《变形监测技术》 课件 第11章 边坡监测

主要内容ZhuYaoNeiRong概述边坡监测的作用与分类边坡监测的主要方法边坡监测的仪器选择边坡监测的内容第11章边坡监测边坡监测实例11.1边坡监测概述

边坡在现代社会发展中具有重要的地位，方便了人们的生活，为经济社会的发展提供了动能。然而边坡在建设及维护过程中，也会面临着许多危险和隐患。为了反映边坡岩土真实力学效应，检验设计施工的可靠性和处治后的边坡的稳定性状态，边坡监测具有重要意义。2007年8月12日辽宁丹东北部山区山体滑坡灾情现场11.2.1边坡监测的作用（1）通过施工和环境监测进行信息反馈及预测预报，确保边坡的安

全，为边坡设计提供必要的岩土工程和水文地质等技术资料。（2）通过边坡监测，确定不稳定边坡滑移方向和速度，掌握边坡发

展变化规律，为采取必要的防护措施提供重要的依据。（3）积累观测数据，总结经验，通过监测资料来揭示边坡的变化规

律，为滑坡灾害预警提供科学依据和技术保证。（4）通过对边坡加固工程的监测，评价治理措施的质量和效果，为

边坡的稳定性分析、提供重要依据。11.2边坡监测的作用与分类11.2.2边坡监测的分类11.2边坡监测的作用与分类（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，以了解由于工程扰动等因素对边坡体的影响，及时地

指导工程实施、调整工程部署、安排施工进度等。（2）边坡处治效果监测：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）边坡长期监：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。11.3边坡监测的主要方法11.3.1简易观测法

简易观测法是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。11.3边坡监测的主要方法11.3.1简易观测法11.3边坡监测的主要方法11.3.2设站观测法

设站观测法是指在充分了解工程地质背景的基础上，在边坡体上设立变形观测点（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、摄影仪及全站仪、GNSS接收机等）定期监测变形区内监测点的三维（X、Y、Z）位移变化的一种行之有效的监测方法。此法主要指大地测量、近景摄影测量及GNSS测量与全站式电子速测仪设站观测边坡监测点的三维位移量的方法。11.3边坡监测的主要方法11.3.2设站观测法

1.大地测量法

大地测量法主要有两方向（或三方向）前方交会法、双边距离交会法、视准线法、小角法、测距法、几何水准测量法以及精密三角高程测量法等。

2.GNSS（卫星导航定位系统）测量法

GNSS测量法的基本原理是用GNSS卫星发送的导定位信号进行空间后方交会测量，确定地面待测点的三维坐标。

3.近景摄影测量法

该方法是把近景摄影仪安置在2个不同位置的固定测点上，同时对边坡范围内观测点摄影构成立体像对，利用立体坐标仪量测像片上各观测点三维坐标的一种方法。11.3边坡监测的主要方法11.3.3仪表观测法

仪表观测法是指用精密仪器、仪表对边坡进行地表及深部的位移、地表裂缝及地声、应力、应变等物理参数与环境影响因素进行监测。目前，监测仪器的类型，一般可分为位移监测、地下倾斜监测、地下应力监测和环境监测四大类，按所采用的仪表可分为机械式仪表观测法和电子仪表观测法。对于电子仪表观测，由于传感器长期处于野外恶劣环境中工作，在监测工作中，要时常检查仪器的工作状态。11.3边坡监测的主要方法11.3.4远程监测法

远程监控系统能连续观测、自动采集、发送、处理观测数据，已成为边坡稳定性监测的重要发展方向。通过对滑坡体深层位移、滑坡体倾斜、地下水、地表裂缝、环境量的监测，配合无线数据采集传输接收系统，将观测数据发送到远程的中心数据接收站，接收站通过配套的数据软件即可实现数据的现场采集、实时监控、异常测值报警，从而可远程监控边坡体的状况。远程监测系统自动程度较高，也较为昂贵，大型、特大型工程监测使用较多。11.3.5声发射方法

