安全监测课程设计（终版）2014年1月4日

of 全监测与控制 课程设计 南坪“福天都市”边坡工程边坡开挖变形 安全监测方案设计 二 一四 年 一 月姓名 陈贤杰 20100802 林 元 20100814 王德军 20100825 杨麒麟 20100837 杨双林 20100838 杨 卫 20100839 龚 杰 20103335 学院 环境与资源学院 专业 安全工程 1001 指导老师 刘建平老师 重庆市 南坪 区 “福天都市”边坡 稳定性安全监测方案 设计 程地质、地貌 工程场地位于重庆市南坪，处于长江南岸，为河谷冲刷岸坡及丘陵斜坡、沟谷地貌区。东侧靠近海底世界，西侧为石板坡长江大桥的南引道，为一边坡地带，南侧为一高边坡，高度约为 40 m。场地北侧为南滨路护坡挡墙。总的呈南高北低形态，最高点高程 m，最低点高程 m，相对高差 m。本文就其中的南面边坡进行安全稳定性分析。该边 坡长约 120m，边坡高约 740m，为岩土混合边坡。上部填土边坡高约 m，坡体主要为杂填土。开挖后边坡总高度均大于 10 m，坡顶有一 8 层住宅楼，其基础位于边坡破裂角以内且置于强等风化岩层上，未嵌入中等风化岩层。 工程位于龙王洞背斜南端东翼地段，地质构造简单。岩层产状 120 10，场地范围内主要存在有四组裂隙： 125 75 85呈闭合 微张开状态，间距 等，延伸 36m，裂面较平直，呈闭合状，夹有泥质胶结物，结合程度一般； 45、 290 300 75 85间距 2.伸25m，裂面较平直，呈闭合状，夹有泥质胶结物，结合程度一般； 75 85，裂面较平直，呈闭合 微张开状态，间距 等，延伸 15m，无填充，结合程度一般； 90300 75 85，裂面较平直，呈闭合 微张开状态，间距 等，延伸 25m 泥质填充，结合程度一般。工程分区有杂填土，下伏基岩为泥岩和砂岩，夹泥质粉砂岩，软弱夹层其裂隙大于岩体自身稳定破裂角。按建筑抗震设计规范 001，中国地震动峰值加速度现区划图确定区内抗震设计基本地震加速度为 裂度为 6 度。 象水文状况 场地地下水主要为杂填土层中的孔隙潜水及基岩裂隙水，杂填土为透水层，泥岩为隔水层，地下水埋藏条件主要受地形控制。场地为斜坡地带，地表水和地下水的排泄条件较好，地下水不易存储，地形较高的斜坡地带基本无地下水，因本场地地下室高程为 低于长江最高洪水位。边坡的地下水补给主要是大气降雨，地下水主要为顺坡向节理裂隙为地下水径流的主要通道。拟建工程场区属于亚热带湿润气候，具有 夏热多雨、冬暖多雾，空气湿度大、日照偏少等特点，区内降水丰富，多年平均降水量为 地质勘察报告，场内土层，地下水对混泥土、钢筋均无腐蚀性。 工工艺及流程 本工程除地下二层一层的钢筋混凝土侧墙直接作为支护结构，边坡坡顶采用锚杆挡墙进行支挡。本文选取南面边坡的 11 剖面分析，下为其支护工程设计概况。 边坡设计采用：靠近坡顶 8 层住宅楼的边坡区段以预应力锚杆挡墙作为主要的支护结构，以保证整个边坡及支护结构基本不产生变形 :其余较高的边坡区段采用非预应力锚杆（索）挡墙支护。设计单位具体设计处理 方法如下： 1面处，基坑开挖边线距离住宅楼较近，开挖时为避免土体下滑，土层部分先施工排桩式锚杆挡墙（预应力）进行支护，锚索设计间距为 分段挖土，下部岩石部分以预应力锚索（杆）挡墙支护，锚杆（索）间距为 2*2m，地下室锚杆设计间距为 程场地示意图 表 1：工程剖面图 在本边坡实例中，由工程概况 可知 ，该边坡主要存在的不良地质情况有岩体卸载、风化、边坡岩体顺向稳定，在泥岩 与砂岩间存在约 2m 宽的近似水平的软弱夹层的情况，无地下水层，开挖以后边坡角大约是 65，坡面状态为凹形，因此影响该边坡稳定性主要由岩体结构、开挖、大气降水等因素决定。 （ 1） 岩体结构 本边坡中存在四组结构面，据地勘资料表明，切坡线只与裂隙 20 7585倾向一致，属于不稳定结构，岩体自身破裂角为 所以边坡稳定性受岩体自身强度控制，边坡失稳的部分也处于岩体破裂线之上，如上图中切坡线之上，即滑动面也只会出现在上方。 （ 2） 大气降水 虽然常年的稳定地下水埋藏较深，但雨季大气降水更易渗入斜坡卸荷带 内，通过裂隙由此而产生的动静水压力对斜坡浅层的稳定性将带来不利影响。 （ 3） 开挖 开挖必将导致岩体结构的破坏使岩体强度下降，造成原始应力状态的重新分布，岩体卸荷造成边坡表层岩体回弹松弛，边坡裂隙扩大，为雨水渗入创造了条件从而也易导致边坡失稳。 在边坡施工过程中 ,需对边坡支护结构、边坡周围的土体和相邻的构筑物进行全面、系统的监测 ,才能对边坡工程的安全性和对周围环境的影响程度有全面的了解。为确保边坡安全施工 ,必须采取一定的测量方法 ,来实现对边坡安全监测。高边坡施工安全监测作用如下 :较客观地反映深基坑 深层土体及基坑开挖过程中对相邻建筑物、道路、管网等设施当前所处的状态 ;较客观地反映监测对象的稳定性 ;可以及时发现问题 ,预测险情 ,短时间采取措施 ,消除不稳定因素 ;可以修正设计方案 ,通过最经济的手段最大限度地发挥支护能力。 （ 1） 岩土体介质的复杂性。对于某一具体工程而言整个监测区域范围较大，其应力分布不均，很难形成一个统一的理论模型，所获得的监测参数往往有一些矛盾，因而监测人员不仅仅是简单的获取数据，更为重要的是判断和对所取得的数据加以处理后进行整体分析。 （ 2） 监测的内容相对较多。 主要有地面变形监测，地下变形监测，物理参数监测，环境因素监测；监测的工作量大，工种复杂，因此对于监测人员而言，必须是多面手，对于不同的监测工作都能适应。 （ 3） 监测的周期较长，一般不少于 2 年或更长时间，有时是贯穿于整个工程建设过程中，即在工程的可行性研究阶段开始，在建设施工过程和工程应用中 始终进行，对于监测人员和设备的要求一定要有连续性，提供的监测数据及报表格式需统一。 边坡特殊检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，通常可以建立地表和深部相结合的综合立体检测网， 并与长期监测相结合。边坡检测方法一般包括：地表大地变形检测、地表裂缝位错检测、地面倾斜检测、裂缝多点位移检测、边坡深部位移检测、地下水检测，孔隙水压力检测、边坡地应力检测等。 表 2：边坡监测内容 检测项目 检测内容 测点布置 方法与工具 变形检测 地表大地变形、 地表裂缝位错检测、边坡深部位移检测、支护结构变形 边坡表面、裂缝、滑带、支护结构顶部 经纬仪、全站仪、缩仪、位错仪、钻孔倾斜仪、多点位移计、应变仪等 应力检测 边坡地应力、锚杆（索）拉力 、支护结构应力 边坡内部、外锚头、锚杆主茎、结构应力最大处 压力传感器、锚索测力仪、压力盒、钢筋计等 地下水检测 孔隙水压力、扬压力、动水压力、地下水水质、地下水、渗水与降水关系、以及降水、洪水与时间关系 出水点、钻孔、滑体与滑面 空隙水压力仪、抽水实验、水化学分析等 岩层破碎带检测 岩层破碎带状况 岩层破碎带 探底雷达、瑞雷波电磁测试仪 对边坡而言，应控制滑动面、切割面、临空面、边坡加固结构单元。 工程各单元及监测的重要性 因工程所处的阶段（施工、临时运行、试运行、正常运行）以及监测本身的目的（安全、事故率、获取信息）而不同。在施工和运行期间，能通过监测系统全面揭示工程这一整体的实际性态，对工程当前安全进行检查。