变形监测课件之十四边坡工程监测

第14章边坡工程监测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14.1概述监测目的（1）掌握边坡变形的大小和状态，评价边坡工程的稳定性；（2）为防治滑坡及可能的滑动和蠕动变形提供技术依据；（3）为进行有关位移反分析及数值模拟计算提供各种假设和参数；（4）不断积累工程经验，提高边坡工程设计和施工的水平。14.2监测内容与方法

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。表14.1边坡工程施工监测的内容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。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。图14-1简易监测工具和装置（a）设桩监测（b）设片监测（c）设尺监测（d）刻槽监测设站监测法在变形区外稳定的的控制点上安置监监测仪器，对边坡坡体上选埋的变形形监测点进行定期期监测，获得监测测点的变形信息。。为了保证变形监测测成果的正确可靠靠，控制点作为监监测基准，其稳定定性应该首先得到到保证，因为边坡坡的监测周期一般般较长，因此应该该定期地对控制网网点进行观测，分分析和评判其稳定定状况。地表水平位移监测测可以采用极坐标标法、测角前方交交会法、测边前方方交会法、边角前前方交会法、视准准线法等方法。。近景摄影测量法在在地表水平位移监监测中也有较多的的应用；GPS已经在许多重要工工程的变形监测中中得到应用仪表监测法采用精密仪表监监测边坡地表及及深层的位移、、沉降及倾斜、、裂缝相对变化化、地声、应力力应变和环境因因素等。按采用的仪表可可分为机械式仪仪表监测法（简简称机测法）和和电子仪表监测测法（简称电测测法），两种方方法都具有仪器器便于携带、监监测精度高、测测程可调、监测测成果直观等优优点，适用于边边坡变形的中、、长期监测。电测法一般采用用二次仪表监测测，将电子元件件制作的传感器器埋设于边坡变变形部位，通过过电子仪表测读读，并将电信号号转换成测读数数据。电测法技术先进进，仪表灵敏度度高，监测内容容广，但受环境境的影响较大，，因此，在选用用电测仪表时要要结合具体的监监测环境，保证证监测仪表的长长期稳定性和监监测成果的可靠靠性。地表和地下位移移监测的仪器仪仪表主要有：多多点位移计、收收敛计、测缝计计、沉降仪等。。地下倾斜监测仪仪器主要有钻孔孔倾斜仪（活动动式和固定式））、倾斜计、T字形倾斜仪、杆杆式倾斜仪及倒倒垂线五种。地下应力监测仪仪器主要有压应应力计和锚索锚锚杆测力计等。。环境因素监测仪仪器主要有雨量量计、地下水位位自记仪、孔隙隙水应力计、温温度记录仪等，，还有用于施工工期间振动测量量的测振仪器，，由于仪器种类类较多，一般根根据实际监测工工程的需要自制制或选用。（a）多点钢丝型（（b）岩石锚杆型1-钻孔，2-砂浆，3-岩石锚杆，4-钢管，5-端盖，6-黄铜塞，7-接头，8-测微表图14-2多点位移计示意意图图14-3倾斜计示意图倒垂线结构示意意图图14-5水压计埋设示意意图远程监测法利用电子仪表或或GPS进行边坡的变形形监测，能实现现变形监测的全全天候和连续化化，实现变形监监测数据的自动动采集、存储、、显示、打印，，实现变形监测测数据处理的自自动化。远程监测也还存存在一些问题需需要研究和解决决，如仪器仪表表在野外恶劣环环境下的稳定性性和保护方法、、传感器的质量量、数据通讯和和传输的方法及及其可靠性、仪仪器仪表的费用用投入等。14.3监测技术设计技术设计前的准准备工作（1）通过个人接触触和会议等形式式，与建设单位位、设计单位、、施工单位、监监理单位进行沟沟通和协调，听听取他们对边坡坡监测的意见和和要求。（2）收集与边坡工工程有关的资料料，如施工区地地形图、工程地地质勘察报告、、边坡工程设计计图、边坡变形形控制指标、边边坡工程施工组组织设计等，并并组织监测人员员进行认真分析析和研究。（3）现场踏勘和调调查，掌握监测测区的地形和地地质特征，分析析危岩可能的崩崩滑位置和边坡坡可能的滑动方方向，根据监测测内容考虑监测测点的布置和确确定监测方法等等系列问题。