土质高边坡稳定性监测分析

土质高边坡稳定性监测分析
摘要：通过对边坡工程的监测，可以扑捉到边坡稳定性的异常信息，以便及时发现问题。

监测坡体变形的位移是最直观、最直接的、最主要的物理量，分析统计变形监测数据的相关性、统一性，结合地形地貌与工程地质条件，加以综合分析，用于合理评价边坡的稳定程度及变形特征，为边坡的动态设计提供科学依据，以便提出具有针对性的防护治理措施，对边坡工程建设和社会效益具有重要意义，为类似工程提供借鉴。

关键词：堆积体变形监测稳定性
土质高边坡稳定性研究一直是工程界和地质工作者关注的重大课题之一，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及安全运行的重要措施。

土质边坡的变形发展，主要受地形地貌特征、地层结构及软弱带控制，又受到人类工程活动的影响。

开展边坡工程监测，收集相关监测数据，扑捉监测数据异样信息的相关性及统一性，结合工程地质特性，综合分析评价边坡的稳定性程度以及变形特征，为边坡工程的动态设计提供信息参考，指导边坡工程的合理治理与防护。

本文以某水电站坝址下游泥洛村堆积体监测工程为实例，对其稳定性监测进行了详细分析。

1.工程概况与工程地质条件
该堆积体位于河谷左岸，边坡下部有1#、2#导流洞出口，对岸有泄洪放空洞、尾水洞出口，边坡的稳定性非常重要，其变形可能危及到电站的安全运行，因此对该边坡工程进行了内外观安全监测，全面掌握边坡变形情况，以便及时发现问题，采取措施进行处理。

堆积体周缘具明显的冰斗地貌，冰斗向大渡河倾斜、敞开。

堆积体下游边界有一深切冲沟，深度达50-100m，沟内基岩出露。

其分布高程1710m～2760m，堆积体斜坡坡度总体为下陡上缓，高程2000m以下38°～40°，斜坡较完整，高程2000m以上斜坡总体坡度20°～25°，台阶状明显，部分坡段地形坡度可达40～45°;前缘分布高程1710m，顺河向宽度480m～530m，后缘宽度400m，堆积层厚度较大，一般50m～80m，体积约为5800万m3，成因为冰水堆积。

现场调查及勘探揭示，堆积体厚度一般54.51m～81.2m，最大约147m，堆积体物质为早更新世冰川堆积的含块碎砾石土（flQ3），块碎砾石成份为白云岩、灰岩、绢云母片岩，大小悬殊，土体结构密实，仅表层1m～2m内结构稍松，钻进中返水返浆。

堆积体含水不丰，透水性微弱，大气降雨的入渗难度较大，暴雨季节在浅表部可能存在少量上层滞水，其余部位总体较为干燥。

堆积体下覆基岩岩性为志留系上统（S3）绢云石英白云片岩、薄层～中厚层泥质结晶白云岩夹变质灰岩，为较软岩～硬质岩，在泥洛沟及堆积体后缘、前缘
均有出露，其产状为55°∠40°，堆积体边坡底座基岩稳定。

通过勘察基本查明堆积体与基岩接触面形态，高程1820m以下接触面坡度14°，以上接触面坡度20～25°，接触面产状总体为60°∠14～25°，接触面总体形态是斜倾坡外偏上游。

堆积体为含块碎砾石土层，结构密实，大气降雨的入渗难度较大，暴雨季节在浅表部可能存在少量上层滞水，其余部位总体较为干燥。

因此形成本区上部为第四系覆盖层孔隙潜水及局部上层滞水、下部为基岩裂隙水的二元水文地质结构。

第四系覆盖层孔隙水补给主要为大气降水及基岩裂隙水。

堆积体一带，地形坡度较为平缓，面积较大，为凹槽汇水地形，构成了降雨地表入渗的主要来源地。

基岩裂隙水主要赋存于基岩裂隙中，由于河谷深切，谷坡较陡，地下水排泄条件好，其水位埋藏较深。

2 监测仪器的布置
根据堆积体边坡地形地貌特点、工程地质特性，结合现场调查确定该边堆积体边坡先期布设12个外观监测点以及在EL1900m、EL2000m布设了2套测斜管、2支渗压计及1套水位管。

外观监测点点位均匀分布三条断面的四个高程面上，分别为1800m、1900m 、2000m、2100m，每个高程面上分别布设3个监测点。

见监测布置图1。

图1 堆积体监测布置图
3边坡监测成果分析
外观监测
堆积体边坡首次观测时间为2013年7月13日，并取得基准值，观测周期为一周，截止到2014年6月14日，X方向累积变形量在-8.5mm～9.0mm之间;Y 方向累积变形量在-5.8mm～14.7mm之间;H方向累积变形量在-3.2mm～6.9mm 之间。