工程的实际性态是由一些有时在设计阶段预见不到的复杂因素决定的。通过检查可使设计得到初步验证。如果需要的话，在施工期间亦有利于实现设计及施工方式的修改。 在运行期间，进行核查提供工程的整体性态资料，也可为特别重要的部位提供一定时间内发生演变的证据。必要时，为了探讨超出工程设计考虑中的专门技术问题，也可进行专业的监测布置。 因此监测布置应考虑一下原则： （ 1） 仪器位置的选择，应能反应出运行的具体情况，特别是关键部位和关键施工阶段的情况。 （ 2） 为掌握岩土体的固有特性，宜用仪器装备少数几个点或断面，在其他位置上使用简单的或便宜的装置。 （ 3） 为了提供足够的资料，便于进行分析，观测仪器不宜在较大范围内分散布置，而要集中布置。 （ 4） 不宜限定初期安装仪器的数量和观测频率，应留有随机布置的数量和余地。 （ 5） 在可能的情况下，宜用几个仪器观测同一个参量，以利于验证和核查。 （ 6） 尽量减少终端测站的数量，而增加各终端测站控制仪器的路数。 （ 7） 监测系统中，巡视检查应是必要的项目； 在自动化系统中，人工测读校验也是必要的。 （ 8） 将来有可能或准备实现自动化观测和转换为远距离数据采集的监测系统，有必要购置和安装需要在工程内部安装的电气设备。 在确定监测方法方面，应充分考虑地形、地质条件及监测环境，选择相适应的监测方法，做到土、洋结合，仪器监测和宏观观测相结合，人工直接监测和自动监测相结合。 （ 1）在监测仪器使用方面，做到电子仪表和机械仪表相结合，仪表精度高、低相结合，不要片面追求高、精、尖、多、全。长期监测的仪器一般应符合 3R 原则，即符合精度、可靠度、牢固可靠三项要求，统筹 考虑安排。一般而言，精度较高的仪表适用于监测变形量小的边坡；而对于正在形成的滑坡，以及处于速变、临滑状态的滑坡，精度要求可视其变化适当放宽，灵活掌握。 （ 2）在监测内容方面，应根据工况与边坡的空间形态，本着少而精的原则，选择关键的监测部位，合理布置监测网点；突出重点，兼顾整体；力求表部和深部相结合，几何量和有关物理参数监测相结合 在确定观测精度方面，往往是借鉴国内外类似边坡的监测精度，结合实地踏勘，对边坡变形机理、变形发展趋势及监测仪器设备的精度指标进行综合分析，按照误差理论来确定适当的监测精度，通过一段时 间的监测实践及观测资料分析，预测变形状态及发展趋势，再对观测的方法、部位及精度等作适当调整及完善。 （ 3）在确定观测周期方面，应主要根据边坡体处于不同变形发展状态和不同监测手段的性质确定或灵活调整。 一般而言，在边坡变形速率未出现突然增大时，变形量相对较小，观测周期可长些，但精度要求要高；而当变形速率加大或出现异常变化，应缩短观测周期，加密观测次数，精度可适当放宽。 建筑变形测量规程（ 8 建筑基坑支护技术规程（ 边坡监测点布置图 ； 边坡平面支护工程布置图 （ 1）使用寿命要长； （ 2）可靠性要高，在满足精度要求的条件下，应以光学、机械、电子为先后顺序，优先考虑使用光学及机械式设备，提高测试可靠度，所以在检测时，应尽可能选择简单测量方法的仪器； （ 3）仪器的坚固性和可维护性要好； （ 4）仪器的精度应满足监测的要求，过高的精度也不可取； （ 5）分辨力（灵敏度）和量程：分辨力（灵敏度）和量程是互相制约的，一般对于量程大的仪器其分辨力较低，因此，在仪器选型时， 应统一考虑。在不能两全的情况下，应首先满足量程的要求，一般是在监测变化较大的部位，宜采用量程较高的仪器；反之，宜采用分辨力较高的仪器。 在本次检查项目中，根据此边坡的等级、地质、支护结构特点等因素选取如下的仪器设备。 