7 边坡工程监测





7.1 边坡监测的目的和意义 7.2 边坡监测的内容和方法及仪器选型 7.3 边坡变形监测 7.4 边坡应力监测 7.5 边坡地下水监测 7.6 边坡工程监测实例 思考题
※ 7.1 边坡监测的目的和意义
边坡岩土体往往呈现出非均质性与各向异性特性，在 开挖、堆载、降雨、河流冲刷、库水位升降与地震等外部 荷载作用下很容易进入局部或瞬态大变形乃至失稳滑动。 我国每年由于岩土体失稳而引发的大小滑坡数百万次，由 此造成的经济损失高达100～200 亿元，因暴雨、地震等引 发的各类滑坡灾害至上世纪90年代累计死亡超过10万人。 因此，对于边坡工程特别是大型复杂边坡，除了进行常规 的工程地质调查、测绘、勘探、试验和稳定性评价外，尚 应及时有效地开展边坡工程的动态监测，预测边坡失稳的 可能性和滑坡的危险性，并提出相应的防灾减灾措施，对 于确保国民经济发展与保障人民群众生命财产安全具有重 大意义。 边坡工程主要应用在交通、建筑、水利和矿山等各个 建设领域中。
变形井观测
剪切带
二、 应变管监测
应变管是将电阻应变片粘贴于硬质聚氯 乙烯管或金属管上，埋入钻孔中，管外充填 密实，管随滑坡位移而变形，电阻应变片的 电阻值也跟着变化，由此分析判断出地下位 移和滑动面的位置。 优点：操作容易，造价低，测定仪器不 复杂。用该方法的关键是贴片工艺和防潮， 在孔中有水时使用寿命有限。 缺点：不易直接测出位移值。日本最早 将应变管用于监测滑坡的地下位移和滑动面 位置。
☻ 简易观测法
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。 简易观测法对于发生病害的边坡进行观测 较为适合
边（滑）坡监测项目选择
序号 监测项目 人工边坡 施工期 运行期 前期 天然滑坡 整治期 整治后
1
2
大地测量水平变形
大地测量垂直变形
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3
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
正垂倒垂线
表面倾斜 地表裂缝 钻孔深部位移 爆破影响监测 渗流渗压监测 雨量监测 水位监测 松动范围监测 加固效果监测 巡视检查
（3）、动态长期监测在防治工程竣工后，对边
坡体进行动态跟踪，了解边坡体稳定性变化特征、长期监 测主要对一类边坡防治工程进行。
在实际工作中边坡监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，通常对 于一类边坡防治工程，建立地表和深部相结合的综 合立体监测网，并与长期监测相结合；对于二类边 坡防治工程，在施工期间建立安全监测和防治效果 监测点，同时建立以群测为主的长期监测点；对于 三类边坡防治工程，建立群测为主的简易长期监测 点。
测量装置主要有：简易装置、地面 伸长计、钢绳伸长计等
简易装置是指在边坡表面上观测岩 体移动的简单的测量工具，一般不需要 特殊的仪器设备，可以在位移地点进行 观测，直接找出量测数据或经过简单计 算后得出测量的结果。
7.3.4 边坡深部位移和滑动面监测
一、 简单地下位移监测 （1）塑料管钢棒观测法 （2）变形井监测 （3）剪切带
边坡工程的监测的主要目使用过程中边坡的稳定程度，并做 出有关预报，为崩塌、滑坡的正确分析评价、预测预报及 治理工程等，提供可靠的资料和科学依据。 2、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，通过监测 可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边坡和加固处理后的滑坡，监 测结果也是检验崩塌、滑坡分析评价及滑坡处理工程效果 的尺度。 4、为进行有关位移分析及数值模拟计算提供参数。
摄影测量精度主要取决于y距（又称纵距）及摄 影经纬仪的焦距。一般来说 ，纵距越小，精度越高， 焦距越长，精度越高。
3)、测量机器人监测系统
机器人监测系统，具有自动识别目 标的ATR（Automatic Target Recognition） 功能，能自动搜索、照准目标，实现角 度、距离的全自动化测量，从而改进传 统的变形监测方法、完善传统的变形监 测理论、减轻劳动工作强度等。
7.2.3 边坡监测项目的选定及仪器的选型
7.2.3.1 监测项目的选定
边坡监测项目及其适用范围： （1）大地测量水平变形、垂直变形监测对边坡和滑坡及其不同阶 段都可适用。 （2）正、倒垂线法一般只适用于重大的人工边坡工程。 （3）表面倾斜监测一般适合于边坡施工期和滑坡整治期监测。 （4）地表裂缝包括断层、裂缝、层面的监测等。 （5）钻孔深部位移监测，包括测水平位移的钻孔测斜仪法和测孔 轴向位移的多点位移计法，对边坡和滑坡及其不同阶段都可适用。 （6）爆破影响监测。 （7）渗流渗压监测，是边（滑）坡重要监测项目。 （8）雨量与江河水位监测 （9）松动范围监测。 （10）加固效果监测。 （11）巡视检查。