监测内容和方法法的确定监测内容主要取取决于工程的设设计要求、地质质条件、规模大大小以及主管单单位的要求等；；通过对边坡地质质背景与工况的的深入了解，初初步确定边坡变变形的范围、方方向和深度；本着少而精的原原则，既要兼顾顾整体，更要突突出重点，地表表和地下监测相相结合，几何量量和有关物理参参数监测相结合合。在监测仪器的选选择方面，从经经济因素和监测测成果的可靠度度方面考虑，一一般以光学、机机械和电子设备备为先后顺序，，考虑光学、机机械和电子设备备相互结合。在确定具体的监监测技术和精度度要求时，应结结合边坡工程的的监测项目、设设计要求、监测测方法、监测部部位等要素，参参考现有的有关关技术规范和规规程。表14.2前方交会法进行行滑坡、高边坡坡监测的技术要要求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（˚）±3±1.0±1.8≤20030-120±2≤50070-110±1.8±2≤50040-14060-120±5±1.8±2.5≤25060-120±3≤50060-120±2.5±3≤70040-140注：要求有多余余观测。表14.3滑坡、高边坡变变形监测的精度度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±5±5相对于工作基点高边坡稳定监测±3~5±5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±0.5~3±3相对于工作基点高边坡稳定监测±0.5~3±3相对于工作基点裂缝±1相对于观测线外部变形监测点点的选埋首先应确定边坡坡体变形监测的的范围，在该范范围中确定边坡坡体的主要滑动动方向，按变形形范围和主要滑滑动方向确定测测线，再按测线线选择测点的位位置。测线可以采用十十字形或放射形形等。十字形主主要适用于变形形范围和主滑方方向比较明确的的边坡；放射形形主要适用于变变形范围和主滑滑方向不十分明明确的边坡。滑坡监测点宜均均匀地布设在滑滑动量较大、滑滑动速度较快的的轴线方向和滑滑坡前沿区，滑滑坡范围内和范范围外较为稳定定的部位也应布布设少量的监测测点。高边坡稳定监测测点宜呈断面形形式均匀地布设设在不同的高程程面上。裂缝监测点应选选择有一定代表表性的位置，布布设在裂缝的两两侧。（a）十字形布设（（b）放射形布设○测站×照准点●监监测点图14-6测线布设示意图图监测期限和频率率不同的边坡工程程，由于边坡类类型、规模、所所处阶段以及边边坡变形速率等等不同，其监测测期限和频率不不尽相同。施工阶段的边坡坡监测贯穿边坡坡施工的全过程程，即从边坡开开挖或爆破前进进行第一次监测测，直到整个边边坡结构施工和和表面处理完成成，还要视变形形情况适当延长长，边坡规模越越大，施工时间间越长，监测期期限就越长。监测频率受施工工进度、滑坡的的活跃程度及季季节变化等多种种因素影响；岩石边坡在施工工初期及大规模模爆破阶段，一一般以监测爆破破振动为主，该该阶段的监测频频率一般结合爆爆破工程而定。。在爆破完成后，，以地表和地下下位移监测为主主，初测时一般般1天监测1次或2天监测1次；施工阶段3~7天监测1次；运营阶段，当变变形及变形速率率在控制的允许许范围之内时，，一般以每一个个水文年为一周周期，雨季可半半个月或1个月监测1次，旱季可2个月左右监测1次；对于变形量增大大和变形速率加加快的边坡，或或遇到暴雨、地地震、解冻等情情况时，应加大大监测频率，必必要时1天监测1次。预警值和报警制制度预警值的确定原原则上是参照现现行规范和规程程的规定值、设设计预估值和经经验类比值，从从变形总量和变变形速率两方面面加以控制，但但现行规范和规规程的规定值很很少。每次监测时，密密切观察滑前出出现的征兆，监监测后应及时整整理有关数据，，绘制监测点的的滑动曲线，当当发现变形异常常时，应结合其其它监测资料进进行综合分析，，必要时及时报报警。报警可以采用在在监测报表上做做报警记号、口口头报警、书面面报告报警相结结合的形式。