王永彬 安延伟

(中铁三局集团第二工程有限公司，河北 石家庄 050031)

冰雪冻害边坡监控方案研究

王永彬 安延伟

(中铁三局集团第二工程有限公司，河北 石家庄 050031)

以张家口某隧道滑坡体的综合整治为工程背景，采用地下水位监测、坡表位移监测、深部位移监测等多种监测方法对坡体进行监测。研究结果表明，抗滑桩位移不明显，边坡整体位移小于10 mm，整个滑坡体的整体位移方向为西北方向，5号钻孔下部存在一个错动体，2号与5号孔间裂缝宽度增大约4 cm。此次研究可为类似边坡监测方案的制定和防治措施优化提供帮助。

冰冻灾害,稳定性,滑坡体,边坡监控

0 引言

边坡工程是山区基础设施建设广泛涉及的工程[1，2]。为了保障边坡安全，检验边坡设计施工的可靠程度及边坡灾害治理后的稳定状态，边坡监测是必不可少的环节。但是，目前人们普遍认为对于边坡的监测就是依靠某几种监测设备监测边坡的变形，然后依据变形特征制定相关的治理方案。但实际上，边坡监测应为一个复杂的、全方位的监测系统，完善的边坡监测系统不仅涉及监测方法和设备，更要注重监测设备的精度要求，监测网的布置方法，监测时间及周期的确定，以及多种监测数据的获取和传输等诸多方面。

本文通过分析边坡体稳定性状态，制定详细且全面的监测方案，得到了冰雪灾害频发地区边坡灾害的主要特征，为类似的滑坡体的加固和灾害防治提供参考。

1 工程概况

本次研究边坡位于张家口地区，区域地貌包括山地、丘陵、高原和沙地等多种类型，地势高亢而平缓，波状起伏。气候干旱寒冷，大风、霜冻、冰雹等自然灾害严重，年均气温为-0.3 ℃～3.5 ℃，无霜期80 d～110 d，年平均降水量400 mm左右，且冬、春季干旱，大部分降水集中在6月～9月(占全年降水量的81.6%)。年平均气候特点是气温低、热量少、干旱。该边坡体所处的自然环境是典型的华北冰雪灾害地区，所以有较高的研究价值[3，4]。

2 滑坡体稳定性现状分析

该边坡在5号勘探钻孔下面存在一个错动体，5号孔、局部错动体与2号勘探钻孔近似在同一直线上，其剖面示意图如图1所示。根据现场查看情况，错落体裂缝张开度有增大趋势，初步推测的原因如下：冻融作用使岩体强度降低，同时，融化的雪水渗入坡体，使错动体进一步松动，带动其上部边坡上的土体往下蠕滑，从而使裂缝变大。此处存在局部滑塌的风险，进而有可能使错动的岩体滚落至路面，因此，需要对该边坡进行全面监测。

3 边坡监测方案

该滑坡体进行的监测工作内容主要分为深部位移监测和地表位移监测。

3.1深部位移监测

该滑坡体深部位移监测采用钻孔测斜的方式进行。钻孔倾斜量测多采用伺服加速度式测斜仪，通过测头内置的加速度计测定垂直面上重力矢量g的分量大小。当加速度计的敏感轴位于水平面时，此时在敏感轴上的重力矢量投影等于零，当水平面与敏感轴产生一个角度时，加速度计便输出电压信号。量测时，可将测斜探头缓慢下放至管底，从测斜管底自下而上每0.5 m量测一次，逐次测量管轴线与垂线的夹角，并记录测点与底部的距离。

本次深部位移监测共监测12次，平均监测频率为15 d/次。各个孔南北方向、东西方向都进行深部位移监测。取各个监测孔位移的最大值进行标注，见图2。6个监测孔各个方向位移最大值对应的位置到孔口的距离见表1。

表1 位移最大值对应的位置到孔口的距离

由图2和表1可知，整个滑坡体的整体位移方向为西北方向，5号钻孔的最大位移值发生在距离孔口10 m深度，其他各孔的最大位移值发生在孔口2.0 m范围内。5号钻孔下部存在一个错动体，5号钻孔的深部位移值较大的原因可能是由于错动体的蠕滑引起。

