国道十八合同段道路滑坡动态变形特征及其稳定性判识

国道十八合同段道路滑坡动态变形特征及其稳定性判识

1滑坡变形监测是技术关键山坡是一种严重的地质现象，变形规模大、数量大、危害严重、性质复杂、具有一定规律的不良地质现象。为了发现隐患,消除危害,有效而经济地采取滑坡整治措施,就必须对各种山体滑坡进行监测。滑坡变形是滑坡地质结构及内、外影响因素的综合反映,滑坡变形监测是分析滑坡地质结构、变形动态特征的依据,是滑坡整治工程信息化设计及灾害预测、预报的可靠技术保障。其中滑坡深部位移监测是滑坡变形监测的重要内容,对准确确定滑面位置,研究滑坡目前性状及其发展趋势,以及整治工程设计提供重要的信息。2深度位移曲线的类型2.1测斜管分段长度的测量测斜仪的工作原理(图1)是量测仪器轴线与铅垂线之间的夹角变化量,进而计算出岩、土体不同高程处的水平位移。用适当的方法在岩土、体内埋设一垂直并有4个导槽的测斜管,当测斜管受力发生变形时,测斜仪便能逐段(一般50cm一个测点)显示变形后测斜管的轴线与垂直线的弧度偏移夹角θi。按测点的分段长度,分别求出不同的高程处水平位移增量Δdi,即:Δdi=ΣLsinθi(1)Δdi=ΣLsinθi(1)由测斜管底部测点开始逐段累加,可得任一高程处的实际水平位移,即Lbi=∑i=1nΔdi(2)bi=∑i=1nΔdi(2)式中,Δdi——测量段内的水平位移增量;L——测量点的分段长度,一般取0.5m(探头上下两组滑轮间距离一般为0.5m);θi——测量段内管轴线与铅垂线的夹角;bi——位子固定点的管底端以上i点处的位移;n——测孔分段数目,n=H/0.5,H为孔深。2.2累积合成水平位移b0i利用测斜仪测读设备读取的数据,进行位移、倾角的物理量量测。水平各分段位移计算公式如下:A0方向位移:ΔA0i=L(A0i−A180i2)/25000;ΔA0i=L(A0i-A180i2)/25000;B0方向位移:ΔB0i=L(B0i−B180i2)/25000;ΔB0i=L(B0i-B180i2)/25000;任一高程处实际累积合成水平位移:di=[(∑i=1nΔA0i)2+(∑i=1nΔB0i)2]−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−ue001⎷ue000ue000di=[(∑i=1nΔA0i)2+(∑i=1nΔB0i)2]任一高程处实际累积水平位移:A0i=∑i=1nΔA0i‚B0i=∑i=1nΔB0iA0i=∑i=1nΔA0i‚B0i=∑i=1nΔB0i任一高程处累积合成水平位移偏角:αi=arctanA0iB0iαi=arctanA0iB0i式中:A0i(B0i)——各测点分段长度A0方向(或者B0方向)的水平实际位移(m);αi——水平位移偏角;di——累积合成水平位移。深部位移的量测,一般取钻孔测斜管底端为基准点向上逐段累加。初始值一般取钻孔回填灌浆后28d的读数。2.3位移-时间曲线结合工程实践研究发现,对研究滑坡变形有意义的曲线主要有以下几种:(1)累积位移-深度曲线,即累积位移随深度的变化;(2)相对位移-深度曲线,即相对位移随深度的变化;(3)位移-时间曲线,即位移过程曲线,又可分为累计位移或相对位移过程曲线;(4)位移矢量-深度曲线,即同一时刻不同深度的位移矢量变化;(5)位移矢量-时间曲线,即同一测点在不同时刻的位移矢量变化。3累积位移-深度曲线特征镇胜高速公路第十八标段晴隆滑坡深部位移监测成果显示,累积位移-深度曲线主要有“V”型、“D”型、“B”型、“r”型、“钟摆”型及“复合”型几种特征类型,每种曲线类型代表着不同的滑坡变形特征。钻孔布置如图2。(1)滑动面的检验曲线特点表现为,底部位移很小,而上部位移较大,中间没有较明显的波峰和波谷(滑动面)。如晴隆滑坡监测主剖面Ⅲ中下部CXK18测斜孔位移变化特征(图3),其B0方向累计相对位移呈摆动状变化,没有出现明显的变形突变带,表明滑坡该部位还没有形成明显的滑动面,处于剪切蠕变阶段,但随着时间的推移,有可能在最薄弱的地方形成滑动面。(2)滑面的滑移失稳分析曲线只有一个较明显的滑面,且滑面位置较深,滑面以上滑体呈整体运动。如晴隆滑坡监测主剖面Ⅲ上部CXK8测斜孔A0方向累积相对位移—深度变化曲线(图4)所示,在15～16m处形成了明显的滑动面,16m以下位移很小,0～5m孔段位移曲线较平滑,滑面以上滑体呈整体运动,滑坡处于滑移失稳阶段。