工学第9章边坡监测课件

1、变形监测与变形分析第九章边坡工程监测2022/8/201淮 海 工 学 院第1页，共43页。主要内容概述监测内容与方法监测技术设计监测数据整理与分析边坡监测实例第九章边坡工程监测2022/8/202淮 海 工 学 院第2页，共43页。1概述变形监测与变形分析第九章边坡工程监测 在各个建设领域如水利、能源、矿山、交通等各个部门中，出现了大量的大型边坡工程，如：特大型水库库区边坡的稳定性预报、大坝的坝基的监测、露采矿山的边坡工程的稳定性、江河的河岸码头稳定性监测等。 2022/8/203淮 海 工 学 院第3页，共43页。监测目的（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，为业

2、主、施工方及监理提供预报数据。（2）通过监测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，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滑坡和加固处理后的滑坡进行监测，其监测结果是检验崩塌、滑坡分析评价及滑坡治理工程效果的尺度。（4）为进行有关位移反分析及数值模拟计算提供参数。 第1节概述2022/8/204淮 海 工 学 院第4页，共43页。2监测内容与方法 变形监测与变形分析第九章边坡工程监测2022/8/205淮 海 工 学 院第5页，共43页。监测对象地表变形。包括边坡地表的二维或三维位移、危岩陡壁裂缝等；地下变形。包括边坡地下的

3、二维或三维位移、危岩界面裂缝等；物理参数。包括应力应变和地声变化等；水文变化。包括河或库水位、地下水位、孔隙水压力、泉流量、水温等；环境因素，包括降雨量、地温、地震等。第2节监测内容与方法2022/8/206淮 海 工 学 院第6页，共43页。序号监测内容监测方法监测仪器和仪表1地表位移、裂缝前方交会法、视准线法、水准法、测距三角高程法等经纬仪、水准仪、全站仪、自动全站仪等近景摄影测量法陆摄经纬仪等测缝法游标卡尺、测缝仪、伸缩自记仪等GPS法GPS接收机等2地下位移、裂缝测斜法测斜仪、多点倒锤仪、倾斜计等沉降法下沉仪、收敛仪、水准仪等重锤法重锤、坐标仪、水平位错计等测缝法三向测缝仪、位移计、伸

4、长仪等3地声量测法声发射仪、地震仪等4应变应变计量测法管式应变计、位移计、滑动测微计等5地下水位水位自记仪法地下水位自记仪等孔隙水压力压力计量测法孔隙水压力计等河、库水位量测法水位标尺等泉流量量测法三角堰、量杯等6降雨量雨量计法雨量计、雨量报警器等地温记录仪法温度记录仪等地震地震仪法地震仪等边坡工程施工监测的内容第2节监测内容与方法2022/8/207淮 海 工 学 院第7页，共43页。监测方法我国目前的边坡监测方法，已由过去利用人工皮尺等简易工具的方法过渡到仪器仪表监测，并向自动化、高精度和远程监测发展。主要监测方法有：简易监测法、设站监测法 、仪表监测法 、远程监测法 等。第2节监测内容与

5、方法2022/8/208淮 海 工 学 院第8页，共43页。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。第2节监测内容与方法2022/8/209淮 海 工 学 院第9页，共43页。（a）设桩监测 （b）设片监测（c）设尺监测 （d）刻槽监测简易监测工具和装置第2节监测内

6、容与方法2022/8/2010淮 海 工 学 院第10页，共43页。设站监测法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；GPS已经在许多重要工程的变形监测中得到应用第2节监测内容与方法2022/8/2011淮 海 工 学 院第11

7、页，共43页。仪表监测法（1）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，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。第2节监测内容与方法2022/8/

8、2012淮 海 工 学 院第12页，共43页。地表和地下位移监测的仪器仪表主要有：多点位移计、收敛计、测缝计、沉降仪等。地下倾斜监测仪器主要有钻孔倾斜仪（活动式和固定式）、倾斜计、T字形倾斜仪、杆式倾斜仪及倒垂线五种。 地下应力监测仪器主要有压应力计和锚索锚杆测力计等。 环境因素监测仪器主要有雨量计、地下水位自记仪、孔隙水应力计、温度记录仪等，还有用于施工期间振动测量的测振仪器，由于仪器种类较多，一般根据实际监测工程的需要自制或选用。仪表监测法（2）第2节监测内容与方法2022/8/2013淮 海 工 学 院第13页，共43页。（a）多点钢丝型 （b）岩石锚杆型1-钻孔，2-砂浆，3-岩石锚杆

