岩质边坡稳定性设计与监测分析

岩质边坡稳定性设计与监测分析
发表时间：2019-05-23T11:29:32.640Z 来源：《防护工程》2019年第3期作者：王平
[导读] 边坡稳定性问题一直是道路工程中的重点问题，而且边坡一旦失稳，造成的损失和伤害不可估量，因此对它的监测与研究工作势在必行。

中冶沈勘秦皇岛工程设计研究总院有限公司河北省秦皇岛市 066004
摘要：边坡稳定性问题一直是道路工程中的重点问题，而且边坡一旦失稳，造成的损失和伤害不可估量，因此对它的监测与研究工作势在必行。

文中结合边坡地质条件，详细分析了边坡锚杆拉力的变化，使用多点位移计对边坡的变形进行长期的跟踪监测，对锚杆应力计和多点位移计的监测数据进行总结和反馈。

分析结果表明：文中边坡的锚杆拉力及坡内多点位移均趋于稳定，说明该边坡整体上处于相对稳定的状态，提出的锚杆设计方法是成功的。

断面的坡顶位置在雨季最为危险，在雨季存在发生滑动的风险，应作为重点监测对象。

连续降雨对边坡的稳定性有重要影响。

降雨会增加边坡的锚杆拉力和坡内位移。

随着雨季结束，锚杆内力和坡内位移会逐渐下降并趋于稳定。

关键词：边坡；锚杆应力计；多点位移计；稳定性分析
锚杆由于其安全可靠、施工简单、成本较低，已成为当前边坡支护工程中最基本的组成部分之一，在各类边坡支护工程中得到广泛应用。

它实质上是位于岩土体内部并与岩土体形成一个新的复合体。

通过锚杆杆体的纵向拉力作用，克服岩土体抗拉能力远远低于抗压能力的缺点，从而使得岩土体自身的承载能力大大加强。

锚杆加固边坡时，依赖其与周围岩土体相互作用传递锚杆拉力，限制岩土体变形与发展，改善岩土体的力学参数和应力状态，以使边坡保持稳定。

由于边坡地质条件和锚杆荷载传递机理都很复杂，而前期的工程实地勘测不能完全准确揭示边坡的地质情况，因此对实际边坡工程的变形特征和应力状态进行检测，为认识边坡稳定性提供途径。

部分学者基本是通过对锚杆受力的数值分析，来研究锚杆对边坡稳定性的影响。

某市一个靠海边坡位置较为特殊，使用锚杆应力计和多点位移计的结合对该边坡稳定性进行综合评价有一定的借鉴意义。

1边坡稳定性监测方法
从目前来看,对人工边坡的整体监测可分为三大类:
（1）地面监测:监测手段主要有,三角网、沉降水准和视准线测量以及收敛计、倾斜仪监测；
（2）地下监测:监测手段主要有,钻孔倾斜仪、多点位移计、地下水位孔、渗压计等；
（3）支护结构物监测:监测手段主要有,钢筋计、预应力锚索测力计、土压力盒、测缝计等。

此外根据不同工程具体特点,尚有一些简易观测手段,如:量水堰、简易测桩、平硐底部浇低标号素混凝土观测变形和地面地质巡视等,并有部分工程边坡监测与地震监测相结合进行及常规仪与全球定位系统相结合。

“八五”国家科技攻关项目《岩质高边坡勘测及监测技术方法研究》已经研制出4种先进的仪器设备和5种新的技术方法,即钻孔彩色电视孔壁成像系统、直接横波测井研究偶极子井下声系和声波仪、钻孔多点渗压仪及压模系统、岩质高边坡快速摄像微机地质素描成图、层析成像技术、近坝库段安全监测技术、边坡监测数据处理预报软件研究、高精度大地测量监测自动化系统。

这些新技术和新方法已达到世界先进水平。

2边坡稳定性计算
本工程为某市某道路扩建工程，道路全长约8km，规划为城市主干道。

本路段南面临海，北侧靠山，地理位置较为特殊，设计范围内有多段边坡需进行护坡处理。

Ｃ坡岩质较差，易发生破坏，故以Ｃ坡作为研究对象。

Ｃ坡原始山体坡度为25°左右，坡长约178m，高度为7.3~18.8m，属岩石坡面。

岩性为安山岩、硅化安山岩，可见斑状结构，块状构造。

裂隙发育，发育为压扭性断裂，断裂走向Ｎ65°Ｅ，倾向ＮＷ，倾角60°~70°，宽度100~135m，延伸长度大于500m。

断裂两侧岩石较破碎，风化蚀变较强，主要为高岭土化、褐铁矿化，岩石含水性差。

坡体在震动和强降雨条件下有形成滑塌的可能，总体评价稳定性较低。

坡体自上而下分为杂填土、强风化安山岩、中风化安山岩３个岩土层。

依据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330－2002），采用平面滑动法，对现状边坡临空面进行稳定性验算，边坡工程安全等级为二级，边坡稳定安全系数KS＝1.30。