※ 7.3 边坡变形监测
7.3.1地面变形监测 地面变形监测是边坡监测中的常规监测项目，通常应 用的仪器有两类： 一是大地测量（精度高的）仪器，如红外仪、经 纬仪、水准仪、全站仪、GPS等， 二是专门用于边坡变形监测的设备，如裂缝计、 钢带和标桩、地面位移伸长计和全自动无线边坡监测 系统、光纤应变监测系统等。
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7.2.3.2 监测仪器的选型
一、仪器选型的原则
1）可靠、适用。 2）具有工程所要的精度、量程、直线性和重复 性。 3）施工期安全监测仪器应力求结构、安装和操 作简单，价格便宜。 4）兼顾自动化监测的需要。 5）仪器类型宜尽量单一。 6）综合比较。
一般情况下，边坡监测内容可划分为下表的各类型。
序号 1 2 3 4 监测项目 裂缝监测 位移监测 滑动面监测 地表水监测 监测内容 1. 地表裂缝监测；2. 建筑物裂缝监测 1. 地表位移监测；2. 地下位移监测 滑动面位置测定 1. 自然沟水的观测；2. 河、湖、水库水位 观测；3. 湿地观测 1. 钻孔、井水的观测；2. 泉水监测；3. 孔 隙水压力监测 降雨量、降雪量监测 滑带应力监测、建筑物受力监测
二、仪器的选择 根据检测内容的不同选择不同的仪器具体如下：
A、变形监测 经纬仪和水准仪、垂线坐标仪、表面倾斜仪、测缝计、收敛计等 B、爆破影响监测 低频仪器地震检波器等 C、渗流渗压监测 渗压计测量、量水堰 D、雨量监测 雨量监测可采用雨量计或采用附近水文站的实测资料。 E、河水位监测江河水位的监测 可采用水位自测，或向附近的水文站索取所需资料。 F、松动范围的监测 松动范围一般采用声波仪配换能器检测
设站观测法主要包括以下三种方法
（1）大地测量法 （2）近景摄影测量法 （3）GPS（全球定位系统）测量法
三种方法的优缺点比较
测量方法 大地测量法 优 缺 1）能确定边坡地表变形范围； 受到地形通视条件限制和 2）量程不受限制；3）能观测 气象条件的影响，工作量 到边坡体的绝对位移量。 大，周期长，连续观测能 力较差。 1）其周期性重复摄影方便；2） 在观测的绝对精度方面还 外业省时省力；3）可同时测定 不及某些传统的测量方法 多点在某一瞬间的空间位置， 像片资料可随时进行比较。 优点：1）观测点之间无需通视， GPS接收机价格较昂贵 选点方便；2）观测不受天气条 件的限制；3）观测点的三维坐 标可以同时测定，对于运动的 观测点能精确测出它的速度；4） 测量精度高
近景摄影测量法
GPS测量法
☻仪表观测法
仪表观测法是指用精密仪器仪表对变形斜 坡进行地表及深部的位移、倾斜（沉降）动态， 裂缝相对张、闭、沉、错变化及地声、应力应 变等物理参数与环境影响因素进行监测。电子 仪表观测的内容，基本上能实现连续观测，自 动采集、存储、打印和显示观测数据。远距离 无线传输是该方法最基本的特点，由于其自动 化程度高，可全天候连续观测，故省时、省力 和安全，是当前和今后一个时期滑坡监测发展 的方向。
光纤应变监测技术在边坡监测中的应用
BOTDR技术主要用于长距离分布 式监测如大型堤防工程、库岸边坡及大 型露天采场边坡等的监测。 FBG技术用于测点处的应变高速实 时地监测 和地震引起往复位移监测。 BOCDA技术用于距离分辨率要求更 高的工程监测。 如桥梁的监测等。
7.3.2 边坡表面裂缝量测
三、固定式钻孔测斜仪监测
从20世纪50年代开始人们就着手研制 测斜仪，通过放入钻孔中测定土体的侧向 位移，先后出现过多种形式，目前较多采 用的有三种，包括惠斯登电桥摆锤式、应 变计式与加速度计式三种，一个探头测一 个平面方向的变化，对于双轴情况采用两 个探头。
※ 7.2 边坡监测内容和方法及仪器选型
7.2.1 边坡监测的内容主要包括： （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，监测结果作为指导施工、反馈 设计的重要依据，是实施信息化施工的重要内容。
（2）、处治效果监测是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。
大地测量法网型布置图
(a) 十字形观测网
(b) 放射性观测网
(c)方格形观测网
2)、摄影测量法
摄影测量法是用地面摄影经纬仪，在不同的时 间内，对边坡进行摄影测量，适用于大面积边坡的 移动测量。
优点是：它测量的不是边坡上个别观测点的移 动，而是整个观测视野内边坡上所有点的移动。对 人员不能到达的地方也能测量。