2018年注冊巖土工程師巖土工程勘察講義：巖土體性質(zhì)與狀態(tài)的監(jiān)測

第三節(jié) 巖土體性質(zhì)與狀態(tài)的監(jiān)測

　　一、巖土體變形監(jiān)測

　　(一)巖土體變形監(jiān)測的意義

　　巖土體的變形量是評價巖土體及建筑物穩(wěn)定狀態(tài)或建筑物是否能正常使用最直接的指標(biāo)，監(jiān)測結(jié)果亦可用作反演計算的參數(shù)或檢驗計算方法的適宜性。對工程巖土體采取加固措施時也需以變形監(jiān)測資料作依據(jù)。

　　由于巖土體的工程性質(zhì)復(fù)雜而多變，勘察時往往難以掌握清楚，以致所作的評價不夠確切。對一些重大工程，尤其是復(fù)雜地質(zhì)條件的工程，進(jìn)行巖土體和建筑物變形監(jiān)測就十分必要。不僅可及時發(fā)現(xiàn)問題，采取對策和措施，以保證工程的正常施工和使用，而且積累有價值的經(jīng)驗資料，對發(fā)展巖土力學(xué)和提高勘察工作水平皆有重要意義。

　　(二)巖土體變形監(jiān)測的內(nèi)容和方法

　　巖土體變形監(jiān)測內(nèi)容廣泛，主要包括各種不良地質(zhì)現(xiàn)象和各類工程(各種地基基礎(chǔ)工程、邊坡工程和地下工程)所涉及的巖土體內(nèi)部的壓縮、拉伸及剪切變形和表面位移量的監(jiān)測。這里著重介紹邊坡工程和滑坡以及地下工程巖土體變形監(jiān)測的內(nèi)容和方法。

　　1、邊坡工程和滑坡的監(jiān)測

　　邊坡工程和滑坡監(jiān)測的目的，一是正確判定其穩(wěn)定狀態(tài)，預(yù)測位移、變形的發(fā)展趨勢，作出邊坡失穩(wěn)或滑坡臨滑前的預(yù)報;二是為整治提供科學(xué)依據(jù)以及檢驗整治的效果。監(jiān)測內(nèi)容可分地面位移監(jiān)測、巖土體內(nèi)部變形和滑動面位置監(jiān)測以及地下水觀測三項。

　　(1)地面位移監(jiān)測。

　　主要采用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀或光電測距儀重復(fù)觀測各測點的位移方向和水平、鉛直距離，以此來判定地面位移矢量及其隨時間變化的情況。測點可根據(jù)具體條件和要求布置成不同型式的線、網(wǎng)，一般在條件較復(fù)雜和位移較大的部位測點應(yīng)適當(dāng)加密。圖4為長江三峽工程庫區(qū)內(nèi)新灘滑坡地面位移觀測點平面布置圖，測點主要集中布置在地面位移量較大的姜家坡一帶。對于規(guī)模較大的滑坡，還可采用航空攝影測量和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)來進(jìn)行監(jiān)測。也可采用伸縮儀和傾斜計等簡易方法監(jiān)測。

　　監(jiān)測結(jié)果應(yīng)整理成曲線圖，并以此來分析滑坡或工程邊坡的穩(wěn)定性發(fā)展趨勢，作臨滑預(yù)報。新灘滑坡滑坡從1985年5月開始鉛直位移量顯著增大，到6月12日便發(fā)生了整體下滑，滑坡方量約3×107m3。由于臨滑預(yù)報非常成功，避免了人員傷亡的重大事故。

　　除了繪制位移--時間關(guān)系曲線圖外，還應(yīng)繪制各監(jiān)測點的位移矢量圖。用光電測距儀監(jiān)測所獲得的位移矢量圖，可以看出滑坡的位移范圍、方向和各部位位移量的大小。鐵路線和國道位于滑坡位移區(qū)之外，不受該滑坡的影響。

　　(2)巖土體內(nèi)部變形和滑動面位置監(jiān)測。

　　準(zhǔn)確地確定滑動面位置是進(jìn)行滑坡穩(wěn)定性分析和整治的前提條件，它對于正處于蠕滑階段的滑坡效果顯著。目前常用的監(jiān)測方法有：管式應(yīng)變計、傾斜計和位移計等。它們皆借助于鉆孔進(jìn)行監(jiān)測的。

　　A:管式應(yīng)變計監(jiān)測是在聚氯乙烯管上隔一定距離貼電阻應(yīng)變片，隨后將其埋置于鉆孔中，用于測量由于滑坡滑動引起管子的變形。其安裝方法如圖7所示。安裝變形管時必須使應(yīng)變片正對著滑動方向。測量結(jié)果可清楚地顯示出滑坡體隨時間不同深度的位移變形情況以及滑動面的位置。此法較簡便，在國內(nèi)外使用最為廣泛。

　　B: 傾斜計是一種量測滑坡引起鉆孔彎曲的裝置，可以有效地了解滑動面的深度。該裝置有兩種型式：一種是由地面懸掛一個傳感器至鉆孔中，量測預(yù)定各深度的彎曲;另一種是鉆孔中按深度裝置固定的傳感器。其監(jiān)測結(jié)果如圖11所示，滑動面深度為3.5m。

　　C:位移計是一種靠測量金屬線伸長來確定滑動面位置的裝置，一般采用多層位移計量測，將金屬線固定于孔壁的各層位上，末端固定于滑床上。它可以用來判斷滑動面的深度和滑坡體隨時間的位移變形。

　　2、洞室壁面收斂量測

　　收斂量測是直接量測巖體表面兩點間的距離改變量，它被用于了解洞室壁面間的相對變形和邊坡上張裂縫的發(fā)展變化，據(jù)以對工程穩(wěn)定性趨勢作出評價和對破壞時間作出預(yù)報。邊坡張裂縫量測方法比較簡單，一般在裂縫兩側(cè)埋設(shè)固定點，用鋼卷尺直接量測即可。洞室壁面收斂量測則需借助于專用的收斂計。

　　二、巖土體內(nèi)部應(yīng)力量測

　　巖土體內(nèi)部應(yīng)力量測與變形量測的意義一樣，可用來監(jiān)測建筑物的安全使用，亦可檢驗計算模型和計算參數(shù)的適用性和準(zhǔn)確性。

　　巖土體內(nèi)部的應(yīng)力可分為初始應(yīng)力和二次應(yīng)力。初始應(yīng)力也稱地應(yīng)力，它的概念和量測原理及方法在巖體原位測試一章中論述，這里僅討論工程建筑物興建后的二次應(yīng)力，主要指的是房屋建筑基礎(chǔ)底面與地基土的接觸壓力;擋土結(jié)構(gòu)上的土壓力以及洞室的圍巖壓力等的量測問題。

　　巖土壓力的量測是借助于壓力傳感器裝置來實現(xiàn)的，一般將壓力傳感器埋設(shè)于結(jié)構(gòu)物與巖土體的接觸面上。目前國內(nèi)外采用的壓力傳感器多數(shù)為壓力盒，有液壓式、氣壓式、鋼弦式和電阻應(yīng)變式等不同型式和規(guī)格的產(chǎn)品，以后兩種較常用。 通過定時觀測，便可獲得巖土壓力隨時間變化的資料。

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