检测项目 设备名称 型号 主要技术参数及优点 用途 产地 变形检测 全站仪 大测距：良好天 气 下 单 棱 镜3度：有棱镜 2+2棱镜 5+3量时间：测量 1s，跟踪 光、机、电一体的新型测角、测距仪器 监测边坡是否存在地 表大地变形、 地表裂缝位错、边坡深部位移等问题以及程度 南方测绘（中国） 应力检测 锚索测力仪 000 灵敏度： %量精度： 应变计数： 4 监测边坡内部、外锚头、锚杆主茎、结构应力最大处的应力变化 操作简单、用途广泛 地下水检测 孔隙水压力仪 大外径：D=20长度L=120度测量精度： 温度修正系数： b 监测操作简便、精度高 监测边坡的孔隙水压力、扬压力、动水压力、地下水水质、地下水、渗水与降水关系、以及降水、洪水与时间关系等问题 华测智创（中国） 岩层破碎带检测 瑞雷波电磁探测仪 样间隔：有频率： 测岩层破碎带分布及变化发展情况 中国） 现场监测是一个系统工程 ,其监测变量的选择不仅要有利于边坡整体稳定性的分析 ,同时要便于边坡的变形机理研究 ;不仅要考虑到施工安全 ,还应该考虑到施工质量的控制 ,锚固支护质量检测等。高边坡的现场监测变量选择考虑了以上因素 ,以边坡 变形监测为主 ,并结合锚索及锚杆支护措施 ,对局部区域的坡体应力变化加以观测 ,在确保工程施工及运行安全的同时 ,获得对边坡开挖、运行过程模拟所需参数。 监测内容 监测量 监测量所反映的意义 坡体变形监测 坡体内 和坡体表面 变形量 边坡整体变形 应力监测 预应力锚索的应力 坡体应力变化 地下水位监测 孔隙水压力 坡体内部静水压力 岩层破碎带检测 岩层破碎状况 边坡内岩层破碎带分布 及变化、发展情况 较明确的边坡；放射形主要适用于变形范围和主滑方向不十分明确的边坡。 滑坡监测点宜均匀地 布设在滑动量较大、滑动速度较快的轴线方向和滑坡前 沿区，滑坡范围内和范围外较为稳定的部位也应布设少量的监测点。 高边坡稳定监测点宜呈断面形式均匀地布设在不同的高程面上。 裂缝监测点应选择有一定代表性的位置，布设在裂缝的两侧。 （ 1）表面变形监测 圈定监控范围 选择整个土边坡的表面为监控范围 选择监控网 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，测线十字型布置时，深部位移监测孔通常布设在主滑方向上；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，测线放射型布置时，在不同方向交叉布置深部位移监测孔。 本边坡中存在四组结构面，据地勘资料表明，切坡线只与裂隙 20 7585倾向一致，属于不稳定结构，岩体自身破裂角为 所以边坡稳定性受岩体自身强度控制，边坡失稳的部分也处于岩体破裂线之上，如上图中切坡线之上，即滑动面也只会出现在上方 ，滑动方向向下。固选择十字形布设。 布置监测点 变形监测网的网点，宜分为基准点、工作基点和变形观测点。其布设应符合下 列要求： 基准点，应选在变形影响区域之外稳固可靠的位置。每个工程至少应有 3 个基准点。大型的工程项目，其水平位移基准点应采用带有强制归心装置的观测墩，垂直位移基准点宜采用双金属标或钢管标。 工作基点，应选在比较稳定且方便使用的位置。设立在大型工程施工区域内的水平位移监测工作基点宜采用带有强制归心装置的观测墩，垂直位移监测工作基点可采用钢管标。对通视条件较好 的小型工程，可不设立工作基点，在基准点上直接测定变形观测点。 变形观测点，应设立在能反映监测体变形特征的位置或监测断面上，监测断面一般分为：关键断面、重要断面和一般断面。需要时，还应埋设一定数量的应力、应变传感器。 