边坡工程监测的内容和方法

边坡工程监测的内容和方法边坡工程监测的内容和方法 监 测 内 容 主要监测方法主要监测仪器监测方法的特点适用性评价 经纬仪 水准仪 测距仪 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 适应于不同变形阶段的位移 监测 受地形通视和气候条 件影响 不能连续观测 大地测量法 三角交会法 几何水准法 小角法 测距 法 视准线法 全站式速测仪 电子经纬仪等 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 适应于不同变形阶段的位移 监测 受地形通视条件的限 制适应于变形速率较大的滑 坡水平位移及危岩陡壁裂缝 变化监测 受气候条件影响 较大 近景摄影法陆摄经纬仪等 监测信息量大 省人力 投入快 安全 但精度相 对较低 适应于变形速率较大的边坡 水平位移及危岩陡壁裂缝变 化监测 受气候条件影响较 大 GPS 法GPS 接收机 精度高投入快 易操作 可全天候观测 不受地形 通视条件限制 目前成本 较高 发展前景可观 适应于边坡体不同变形阶段 地表三维位移监测 地 表 变 形 测缝法 人工测 缝法 自动缝 法 钢卷尺 游标 卡尺 裂缝量 测仪 伸缩自 记仪 测缝仪 位移计等 人工 自记测缝法投入快 精度高 测程可调 方法 简易直观 资料可靠 遥 测法自动化程度高 可全 天候观测 安全 速度快 省人力 可自动采集 存 储 打印和显示观测值 资料需要用其它监测方法 校核后使用 人工 自记测缝法适应于裂 缝量测岩土体张开 闭合 位错 升降变化的监测 测斜法 钻孔测 斜法 竖井 钻孔倾斜仪 多点倒锤仪 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 主要适应于边坡体变形初期 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 位错计等 精度较高 易保护 投入 慢 成本高 仪器 传感 器易受地下浸湿 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 多因仪器性能 量程所限 主要适应于初期变形阶段 黄土地区公路高边坡防护技术 一 研究背景 中国黄土分布面积约为 63 1 万 km2 约占国土面积 6 6 主要分布在北纬 33 47 东经 75 127 之间 西部地区黄土分布面积约 27 5 万 km2 占中国黄土 总面积的 43 7 占西部地区国土面积的 50 60 以上 黄土分布区 沟壑纵横 黄土冲沟及河谷区谷坡陡峻 滑坡 崩塌 滑塌 泥流等地 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 水平位错计等 适应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 仪等 测缝法 硐室 单向 双向 三向测缝仪 位移计 伸长 仪等 精度高 易保护 机测直 观 可靠 电测方便 量 测仪器便于携带 但受潮 湿 强酸 碱锈蚀等影响 适应于危岩裂缝的三向位移 X Y Z 三方向 监测和危 岩界面裂缝沿硐轴方向位移 的监测 地 声 地音量测法 声发声仪 地探测仪 可连续观测 监测信息丰 富 灵敏度高 省人力 测定的岩石微破裂声发射 信号比位移信息超前 日 适宜于岩质边坡变形的监测 及危岩加固跟踪安全监测 为预报岩石的破坏提供依据 应 变 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 主要适宜测定边坡体不同深 度的位移量和滑面 带 位 置 观测地下水 位 水位自动记录 仪 观测孔隙水压 孔隙水压计 钻孔渗压计 测泉流量 三角堰 量杯 等 水 文 测河水位水位标尺等 精度高 可连续观测 直 观 可靠 适应于坡体不同变形阶段的 监测 其成果可作基础资料 使用 测降雨量 