14.4监测数据整理与与分析监测数据整理边坡工程监测内内容较多，监测测前应根据不同同的监测内容，，设计各种不同同的外业记录表表格；记录表格的设计计以记录和数据据处理的方便为为原则；监测人员应在表表格中记录监测测中出现的或观观察到的异常情情况；为表明原始成果果的真实性，记记录表格中的原原始数据不得随随意更改，必须须更改时，应加加以说明。外业观测完成后后，应及时分类类整理和检查外外业观测资料，，进行观测值的的平均值等有关关计算。外业观测成果应应尽快进行计算算处理，求得未未知数的最或是是值及其变形量量、变形速率等等，编制监测日日报表或当期的的监测技术报告告，并尽快提交交有关部门。日报表中不但要要体现当期的监监测结果，还要要体现当期与以以往相关成果的的关系，方便其其他单位或人员员更直观地理解解和把握。表14.4边坡表层水平位移监监测报表首期观测时间：：..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+786122TP/B2GP44+836122注：1.本次位移=上期坐标-本期坐标；位移移速率=本次位移/间隔天数；累积积位移=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方向为“+”。3.位移速率预警值值为mm/d，累积位移为mm，“红色”表示示超过预警值。。图14-7地表位移矢量图图总结报告内容（1）工程概况；（2）监测内容和控控制指标；（3）监测点布置与与埋设方法；（4）监测仪器仪表表、监测方法；；（5）数据处理方法法、监测精度；；（6）监测周期与频频率；（7）各项监测成果果汇总表；（8）结合各项监测测结果和有关图图件进行变形分分析；（9）结论与建议。。监测结果分析总结阶段性的累累积位移、平均均位移速率，指指出超过累积位位移和位移速率率预警值的监测测点点名、部位位和时段；绘制位移矢量图图和位移随时间间、深度、水位位等的变化曲线线，根据位移矢矢量图描述累积积位移的方向，，根据变化曲线线描述位移的变变化过程和变化化趋势；描述位移与影响响因素之间的关关系，总结出一一定的特点和规规律，得出一定定的结论，提出出一些对施工具具有一定指导意意义的建议和意意见。结合监测资料进进行有关反分析析和对数值计算算方法进行验证证；建立回归分析模模型或其它数学学模型对变形进进行超前预报。。14.5边坡监测实例工程概况某大型水利枢纽纽工程由大坝、、水电站和通航航建筑物等组成成，具有防洪、、发电和航运等等综合功能。大坝为混凝土重重力坝，发电厂厂房安装有多台台水轮发电机组组，通航建筑主主要为永久船闸闸、升船机及临临时船闸。永久船闸为双线线连续五级船闸闸，可通行万吨吨级船队，升船船机及临时船闸闸为单线一级垂垂直升船机和船船闸，可通行3000吨级轮船。升船机及临时船船闸两侧为人工工开挖的高边坡坡，高边坡为花花岗斑岩，在高高边坡的临空面面上有众多的楔楔形体，这些楔楔形体的稳定性性取决于相应结结构面的产状，，不利结构面的的组合所形成的的楔形体是边坡坡局部失稳的一一大隐患。升船机北侧最大大开挖边坡高140m，临时船闸南侧侧最大开挖边坡坡高86m，其边坡规模是是少见的。对于这种深开挖挖和大面积卸荷荷的人工岩石高高边坡，其稳定定性是所有相关关工程技术人员员关心的重点问问题。监测内容表层岩体水平位位移和垂直位移移；深层水平位移和和垂直位移；马道上出露的断断层和裂缝；边坡裂缝浅水位位和地下水位；；锚杆应应力；；边坡松松弛范范围等等。测点埋埋设高边坡坡表层层岩体体水平平位移移监测测的测测量点点分为为基准准点、、工作作基点点、监监测点点。远离施施工区区埋设设了10个稳定定可靠靠的基基准点点；离边坡坡较近近的相相对稳稳定的的地方方埋设设了28个工作作基点点；；高边坡坡表层层岩体体垂直直位移移监测测埋设设了2个基准准点和和1个检核核基准准点，，离边边坡较较近的的相对对稳定定的地地方埋埋设了了17个工作作基点点；监测点点按断断面选选埋。。断面面选择择分3个层次次，即即关键键部位位、重重点部部位和和一般般部位位。⊙水平平位移移监测测点垂直位位移监监测点点图14-8升船机机及临临时船船闸高高边坡坡表层层岩