3.2全站仪位移监测

全站仪地表监测的基准点布置在中间停车带上，全站仪架设在滑坡体对面稳定的山体上。滑坡体上的监测点布置在抗滑桩和一级,二级平台上，抗滑桩上监测点的布设方法采用在桩顶处粘贴徕卡的反射片，与特殊制作的棱镜相配合使用，监测点数为11个；一、二级平台上监测点的布设方法为植入钢钎的方式，设置12个监测点。一、二级平台监测点的布设方式见图3，全站仪控制点布置见图4。

全站仪进行地表位移监测的流程分为两个步骤：

测量D00,D01,D02三个控制点两两之间的水平角、水平距离，判断三者之间是否存在变形。若无变形，可进行变形点监测；若有变形，重新选取控制点。

变形点监测：D00方向～D01方向设为基准线，全站仪对监测点的方向值与基准线之间的夹角、距离的变化计算位移量。

按照上述流程，对滑坡体进行地表位移监测，共监测11次，抗滑桩以及其他监测点位移情况目前不明显，其中4号监测点的位移值最大，约为5 mm。4号监测点的地表位移监测曲线见图5，图6。

3.3三维激光扫描仪地表位移监测

三维激光扫描仪的监测过程如下：1)第一步获取数据。在长期稳定的控制点安设标靶球，确定扫描仪监测的范围和角度。标靶球的作用主要有两个，其一可作为基准点，其二，当多个测站分批进行扫描时，标靶球可作为有效的拼接点。2)第二步处理数据。

首先对数据进行预处理，剔除点云数据中错误点和粗差点，并对扫描获取图像进行必要的纠正，或进行多图的拼接。3)第三步为数据建模与结果的输出。

本次共监测8次，根据监测结果可知边坡整体位移情况极小，小于10 mm。

3.4滑坡体其他监测

1)水位深度监测。

在深部位移监测孔放入渗透压力传感器，便可监测孔内水位深度，监测日期与深部位移监测同步，在监测期内，孔内水位深度基本保持不变，具体水位深度见表2。

表2 边坡渗压监测表 m

2)裂缝宽度监测。

由于5号孔和2号孔之间存在错动体，为了进一步准确判断边坡的稳定性，设置了裂缝宽度监测点，经测量后发现，2号孔与5号孔间裂缝增大4 cm，其他抗滑桩无明显变化。

4 结语

冰冻灾害是边坡失稳的重要因素之一，在冻融及雪水渗入作用下边坡岩体强度降低，从而降低边坡整体的安全性。本次通过对滑坡体进行深部位移监测、地表位移监测(全站仪和3D激光扫描仪)等系统性监测，验证了本次采用监测系统的科学性和合理性，监测结果表明，抗滑桩位移不明显，边坡整体位移小于10 mm，整个滑坡体的整体位移方向为西北方向，5号钻孔下部存在一个错动体，2号孔与5号孔间裂缝宽度增大约4 cm。本次研究可为类似边坡监测方案的优化和边坡滑移防护措施的制定提供帮助。

[1] 刘文庆.公路高边坡监测数据自动化处理系统[J].地质灾害与环境保护,2013(2):103-109.

[2] 张 飞,孟祥甜,温贺兴.露天矿边坡监测方法研究[J].煤炭科技,2014(3):23-27.

[3] 王 勇.张承高速崇礼至承德界段主线工程设计[J].交通标准化,2014(4):106-109.

[4] 李永军,杨高学,李 鸿.新疆伊宁地块晚泥盆世火山岩的确认及其地质意义[J].岩石学报,2012(4):199-211.

[5] 余小马,杨建锋.某高边坡治理及稳定性分析[A].中国土木工程学会第十二届年会暨隧道及地下工程分会第十四届年会[C].2006.

[6] 张映兵,王 霞.岩质高边坡的加固治理措施分析[A].2014年7月建筑科技与管理学术交流会[C].2014.

Studyonmonitoringschemesfortheslopeundertheinfluenceofsnowandfrost

WangYongbinAnYanwei

(The2ndEngineeringCo.,LtdofChinaRailway3rdBureauGroup，Shijiazhuang050031,China)

In this paper, the monitoring of the slope is carried out using groundwater level monitoring, slope displacement monitoring, deep displacement monitoring and other monitoring methods in a Zhangjiakou tunnel. The results show that, anti-slide pile displacement is not obvious, and the slope overall displacement is less than 10 mm. The overall displacement direction of the whole landslide body is northwest. This study will help for the development of similar slope monitoring programs and optimization of control measures.

frozen disaster, stability, landslide body, slope monitoring

1009-6825(2017)29-0086-02

2017-08-06

王永彬(1982- ),男,工程师

P642

A