3监测结果分析。

3.1锚杆应力计分析
该边坡各处共安装了15个锚杆应力计，其应力测量值却相差悬殊，变化规律也各不相同。

各锚杆应力状态与锚杆所处位置的地质、工程条件以及锚杆长度有密切关系。

本文选取C2、C3、C4等3个典型断面进行分析。

发现所有锚杆从2013－05－30到2014－06－27这一年多的时间里，锚杆应力逐渐上升。

而在2014－06－27到2015－04－16的时间里，锚杆应力虽然基本在持续增长中，但增速缓慢，逐渐趋于稳定。

处于边坡顶部的C2C1锚杆内力最大，处于边坡中部的C2C2锚杆内力次之，处于边坡下部的C2C3锚杆应力计出现问题，没能连续测到数据。

根据前两个测量数据来看，C2C2锚杆内力应该最小。

C2C1锚杆内力最大时达到29kN，应力达到59MPa。

此时对应20144年9月5日。

根据天气记录，7月份、8月份、9月份，该市进入夏季，雨量充沛。

2014年7月23日至2014年9月5日之间，雨水天气达到16d之多。

特别是2014年7月25日，天气状况是大到暴雨。

9月5日之前的9月2日、9月3日也是连续中雨。

这种雨水天气最有可能引起断裂结构面发生滑动。

由C2C2锚杆可见，2014年9月5日C2C1锚杆内力突然增加，然后随着雨季过去，层间滑移状态减弱，C2C1锚杆内力也逐渐下降。

C2C2锚杆内力也于2014年10月27日突然增加，随后逐渐下降。

但总体上，锚杆应力后期逐渐稳定下来，稳定在20kN附近，说明C2断面趋于稳定。

仍然是处于边坡顶部的C3C1锚杆内力最大，处于边坡中部的C3C1锚杆内力次之，处于边坡下部的C3C3锚杆内力最小。

这与C2断面测量结果类似。

但也有不同之处，C3C1锚杆拉力最大值为18kN，比C2C1锚杆拉力低得多。

另外不同之处是，该市气候进入夏季，经过7月份、8月份、9月份雨水的作用，2014年9月5日之后的锚杆拉力值继续增加，没有下降的趋势，一直持续到2015年4月16日，锚杆内力才开始下降。

4结论
（1）岩质高边坡的稳定性监测主要包括地面监测、地下监测和支护结构物监测三个部分,随着科技的进展,新的高科技手段如钻孔彩色电视孔壁成像系统、直接横波测井研究偶极子井下声系和声波仪、钻孔多点渗压仪及压模系统、岩质高边坡快速摄像微机地质素描成图、
层析成像技术、近坝库段安全监测技术、边坡监测数据处理预报软件研究、高精度大地测量监测自动化系统及常规仪与全球定位系统一相结合等不断地使边坡监测更加的科学,对边坡的稳定性评价也更加地符合实际。

（2）岩质高边坡的监测成果的数据处理也是一个广泛关注的课题之一,应加强处理技术方法与实践经验相结合,提高边坡稳定性评价的科学性与实用性。

结束语：
岩质高边坡稳定性研究一直是岩体力学工程界和地质工作者极为关注的重大课题之一,在水电建设工程中遇到的大部分是人工边坡。

相对于自然边坡,人工高边坡具有较规整的几何坡面,暴露时间短,岩体新鲜、边坡的稳定性经过精心计算设计。

另一方面,许多岩质高边坡面积大,地质条件复杂,断层、节理、弱结构面、软弱夹层穿插其中,静力水及动力水相互作用,爆破施工以及地应力失去稳定平衡产生地应力松弛和岩爆现象等,尽管坡体经过稳定性计算和支护,但边坡的稳定性状况仍难以确定,在开挖过程中或开挖后的失稳事故也常有发生。

因此,对边坡进行稳定性监测是确保工程建设顺利进行的重要措施。

参考文献：
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