岩石或岩体受力作用时会不断地发生破坏，主要表现为裂纹的产生、扩展及岩体断裂。裂纹形成或扩展时，造成应力松弛，贮存的部分能量以应力波的形式释放出来，产生声发射，据此可推断岩石内部的形态变化，反演岩石的破坏机制。11.4边坡监测的仪器选择监测内容监测方法仪器、设备监测方法的特点外观表征巡视检查目测、相机、望远镜等

方法简单易于掌握，投入人力较大，安全性较低。该方法应用于不同施工阶段边坡监测，能立即发现边坡可能存在的危险源，方法简单、易行地表变形大地测量法（三角交会法、几何水准法、小角法经纬仪、水准仪、测距仪、全站仪、电子经纬仪等

投入快、精度高、监测范围大、直观、安全、便于确定滑坡位移方向及变形速率。适用于不同变形阶段的位移监测；其受地形通视和气候条件影响不能连续观测近景摄影法、扫描法量测摄影机、激光扫描仪监测信息量大、目前成本较高。适用于变形速率较大的边坡水平位移及危岩峭壁裂缝变化监测；其受气候条件影响较大卫星导航定位法GNSS接收机

精度高、投入快，易操作，可全天观测，不受地形通视条件限制；适用于边坡体不同变形阶段地表三维位移监测测缝法（人工测缝、自动测缝法）钢卷尺、游标卡尺、裂缝量测仪、测缝计、地表位移伸长计等人工、自动测缝法投入快，精度高，量程可调，方法简单直观、资料可靠地下变形测斜法（钻孔测斜法、竖井）钻孔测斜仪、多点倒垂仪、倾斜计等

精度高、效果好，可远距离测试，易保护，受外界因素干扰少，资料可靠；但测程有限，成本较高，投入慢。适用于边坡体变形初期，在钻孔、竖井内测定边坡体内不同深度的变形特征及滑带位置测缝法（竖井）多点位移计、井壁位移计、位移计精度较高、易保护、投入慢、成本高；仪器、传感器受地下水浸湿，易锈蚀。一般用于监测竖井内多层堆积物之间的相对位移，目前主要适应于初期变形阶段，即小变形、低速率、观测时间相对短的监测重锤法重锤、极坐标盘、坐标仪、水平位移计精度高、易保护，测读直观、可靠；适用于上部危岩相对下部稳定岩体的下沉变化及软层或裂缝垂直向收敛变化的监测沉降法下沉仪、收敛仪、静力水准仪、水管倾斜仪器精度高、易保护，测读直观、可靠；适用于危岩裂缝的三向位移（X、Y、Z方向）监测和危岩界面裂缝沿轴向的位移监测应变应变测量法应变计、点位移计、滑动测微计精度高、易保护、测读直观、可靠，使用方便。主要用于测定边坡体不同深度的位移量和滑面（带）位置水文地下水位监测水位自动记录仪精度高，可连续观测，直观、可靠。适用于边坡不同变形阶段的监测，可为边坡稳定性分析提供基础资料使用孔隙水压监测孔隙水压计等泉流量监测三角堰等河水位监测水位标尺等环境因素降雨量监测雨量计精度高，可连续观测，直观，可靠。适应于边坡不同变形阶段的监测，可为边坡稳定性分析评价提供基础资料地温监测温度记录仪地震监测地震监测仪11.5边坡监测的内容11.5.1地表大地变形监测

地表大地变形监测是边坡监测的一个项目，其实质就是记录变形的水平位移、垂直位移以及变化速率。一般是在稳定的地段设置若干基准点，在边坡的特征点上设置若干个监测点，用仪器定期观测监测点的位移变化。

在工程测量规范中对滑坡监测变形观测点位的布设有一定要求：（1）对已明确主滑方向和滑动范围的滑坡，监测网可布设成十字形和方格

形，其纵向应沿主滑方向，横向应垂直于主滑方向；对主滑方向和滑

动范围不明确的滑坡，监测网宜布设成放射形。（2）点位应选在地质、地貌的特征点上。（3）单个滑坡体的变形观测点不宜少于3点。（4）地表变形观测点，宜采用有强制对中装置的墩标，困难地段也应设立固定照准标志。1.地表大地变形监测11.5边坡监测的内容11.5.1地表大地变形监测