单个滑坡体的变形观测点不宜少于 3 点 该工程通视条件较好，只需选择基准点和变形观测点 该工程的测点设置如下图 (2)裂缝及接缝观测 监测要求 对已建坝的表面 裂缝（非干缩、冰冻缝），凡缝宽大于 5长大于 5深大于 2向缝，都必须进行监测。 该工程 该边坡长约 120m，边坡高约 7 40m，为岩土混合边坡 ， 上部填土边坡高约 m，坡体主要为杂填土。在泥岩与砂岩间存在约 2m 宽的近似水平的软弱夹层的情况 。 场地范围内主要存在有四组裂隙 述的条件均不符合监测要求，因此该工程不需要做裂缝机接缝观测。 (3)内部变形观测 （ 分层竖向位移、分层水平位移、界面位移 及深层应变观测） (3)观测布置的要求如下： 观测断面应布置在最大横断面及其他特征断面（原河床、合龙段、地质及地形复杂段、结构及施工薄弱段等）上，一般可设 1 3个断面。 每个观测断面上可布设 1 3条观测垂线，其中一条宜布设在坝轴线附近。观测垂线的布置应尽量形成纵向观测断面。 观测垂线上测点的间距，应根据坝高、结构形式、 坝料特性及施工方法与质量等而定，一般 2 10m。一条观测垂线上的测点，一般宜 3 15个。最下一个测点应置于坝基表面，以兼测坝基的沉降量。 水管式沉降仪的测点，一般沿坝高横向水平布置三排，分别在 1/3、 1/2及 2/3坝高处。对软基及深厚覆盖层的坝基表面，还应布设一排测点。一般每排设测点2 5个，测点的分布应尽量形成观测垂线。 分层水平位移的观测布置与分层竖向位移观测相同。观测断面可布 置在最大断面及两坝端受拉区，一般可设个断面。观测垂线一般布设在坝轴线或坝肩附近，或其他需要测定的部位。 测点的间距，对于活动式测斜仪为 于固定式测斜仪，可参考分层竖向位移观测点间距，并宜结合布设。 引张线式水平位移计的埋设，可参考水管式沉降计，并应结合布置。 交界及土坝与混凝土建筑物连接处，测 定界面上两种介质相对的法向及切向位移。 深层应变观测测点，通常布设在两坝端受拉区，上、下游坝肩受拉区以及斜墙、心墙的受拉区和最大横断面上。 （ 4） 边坡地下水位监测 孔隙水压计安装前检验：首先，仔细阅读孔隙水压计与测试仪说明书，了解孔隙水压计具体参数，熟悉频率读数仪使用操作；再将孔隙水压计与测试仪连接，按测试仪“开 /关”键开机进行测量，检测孔隙水压计是否工作正常；检查安装杆、安装杆等径接头、安装套筒是否齐全。检查传感器数量及导线长度是否正确，以 确定传感器在运输过程中是否损坏。安装时间确定：一般原地面上部填筑垫层300理好场地后，选择无雨、雪天气进行钻孔预埋安装。布点：根据设计方案进行测量，确定好孔隙水压计安装孔位。每孔间隔埋设 2个观测断面孔隙水压计一般需分 4 测方法 表 5测方法一览表 监测内容 主要监测方法 主要监测仪器 监测方法的特点 地表监测 大地测量法 、 近景摄影法 、 测缝法 经纬仪、水准仪、 精度高、速度快，自动化程度高，易操作，省人力， 可跟踪自动连续观测，监测信息量大 地下监测 测斜法 、 测缝法 、重锤法、沉降法 钻孔倾斜仪、倾斜计 、 多点位移计、 坐标仪、 静力水准仪、水管倾斜仪等 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 水文监测 观测地下水 位 观测孔隙水压 水位自动记录仪 孔隙水压计 钻孔渗压计 精度高， 可连续观测，直观、可靠； 环境监测 测降雨量 测地温 地震监测 雨量计、 雨量报警器 、地震监测仪 精度高， 可连续观测，直观、可靠； 应变应力监测 应变量测法 管式应 变计、多点位移计、滑动测微计 精度高，易保护， 测读直观、可靠；使用方便，量测仪器便于携带； 根据监测设备的不同，可以分为以下五大类：简易监测法、设站监测法 、仪表监测法 、远程监测法。 (1)简易监测法 采用简易工具和装置，监测和记录边坡地表的裂缝、鼓胀、沉降、坍塌以及地下水位、地温等变化情况，同时记录监测的时间和监测点的位置、变形形态等信息。 在边坡体关键裂缝处埋设骑缝式简易监测桩； 在房屋、挡土墙、浆砌块石沟等建（构）筑物的裂缝处设置玻璃条、水泥砂浆片、纸片等； 在陡坎、陡壁软弱夹层出露处埋设简 易监测桩，采用标尺等长度量具进行测量； 在岩石、陡壁裂缝处刻槽进行监测。 （ a） 设桩监测 （ b）设片监测 （ c）设尺监测 （ d）刻槽监测 (2)设站监测法 玻璃条、水泥砂浆片、纸片等；在陡坎、陡壁软弱夹层出露处埋设简易监测桩，采用标尺等长度量具进行测量； 在岩石、陡壁裂缝处刻槽进行监测。 在变形区外稳 定的控制点上安置监测仪器，对边坡体上选埋的变形监测点进行定期监测，获得监测点的变形信息。 为了保证变形监测成果的正确可靠，控制点作为监测基准，其稳定性应该首先得到保证，因为边坡的监测周期一般较长，因此应该定期地对控制网点进行观测，分析和评判其稳定状况。 地表水平位移监测可以采用极坐标法、测角前方交会法、测边前方交会法、边角前方交会法、视准线法等方法。 近景摄影测量法在地表水平位移监测中也有较多的应用； (3)仪表监测法 采用精密仪表监测 边坡地表及深层的位移、沉降及倾斜、裂缝相对变化、地声、应力应变和环境因素等。 按采用的仪表可分为机械式仪表监测法（简称机测法）和电子仪表监测法（简称电测法），两种方法都具有仪器便于携带、监测精度高、测程可调、监测成果直观等优点，适用于边坡变形的中、长期监测。 电测法一般采用二次仪表监测，将电子元件制作的传感器埋设于边坡变形部位， 多点位移计示意图 通过电子仪表测读，并将电信号转换成测读数据。 电测法技术先进，仪表灵敏度高，监测内容广，但受环境的影响较 大，因此，在选用电测仪表时要结合具体的监测环境，保证监测仪表的长期稳定性和监测成果的可靠性。 (4)远程监测法 利用电子仪表或 行边坡的变形监测，能实现变形监测的全天候和连续化，实现变形监测数据的自动采集、存储、显示、打印，实现变形监测数据处理的自动化。 远程监测也还存在一些问题需要研究和解决，如仪器仪表在野外恶劣环境下的稳定性和保护方法、传感器的质量、数据通讯和传输的方法及其可靠性、仪器仪表的费用投入等。 场监测及数据采集 边坡工程监测内容较多，监测前应根据不同的监测内容，设计各种不同 的外业记录表格； 记录表格的设计以记录和数据处理的方便为原则； 监测人员应在表格中记录监测中出现的或观察到的异常情况； 为表明原始成果的真实性，记录表格中的原始数据不得随意更改，必须更改时，应加以说明。 外业观测完成后，应及时分类整理和检查外业观测资料，进行观测值的平均值等有关计算。 外业观测成果应尽快进行计算处理，求得未知数的最或是值及其变形量、变形速率等，编制监测日报表或当期的监测技术报告，并尽快提交有关部门。 日报表中不但要体现当期的监测结果，还要体现当期与以往相关成果的关系，方便其他单位或人员更直观地理解和把握。 (1)钢筋计 (锚杆应力 )数据采集和整理 沿监测锚杆布置的钢筋计与锚杆由螺口连接。连接前、后各测读一次 ,以确保连接过程中钢筋计完好。监测锚杆安装到位后 24小时后测读钢筋计初值 ,同时按设计要求进行后期监测。现场实时温度由较高灵敏度的温度计记录 ,温度计安放在能反映边坡附近大气温度的室外固定地点 ,数据采集前记录大气温度值。 (2)锚索计数据采集和整理 锚索测力计的安装与施工同步进行 ,测力计安装在外锚板的上部。针对本工程监测设计采用的多点位移计的锚头是灌浆固 定式的锚头 ,应待仪器安装灌浆后24 小时内开始监测初始读数 ,然后每天监测一次。