(3)滑块的运动速率曲线有几个较明显的滑面,但以其中一个滑面相对运动为主,表明滑坡沿岩土体多层滑面(或结构面)滑动,但各滑块的运动速率不一致,滑坡处于蠕变—滑移阶段。如晴隆滑坡后缘监测主剖面Ⅰ测斜孔CXK4累积合成相对位移曲线(图5)所示,在33～34m、18.5～19m处,形成了较明显的滑动面,以18.5m处的滑面运动为主。表明滑坡在沿最深滑面滑动的同时,有以18.5m处深层滑面最先呈整体破坏的趋势。(4)浅层整体滑移曲线显示在滑坡较浅部已形成明显的滑动面,且位移相对较大,而下部位移较小,表明滑坡在监测时段内以浅层整体滑移为主。这类曲线如晴隆滑坡后缘监测主剖面Ⅰ测斜孔CXK5位移曲线(图6)所示,在地面以下3.5～2m处形成了较明显的滑动面,滑动面以上位移较大,而下部位移较小。(5)量测误差影响范围不同时刻的位移-深度曲线在初测值两侧作小幅度摆动,摆动幅度一般<10mm,在量测综合误差影响范围之内。表明监测孔附近滑体处于相对稳定状态,如晴隆滑坡前缘监测主剖面Ⅰ测斜孔CXK1A0方向累计相对位移-深度变化曲线(图7)所示。(6)坡变形位移前后曲线特征曲线变化在A0方向呈现一种形态,在B0方向又呈现另一种形态或滑坡变形位移前一阶段显示某种曲线特征,而后一阶段又显示另一种曲线特征。如晴隆滑坡CXK15测斜孔B0方向累积位移前期曲线形态呈“V”型,而后期在15m及10m处有向“B”型发展的趋势(图8)。4生物水土保持研究滑坡稳定性的判识是一个十分复杂的问题,它涉及多方面的因素,诸如滑坡的地形、工程地质及水文地质特征;天然和人为活动的影响等。稳定性分析的方法也包括地质分析、模型试验、数值计算等多种方法。这里主要根据现场深部位移监测资料对滑坡的稳定性进行判识,以供参考。4.1相对稳定状态的评估当累积位移-深度曲线呈如图9所示的曲线特征时,表明滑坡(或局部)处于相对稳定状态。随着时间的推移,滑坡有向剪切蠕变发展的趋势。4.2滑动面为因变面的潜在滑动失稳的可能性当滑坡累积位移-深度曲线呈如图3、图7、图8所示的曲线特征时,表明滑坡还没有形成很明显的滑动面,或虽已形成明显的滑动面,但变形仍处于蠕滑阶段,存在潜在滑动破坏失稳的可能性。4.3滑坡失稳速率确定当滑坡深部位移曲线呈如图4、图6所示的曲线特征时,滑坡已在滑动面处于失稳破坏。通过对晴隆滑坡人工降雨触发滑坡和机械开挖触发滑坡试验结果,滑坡临界速度为13.3～25.6mm/d,以及根据晴隆滑坡滑前监测资料整理分析得到,CXK13孔滑前速率为30mm/d,CXK14孔滑前速率为18mm/d,超过和达到滑坡临界速度13.3～25.6mm/d,于2005年6月24日发生滑坡。因此,可根据该临滑失稳速率,结合地质分析确定滑坡失稳临界位移速率。当然,由于各测斜孔所在的滑坡上的位置不同,其失稳破坏速率也不一致。4.4抗滑桩滑坡体变形监测分析根据监测资料和钻探成果可以对滑动面的分布情况、滑动机制作出某种程度的判断。晴隆滑坡主滑纵剖面上的CXK8、CXK9测斜孔前期位移都较小,没有形成贯通性滑动面的迹象。但后期监测资料成果显示,已有沿CXK8测斜孔距孔口16m处、CXK9测斜孔距孔口17m处形成潜在贯通性滑动面的迹象。这与CXK8测斜孔附近滑坡中部隆起带和CXK9测斜孔滑坡后缘拉裂带的变形是一致的,这是路基开挖后使得滑坡体产生临空面这种人为因素引起坡体失稳和2006年6月～10月份该地连降暴雨诱发坡体失稳的反映。晴隆滑坡主滑纵剖面Ⅰ上的CXK4测斜孔(图5)在2006年6月以前,位移较小,但自6月起,滑坡变形有所加快,2006年11月以后又有所减小,这是由于路基边坡开挖、坡脚抗滑桩施工及雨季降雨的影响,使得坡体局部变形加快所造成的。2006年11月份以后,抗滑桩施工基本完成,坡体变形受抗滑桩的支挡作用得到有效控制,从CXK4测斜孔监测曲线可以看出,2006年11月份以后该孔深部位移变化不大,曲线呈小幅度摆动状变化。可见人类工程活动和大气降水是晴隆滑坡变形发展的主要原因。5滑坡深部位移变形的规律(1)滑坡深部位移监测是研究滑坡深部位移特征行之有效的手段,它不仅能及时发现滑动面的发生、发展及其位置,而且可反映滑坡的变形机制及发展趋势,为滑坡勘察设计和治理方案的优化选择提供依据。(2)滑坡深部位移变形有“V”型、“D”型、“B”型、“r”型、“钟摆”型及“复合”型等几