地表裂缝位错监测可采用伸缩仪、位错计或千分卡尺直接量测。对于规模小、性质简单的边坡，在裂缝两侧设桩、设固定标尺或在建筑物裂缝两侧贴片等方法，均可直接量得位移量。2.地表裂缝位错监测11.5边坡监测的内容11.5.1地表大地变形监测

边坡深部位移监测是监测边坡体整体变形的重要方法，能有效地监测到边坡岩土体内部的蠕变，预知滑动控制面的位置，能有效指导防治工程的实施和效果检验。边坡深部位移监测手段较多，较简单地下位移监测方法有塑料管钢棒观测法、变形井监测法、剪切带观测法。常用的有如：多点位移计和钻孔测斜仪等。3.边坡深部位移监测变形井监测法及剪切带观测法11.5边坡监测的内容11.5.1地表大地变形监测3.边坡深部位移监测11.5边坡监测的内容11.5.2边坡应力监测1.边坡内部应力测试

边坡内部应力监测可通过压力盒量测。压力盒分为液压式和电测式两类，目前边坡应力测量多用电测式压力盒。工作原理单线圈激振型双线圈激振型钨丝压力盒钢弦摩擦压力盒结构钢丝卧式、钢丝立式钢丝卧式钢丝立式钢丝卧式使用条件测土压力、岩土压力测水压力、土、岩压力测水压力、土压力测井壁与土层间摩擦力特点构造简单，输出间歇非等幅衰减波，不适用动态测量和连续测量，难于自动化。输出等幅波，稳定，电势大；抗干扰能力强，便于自动化；精度高，便于长期使用刚度大，精度高，线性好；温度补偿好，耐高温；便于自动化记录只能测与钢筋同方向的摩擦力11.5边坡监测的内容11.5.2边坡应力监测2.边坡应力测试

（1）地应力测试地应力是存在于地壳中的未受工程扰动的天然应力，也称岩体初始应力、绝对应力或原岩应力。地壳浅部垂直地应力基本等于岩层自重，而水平地应力普遍大于垂直地应力。地应力的存在将影响周围建筑物的稳定，地应力当达到一定限值如被释放，将产生岩爆、围岩大变形等一些列地质灾害。

地应力测量分类方法较多，按照测量手段的不同，地应力测量可分为构造法、变形法、电磁法等；按照测量原理不同又可分为应力恢复法、应力解除法、应变解除法、应变恢复法等等，现在无论在边坡、隧道还是其他地应力测量中，应用较多的是“钻孔测量法”。11.5边坡监测的内容11.5.2边坡应力监测2.边坡应力测试

（2）边坡锚固应力测试

锚杆轴力测量目的在于了解锚杆实际工作状态，结合位移量测，修正锚杆的设计参数。锚杆轴力量测主要使用的是量测锚杆。量测锚杆的杆体是用中空的钢材制成，其材质同锚杆一样。量测锚杆主要有机械式和电阻应变片式两类。机械式量测锚杆及观测成果11.5边坡监测的内容11.5.2边坡应力监测2.边坡应力测试

（2）边坡锚固应力测试

①机械式量测锚杆是在中空的杆体内放入四根细长杆，将其头部固定在锚杆内预定的位置上。量测锚杆一般长度在6

m以内，测点最多为4个，用千分表直接读数。量出各点间的长度变化，计算出应变值，然后乘以钢材的弹性模量，便可得到各测点间的应力。通过长期监测，可以得到锚杆不同部位应力随时间的变化关系。

②电阻应变片式量测锚杆是在中空锚杆内壁或在实际使用的锚杆上轴对称贴四块应变片，以四个应变的平均值作为量测应变值，测得的应变再乘以钢材的弹性模量，得各点的应力值。11.5边坡监测的内容11.5.3边坡地下水监测1.地下水位监测