观测成果见表1：
测点名称
累计位移（mm）
下游方向+&⊿x
河床方向+&⊿y
垂直方向+&⊿H
位移值△P（mm）TPNL-1
9.0
-4.1
6.0
9.9
TPNL-2
-6.2
10.8
0.2
12.4
TPNL-3
-4.3
7.8
0.2
8.9
TPNL-4
-4.0
11.8
-1.2
12.4
TPNL-5
8.8
-5.86.9 10.5 TPNL-6 1.4
-2.1 2.6
2.5 TPNL-7 -5.5 7.8
5.1
9.6 TPNL-8 -8.5 12.4 6.2 15.0 TPNL-9 2.2
2.6
-3.2
3.4
TPNL-10
-5.8
-1.3
7.7
5.9
TPNL-11
-6.0
6.4
1.8
8.8
TPNL-12
-7.7
14.7
1.7
16.6
表1 堆积体外部变形监测变化成果表
从以上累计位移值来看，各个测点值变化不大。

除TPNL-2、TPNL-4、TPNL-8和TPNL-12两点位移值大于12mm外，其余测点均未超过12mm。

由于TPNL-2测点距离乡村公路较近，可能与局部失稳有关。

通过对累计位移值分析，堆积体Ⅰ区内测点2050m高程以下的TPNL-2、TPNL-3、TPNL-4、TPNL-7、TPNL-8、TPNL-11、TPNL-12合位移方向为倾坡外偏上游，方位角299～319°，并且以前缘的TPNL-4、TPNL-8和TPNL-12变形值最大。

堆积体Ⅱ区内测点2000～2100高程的TPNL-1、TPNL-5、TPNL-6、TPNL-10测点合位移方向为倾下游偏坡内，方位角124°～167°。

2010m高程
TPNL-9测点合位移方向倾下游偏坡内，方位角为230°，接近垂直与泥洛沟方向。

从堆积体边坡工程的外观监测变形数据看，边坡变形具备一定的方向特性，分析Ⅰ区边坡可能以岩土体界面为滑移面变形的可能性大，其前缘上游边界7#公路K12+260～12+290段路面出现多条纵向裂缝，缝宽一般0.2～0.5cm，分析该裂缝的产生可能与Ⅰ区坡体变形有关，由于该区变形斜倾河谷偏上游，上游边界处岩土体界面受挤压剪切破坏，而产生裂缝。

堆积体Ⅱ区以冲沟为临空面，岩土体界面为滑移面产生变形。

但从整体来看，边坡变形整体位移值不大，变形速率平缓，认为堆积体边坡整体处于基本稳定状态。

（2）内观监测
截至2014年6月14日，2100m高程测斜管INNL-1顺坡向最大位移增量0.92mm，累计位移在-3.32～-0.07mm之间，其位移方向总体为倾坡外偏上游，见图2，与该区域外观监测位移方向相一致。

该测斜管管底安装的渗压计未监测到孔隙水。

该孔覆盖层埋深95m。

图2 测斜管INNL-1累计位移随孔深分布图
1900m高程测斜管INNL-2顺坡向最大位移增量 4.08mm（管内61mEL1850.10m处），累计位移在-6.52～10.85mm之间，最大累计位移10.85mm 在距孔口59m处（EL1850.10m）测得，其位移方向总体为倾下游偏坡内，见图3，与该区域外观监测位移方向相一致。

该套测斜管管底安装的渗压计测得孔隙水压力0.29MPa，换算水位为1815.11m，在顺坡向距离测斜管5m处的水位管测得水位为1813.44m。

该测斜管孔覆盖层埋深112m。

图3测斜管INNL-2累计位移随孔深分布图
受2014年6月4日、6月8日降雨影响（雨量为12mm、9.5mm），1900m 高程安装的水位管及渗压计渗压水位均有所增加，最大增加1.15m。

但，由2套测斜管累计位移分布图及位移过程线来看，无明显滑移面，位移过程线变形平缓，表明边坡目前基本处于稳定状态。

4结论及建议
该堆积体边坡三面临空，坡体内部存在明显的变形差异性，Ⅰ区变形方向倾河谷偏上游，其位移方向与基岩岩层层面法线方向相一致，且前缘位移变化值最大，可以判定其变形为岩层倾向方向，是否沿基覆界面发生变形，需要进一步论证。

堆积体Ⅱ区以泥洛沟为临空面，以测点TPNL-9附近为中部区域朝沟谷方向发生变形。

通过对位移方向的分析，表明内外观监测具有一定的相关性、统一性，是相互佐证的。

从堆积体边坡内外观监测变形数据看，边坡变形
整体位移值不大，变形速率平缓，虽具备一定方向特性，但从整体来看，认为泥洛堆积体边坡整体处于基本稳定状态。

鉴于边坡稳定的重要性，以及考虑电站运行时泄洪雾化对边坡稳定的影响，建议对高程1800m以下区域边坡采用贴坡混凝土加锚筋及锚筋束进行锚固防护，并设置排水孔;冲沟方向暂不做处理，待根据后期工程运行监测资料和进一步勘查设计工作，进行动态设计调整。

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作者简介：许努谦，男，本科，中国水电顾问集团成都勘测设计研究院有限公司，工程师。