雨量计 雨量报警器环 境 因 素 测地温 地震监测 温度记录仪等 地震检测仪 精度高 可连续观测 直 观 可靠 适应于不同类型边坡及其不 同变形阶段的监测 为边坡 工程的稳定性分析评价提供 基础资料 质灾害非常发育 给公路建设带来许多困难 而作为长大线状构造物的高速公路 在这沟 壑纵横 谷坡陡峻的鸡爪形地貌背景下 由于一系列技术条件的限制 不可避免的要进行 大量开挖 形成黄土高边坡 如 陕西省铜川 黄陵一级公路 在黄土地区路线长度 15km 因开挖路基 形成高度大于 30m 高边坡 40 余处 边坡最高达 88m 我国现行的 公路路基设计规范 中 只涉及到高度小于 30 米的路堑边坡的设计 而 大于 30 米的公路黄土高边坡设计没有规范可循 对公路黄土高边坡防护技术还处于探索阶 段 正因如此 本课题将从西部地区非饱和黄土物理力学性质 西部地区已建成公路黄土 高边坡营运现状 黄土高边坡冲刷实验 黄土高边坡可靠度概念下的优化设计 黄土高边 坡防护技术等方面展开研究 以便为西部高速公路建设中黄土高边坡设计与施工提供科学 依据 二 主要研究目标和研究内容 本项目以黄土地区重大公路工程为依托 采用 点 与 面 结合 室内试验与现场 试验相结合以及理论计算与实体工程验证相结合的技术手段 重点解决公路黄土高边坡稳 定性评价 坡型设计 边坡防护等技术难题 提出一套适合黄土高边坡的稳定性分析 设 计和防护方法 从而大大提高公路黄土高边坡设计与防护的科学性与经济性 改善公路沿 线的生态环境 本项目的主要研究内容包括 公路黄土高边坡地质结构模型研究 黄土土 性参数统计分析研究 非饱和黄土强度实验研究 公路黄土高边坡稳定性分析研究 公路 黄土高边坡推荐设计坡型研究 公路黄土高边坡防护技术研究 公路黄土高边坡防护决策 支持系统研建 三 主要研究成果 1 基于现场调查和室内试验 总结出八类黄土高边坡地质结构模型 为黄土地区公路 高边坡稳定性分析 设计与防护提供了重要依据 2 通过直剪 控制吸力的三轴试验与先进的三轴 CT 试验 研究了非饱和黄土抗剪强 度 结构强度与基质吸力 含水量 之间的关系及原状黄土剪切过程中的细观结构损伤规 律 提出了实用的非饱和黄土抗剪强度公式和非线弹性本构模型 使非饱和黄土抗剪强度 理论研究上了一个新台阶 3 首次开展了原状黄土边坡变形破坏机理的离心模拟试验研究 结合 CAT 数值模拟 分析 提出了黄土高边坡的变形破坏模式 得出黄土边坡起始剪切破坏发生于坡高 1 3 处 边坡中下部设置大平台是保持黄土高边坡稳定的关键 对阶梯形黄土高边坡的稳定性评价 宜采用裂隙圆弧法 降雨入渗对边坡的整体稳定性影响不大等重要结论 4 提出 宽台陡坡 的设计理念 针对不同地区公路黄土高边坡给出坡型设计推荐方 案 填补了现行公路路基设计规范中有关黄土高边坡设计空白 5 制定出黄土边坡防护的设计原则与评价准则 对黄土边坡植物防护机理 草种选择 与综合防护技术进行系统研究 提出了平台植树 土工格室和绿化防护板等新型生态防护 技术 总结出黄土地区公路高边坡综合防护方案 6 基于 GIS 开发平台 建立了黄土高边坡基础信息数据库和专业评价模型库 通过 系统集成 实现了信息的可视化提取 边坡稳定性评价和基于 模糊综合评判 的边坡防 护决策分析等功能 四 推广及应用 从推广的角度出发 课题组编制了黄土地区高边坡防护技术指南 加强媒体的宣传报 道 对现行技术规范存在的技术缺陷进行完善 并在有关管理 设计 施工等部门的协调 下 对研究成果进行推广 项目研究成果在黄延 阎禹高速公路等黄土高边坡的设计中得到全面应用 并已在陕 西省黄土地区公路建设中推广应用 取得了显著的经济效益和社会效益 1 本课题提出的 宽台陡坡 设计理念 在黄陵 延安高速公路 43 处黄土高边坡 设计中得到全面应用 并在施工过程中对个别边坡根据现场调查和分析计算结果 及时调 整了设计方案 保证了工程建设的顺利进行 2 本课题提出的黄土高边坡坡型设计推荐方案 已经被陕西省交通厅采