在施工期间 ,每 监测一次 ,或根据变化速率调整监测频率 ;放炮开挖前后各监测一次 ;运行期间 7监测一次 ;如果遇到特殊情况 ,应视具体情况酌情增加监测的频度。 (3)混凝土应变计、剪力筋数据采集和整理 混凝土应变计采用薄壁圆管结构 ,以钢弦作为传感器 ,元件测得的数据是钢弦频率 ,须对其作处理以得到混凝土发生的应变 (应力 )的变化。当混凝土发生应变 (或应力 )变化时 ,埋设在混凝土中的应变计同时产生变化 ,根据应变的大小而输出不同的频 率。根据它的输出频率 ,便可以计算出混凝土发生的应变 (或应力 )变化。 框架梁混凝土变形监测采用埋入式应变传感器 ,它可以准确的反映出框架梁内部的应力变化 ,满足研究工作的要求。混凝土应变计广泛地用于岩土体及混凝土结构的应力应变监测中。将其安装在结构的潜在应力变化区域 ,可对结构的应变进行长期监测 ,特别是钢弦式应变计 ,电缆的长度和绝缘情况沿有严格要求 ,运输和安装时不易损坏 ,在环境恶劣的条件下 ,应用十分广泛。混凝土应变计与剪力筋绑扎或焊接就位 ,在浇注混凝土前开始读数 ,作为计算初始值 ,框架梁每天监测一次 ,达到初始 稳定后正式开始监测读数 ;在施工期间 ,每 3监测一次 ,或根据变化速率调整监测频率 ;放炮开挖前后各监测一次 ;运行期间 7监测一次 ;如果遇到特殊情况 ,应视具体情况酌情增加监测的频度。 测频率与周期 不同的边坡工程，由于边坡类型、规模、所处阶段以及边坡变形速率等不同，其监测期限和频率不尽相同。 施工阶段的边坡监测贯穿边坡施工的全过程，即从边坡开挖或爆破前进行第一次监测，直到整个边坡结构施工和表面处理完成，还要视变形情况适当延长，边坡规模越大，施工时间越长，监测期限就越长。 监测频率受施工进度、 滑坡的活跃程度及季节变化等多种因素影响；岩石边坡在施工初期及大规模爆破阶段，一般以监测爆破振动为主，该阶段的监测频率一般结合爆破工程而定。 在爆破完成后，以地表和地下位移监测为主，初测时一般 1天监测 1次或 2天监测 1次； 施工阶段 3次； 运营阶段，当变形及变形速率在控制的允许范围之内时，一般以每一个水文年为一周期，雨季可半个月或 1个月监测 1次，旱季可 2个月左右监测 1次； 对于变形量增大和变形速率加快的边坡，或遇到暴雨、地震、解冻等情况时，应加大监测频率，必要时 1天监测 1次。 理与结果 汇报 在边坡开挖和土石方爆破的强扰动下 ,坡体虽有沿坡脚向下局部或整体下滑的可能性 ,但趋势并不明显 ,边坡整体稳定。但是 ,环境因素对边坡的变形稳定有一定的影响。因雨水持续冲刷和开挖、爆破扰动等 ,顺坡向位移的绝对值增加 ;但随着雨季结束 ,下部边坡支护措施的及时跟进 ,顺坡向位移又趋于收敛为了提高边坡稳定性评价的准确性 ,有必要对所获得的监测信号进行误差分析并进行降噪处理 ,并要求在降噪时不仅仅只消除信号的噪声部分 ,还要有效的保留由边坡体内部的加速变形产生的突变表现 ,以达到实时、准确地进行边 坡稳定性评价。 传统的滤波和平滑处理的方法对于信号与噪声的频带相互分离时比较有效 ,但当信号和噪声的频带相互重叠时 ,效果则较差。小波分析作为一种新兴的数学工具 ,具有多分辨分析的特性 ,在时频两域都具有表征信号局部特征的能力 ,时间窗和频率窗都可以根据信号的具体形态动态调整。因为这些特性 ,在信号的噪声消除方面 ,小波分析已经有了广泛应用 ,因此将小波分析应用在边坡位移监测曲线的误差分析与降噪中是可能的。此处选用了小波降噪的有效方法 小波闭值法边坡水平位移监测数据进行误差分析及降噪 ,目的是为边 坡监测数据处理中存在的一个重要问题提供一条新的有效的解决途径 ,也是小波分析在工程中应用的一种新尝试。 