9、，4-钢管，5-端盖，6-黄铜塞，7-接头，8-测微表多点位移计示意图第2节监测内容与方法2022/8/2014淮 海 工 学 院第14页，共43页。倾斜计示意图第2节监测内容与方法2022/8/2015淮 海 工 学 院第15页，共43页。倒垂线结构示意图第2节监测内容与方法2022/8/2016淮 海 工 学 院第16页，共43页。水压计埋设示意图第2节监测内容与方法2022/8/2017淮 海 工 学 院第17页，共43页。远程监测法利用电子仪表或GPS进行边坡的变形监测，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

10、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。第2节监测内容与方法2022/8/2018淮 海 工 学 院第18页，共43页。3监测技术设计变形监测与变形分析第九章边坡工程监测2022/8/2019淮 海 工 学 院第19页，共43页。技术设计前的准备工作（1）通过个人接触和会议等形式，与建设单位、设计单位、施工单位、监理单位进行沟通和协调，听取他们对边坡监测的意见和要求。（2）收集与边坡工程有关的资料，如施工区地形图、工程地质勘察报告、边坡工程设计图、边坡变形控制指标、边坡工程施工组织设计等，

11、并组织监测人员进行认真分析和研究。（3）现场踏勘和调查，掌握监测区的地形和地质特征，分析危岩可能的崩滑位置和边坡可能的滑动方向，根据监测内容考虑监测点的布置和确定监测方法等系列问题。第3节监测技术设计2022/8/2020淮 海 工 学 院第20页，共43页。监测方案的优化工作 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，仪器监测和宏观监测相结合，人工直接监测和自动监测相结合。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，统筹考虑安排。在监测内容方面，应根据工况与边坡的空间形态，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

12、；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，应结合边坡工程的监测项目、设计要求、监测方法、监测部位等要素，参考现有的有关技术规范和规程。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。参数监测相结合。第3节监测技术设计2022/8/2021淮 海 工 学 院第21页，共43页。方法测角前方交会测边前方交会边角前方交会点位中误差(mm)测角中误差（）交会边长（m）交会角（）测距中误差（mm）交会边长（m）交会角（）测角中误差（）测距中误差(mm)交会边长（m）交会角（）31.01.820030-120250070-110

13、1.8250040-14060-12051.82.525060-120350060-1202.5370040-140注：要求有多余观测。前方交会法进行滑坡、高边坡监测的技术要求第3节监测技术设计2022/8/2022淮 海 工 学 院第22页，共43页。监测对象监测项目位移量中误差（mm）备注平面高程施工期外部变形滑坡监测55相对于工作基点高边坡稳定监测355相对于工作基点裂缝3相对于观测线建筑物永久变形滑坡监测0.533相对于工作基点高边坡稳定监测0.533相对于工作基点裂缝1相对于观测线滑坡、高边坡变形监测的精度第3节监测技术设计2022/8/2023淮 海 工 学 院第23页，共43页。

14、外部变形监测点的选埋首先应确定边坡体变形监测的范围，在该范围中确定边坡体的主要滑动方向，按变形范围和主要滑动方向确定测线，再按测线选择测点的位置。测线可以采用十字形或放射形等。十字形主要适用于变形范围和主滑方向比较明确的边坡；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。第3节监测技术设计2022/8/2024淮 海 工 学 院第24页，共43页。（a）十

15、字形布设 （b）放射形布设 测站 照准点 监测点测线布设示意图第3节监测技术设计2022/8/2025淮 海 工 学 院第25页，共43页。监测期限和频率（1）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；第3节监测技术设计2022/8/2026淮 海 工 学 院第26页，共43页。岩石边坡在施工初期及大规模爆

16、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37天监测1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。监测期限和频率（2）第3节监测技术设计2022/8/2027淮 海 工 学 院第27页，共43页。预警值和报警制度预警值的确定原则上是参照现行规范和规程的规定值、设计预估值和经验类比值，从变

