，对边焰坡工程目而言，粉地下水策动态监颠测也是谎一项重许要的监恨测内容牺，特别千是对于棵地下水碗丰富的丝式边坡，密应特别杠引起重圣视。地艰下水动汽态监测蚊以了解回地下水今位为主伏，根据妇工程要庄求，可桥进行地杀下水孔鱼隙水压每力、扬葛压力、生动水压语力、地哪下水水广质监测抹等。一、罪地船下水牲位监判测我国痰在2沃0世无纪9素0年咸代初鹅成功挣研制丘了W厅LT嘉-1勉02浅0地哑下水看位动厦态监厘测仪株（下斗图）午，后止又经产过两绘次改赌进，集现在丈性能骂已日窗臻完汁善。酬该仪阵器能罩对地罗下水福水位旧和水四温动传态变者化进赤行长建期自誓动监凶测，孙亦能犁监测至河流映和水留库的稼水位撇变化伯，并谣能对端各种皮塔罐孤内的范液位回和温枝度自响动监级测，骆广泛辨应用遵于水码文地志质、善环境比地质因、地俭质灾剂害预炎测预留报、尘环境刮保护饿、水扫资源瞧管理戴、地谦热开诸采井态监测供、水疮利、膀矿区窗水文井等领伶域。WLT汇－10搭20地吼下水动态愧监测仪二、酸孔隙毁水压项力监龄测在边坡慢工程中赚的孔隙烟水压力风是评价康和预测吵边坡稳手定性得薯一个重予要因素类，因此包需要在浙现场埋胖设仪器肯进行观粘测。目兽前监测衡孔隙水件压力主肾要采用麦孔隙水慌压力监畅测仪，蚀根据测览试原理印可分为缴四类：盒（1励）液压疑式孔隙宽水压力兴仪；萄（2）摄电气式爪孔隙水畏压力仪格；（循3）气呆压式孔汗隙水压效力仪；券（4源）钢弦哪式孔隙繁水压力忧仪。孔隙锣水压开力的础观测据点的悬布置泊视边贞坡工粥程具编体情龄况确搂定。崇一般筹原则亏是将继多个腊仪器呢分别陕埋于毒不同笔观测融点的床不同健深度夸处，戴形成澡一个序观测拼剖面宫以观顿测孔纪隙水归压力殖的空暗间分译布。仪器链埋设埋设搬仪器蛾可采喜用钻缩慧孔法甘或压鞋入法扯而以元钻孔症法为幕主，私压入况法只端适用江于软托土层雾。用详钻孔羊法时修，先于孔底填鹅少量砂潜，置入缺测头之后再在其周牌围和上浸部填砂残，最后用膨植胀黏运土球统将钻挪孔全尤部严捏密封搅好。渡由于裳两种紫方法缺都不助可避酱免地逐会改貌变土单体中供的应捧力和源孔隙触水压横力的葛平衡互条件层，需坝要一霸定时研间才软能使翻这种威改变侄恢复慌到原类来状阿态，喇所以锣应提前弄埋设底仪器虚。※3赚.6察边坡工列程监测栋实例－基于反常规仪亡器与G钱PS相括结合的卧全自动苏化遥控薯边坡监碰测系统洪目前，渐常规监巧测方法舱存在自练动化程估度不高趋，监测访过程中旅人为因增素影响才较大等矿问题。发另外该没系统集搭同轴电迹缆时间怒域反射洋仪（T求ime遗Do近mai福nR延efl弦ect改ome嘱try价-TD疾R）和劈燕精密全脂球定位忌系统（耕Glo麻bal吐Po店sit收ion左ing粪Sy畅ste灶m-G脊PS）漫等高技朱术于一冲体，从倒而使得优其功能事具有独谜特性和邮全面性代。一、事监测系卵统的构岁成系统的宫组成决笨定于所坚设计的挨系统的鄙功能。施该系统姻一方面你可以用塑来监测山边坡表逐面和土坡体内位少移、孔复隙水压堤力、现质场雨量榆大小、彼滑裂面纯位置等待边坡滑慢动有关率的重要第参数；舱另一方趟面可实茂现全自判动化的贤监测和恳数据的秀收集、帆存储、拒发送、哥分析的啊功能。自动化款监测系她统的构心成二、打现场馅试验奶及结快果分耻析为了验极证该边学坡监测哲系统的昨有效性声，在香鹿港新界回香港大邪学嘉道棉理农业钟研究中盯心的一存人工填翻土边坡盒上进行裂了试验宁，如图例3-1强3、图假3-1导4所示鼻。该边弱坡由松休散的完慎全风化否花岗岩代（CD抬G）材骨料填筑需，施工闪过程中济不夯实详，最大续填土高允度4.雄5m，厉建在一矩