在边坡监测过程中 ,共布置了 12 根监测锚杆 ,各类锚杆钢筋计布置。安装好的钢筋计在注浆 4 小时后记录初凝值。 48 小时后记录终凝值。根据施工情况及荷载变化速率确定观测时间间隔。根据现场实测的钢筋计荷载频率读数和钢筋计标定参数计算锚秆所受荷载。荷载计算公式 : X=(f* 锚杆应力测值代表了锚杆应力传感器长度范围内的应力状态 ,从长期监测结果来看 ,各锚杆的应力特征既存在 相似性 ,又存在一定的差异。边坡中应力计区域的锚杆应力平均值为压应力 ,其余均为拉应力。事实上 ,各锚杆应力状态与锚杆所处具体位置的地质条件、工程及施工条件等密切相关 ,锚杆应力不可一概而论。锚杆的应力历时曲线总体上受三个方面因素影响 ,第一是边坡开挖卸荷 ,部分锚杆在第一时间内捕捉到了这一信息 ,但表现形式各不相同。第二是温度因素 ,温度的影响普遍存在 ,但与锚杆应力曲线可以是正相关关系 ,也可以表现为负相关关系。第三是岩体结构面时效变形 ,它主要出现在岩体存在时效变形的地段 ,一般是存在软弱结构面或结构面组合与边坡的关系有利于 产生时效变形的地段。 边坡上部分锚杆应力计区域的锚杆应力坡体局部范围内 ,坡面和坡内岩体碎裂程度、风化程度不同 ,浅层岩体向坡外的变形比坡面的大 ,浅层岩体与坡面岩体保持相对压缩的变形态势 ,这种变形使岩体内的锚杆也处于受压状态 ,由此可见 ,边坡锚杆并不一定都受拉 ,陡倾软弱结构面相对较大的变形可以导致其外侧锚杆受压。多数锚杆总体上受拉 ,但拉应力很小 ,表现形式各异 ,而且在后期均稳定在一定范围内变化。一方面说明多数锚杆所处块体均存在向边坡临空方向的位移 ,使锚杆被动受拉 ;另一方面说明边坡浅层岩体的位移已经趋于收敛 ,边坡变形已明显趋于稳定。 部分锚杆应力测值或全部或在某一时段表现出与温度变化存在的内锚杆应力与温度呈正相关关系可以出现在如下两种情形 :一是岩体破碎 ,温度变化时岩体变形不小于锚杆变形 ,锚杆变形不会受到周围介质的反向约束 ;二是锚杆灌浆饱和度不够或浆体方面的原因 ,岩体对锚杆起不到相对约束的作用 ,锚杆可以随温度自由变形而呈正相关关系。反过来 ,锚杆应力测值与温度负相关关系代表了岩体的温度变形小于锚杆且质量良好 ,岩体对锚杆的温度变形有约束作用。部分锚杆应力与温度不存在明显的相关关系 ,主要是因为钢筋计所处的位置比较 靠边坡岩体深处 ,坡体岩体破碎 ,热传导很小 ,温度影响深度有限 ;应力值又在一个很小的范围内波动 ,锚杆受力极小 ,表明岩体稳定性良好 ,失稳的可能性不大。 岩体时效变形对锚杆应力的影响主要表现为锚杆应力受温度影响的。同时 ,总体上呈现与时间有一定关系的变化特征。时效变形对锚杆受力状态的影响是显而易见的 ,反过来 ,锚杆应力的相应变化特征可以帮助判断岩体时效变形特征。由于应变可以明显的反应在锚杆应力变化上 ,锚杆应力对变形非常敏感。锚杆应力是否受时效变形的影响 ,主要取决于结构面的变形特征和实施的加固措施是否能有效地控制 结构面的时效变形。在灌浆初凝后的很短时间内 ,由于混凝土水化热等因素影响 ,大多数锚杆应力监测值为正 ,锚杆受拉。其后受温度、水泥砂浆逐渐凝固以及在锚杆埋设后边坡持续向临空方向位移等综合作用 ,多数锚杆被动持续受拉 ,拉应力量值大多低于 15后期均稳定在一定范围内变化。一方面 ,绝大多数的钢筋计应力时效特征不明显 ,说明锚杆所处块体的边坡浅层和坡面变形不大 ,而且不存在持续的时效变形 ,边坡总体稳定 ;另一方面 ,坡岩石的线膨胀系数均比锚杆应力传感器的线膨胀系数小 ,由锚杆的应力测值与温度的相关关系 ,可以得出