17、形总量和变形速率两方面加以控制，但现行规范和规程的规定值很少。每次监测时，密切观察滑前出现的征兆，监测后应及时整理有关数据，绘制监测点的滑动曲线，当发现变形异常时，应结合其它监测资料进行综合分析，必要时及时报警。报警可以采用在监测报表上做报警记号、口头报警、书面报告报警相结合的形式。第3节监测技术设计2022/8/2028淮 海 工 学 院第28页，共43页。4监测数据整理与分析变形监测与变形分析第九章边坡工程监测2022/8/2029淮 海 工 学 院第29页，共43页。监测数据整理（1）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

18、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。第4节监测数据整理与分析2022/8/2030淮 海 工 学 院第30页，共43页。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。 监测数据整理（2）第4节监测数据整理与分析

19、2022/8/2031淮 海 工 学 院第31页，共43页。首期观测时间：. 上期观测时间：. 本期观测时间：.测点部位X方向Y方向备注桩号 马道本次位移（mm）位移速率（mm/d）累积位移（mm）本次位移（mm）位移速率（mm/d）累积位移（mm）TP/B1GP44+786 122TP/B2GP44+836 122注：1. 本次位移=上期坐标-本期坐标；位移速率=本次位移/间隔天数；累积位移=首期坐标-本期坐标。2. 位移X方向向下游为“+”，Y方向向临时船闸中心方向为“+”。3. 位移速率预警值为mm/d，累积位移为mm，“红色”表示超过预警值。边坡表层水平位移监测报表第4节监测数据整理与

20、分析2022/8/2032淮 海 工 学 院第32页，共43页。地表位移矢量图第4节监测数据整理与分析2022/8/2033淮 海 工 学 院第33页，共43页。总结报告内容（1）工程概况；（2）监测内容和控制指标；（3）监测点布置与埋设方法；（4）监测仪器仪表、监测方法；（5）数据处理方法、监测精度；（6）监测周期与频率；（7）各项监测成果汇总表；（8）结合各项监测结果和有关图件进行变形分析；（9）结论与建议。 第4节监测数据整理与分析2022/8/2034淮 海 工 学 院第34页，共43页。监测结果分析 总结阶段性的累积位移、平均位移速率，指出超过累积位移和位移速率预警值的监测点点名、部

21、位和时段；绘制位移矢量图和位移随时间、深度、水位等的变化曲线，根据位移矢量图描述累积位移的方向，根据变化曲线描述位移的变化过程和变化趋势；描述位移与影响因素之间的关系，总结出一定的特点和规律，得出一定的结论，提出一些对施工具有一定指导意义的建议和意见。结合监测资料进行有关反分析和对数值计算方法进行验证；建立回归分析模型或其它数学模型对变形进行超前预报。 第4节监测数据整理与分析2022/8/2035淮 海 工 学 院第35页，共43页。5边坡监测实例 变形监测与变形分析第九章边坡工程监测2022/8/2036淮 海 工 学 院第36页，共43页。工程概况（1）某大型水利枢纽工程由大坝、水电站和

22、通航建筑物等组成，具有防洪、发电和航运等综合功能。大坝为混凝土重力坝，发电厂房安装有多台水轮发电机组，通航建筑主要为永久船闸、升船机及临时船闸。永久船闸为双线连续五级船闸，可通行万吨级船队，升船机及临时船闸为单线一级垂直升船机和船闸，可通行3000吨级轮船。 第5节边坡监测实例2022/8/2037淮 海 工 学 院第37页，共43页。升船机及临时船闸两侧为人工开挖的高边坡，高边坡为花岗斑岩，在高边坡的临空面上有众多的楔形体，这些楔形体的稳定性取决于相应结构面的产状，不利结构面的组合所形成的楔形体是边坡局部失稳的一大隐患。升船机北侧最大开挖边坡高140m，临时船闸南侧最大开挖边坡高86m，其边坡规模是少见的。对于这种深开挖和大面积卸荷的人工岩石高边坡，其稳定性是所有相关工程技术人员关心的重点问题。工程概况（2）第5节边坡监测实例2022/8/2038淮 海 工 学 院第38页，共43页。监测内容表层岩体水平位移和垂直位移；深层水平位移和垂直位移；马道上出露的断层和裂缝；边坡裂缝浅水位和地下水位