高速公路边坡位移变形监测与数据处理

浅谈高速公路边坡位移变形监测与数据处理

【摘要】根据普惠高速公路某段边坡坡体的长期实际变形观测资料，阐述了边坡监测的方法，以及常用的监测方案；通过资料分析得出影响边坡稳定性的主要因素，并采取相应的防护措施。

中图分类号：u412.36+6 文献标识码：a 文章编号：

1.概述

随着国民经济的发展，我国的高速公路系统不断完善，并逐渐进入山区。山区高速公路一般地形条件复杂，高速公路的建设不可避免的要切坡、填沟、打隧道，会对地质环境造成严重破坏，尤其是人工开挖边坡，极易诱发滑坡，增加公路建设投资，影响工期，甚至给运营带来严重的安全隐患。我国多年前曾发生过多起严重的山体滑坡事件：如2002年由于暴雨在云南山区诱发了多起滑坡或泥石流；如2007年11月，在湖北宜万铁路巴东木龙河段附近山体滑坡并造成多人死亡等等。边坡工程的安全性保障变的越来越重要。长期以来，边坡工程的安全主要依靠设计来保证。但由于岩土体复杂，岩土力学尚具有半经验半理论的特点，在时间和空间上对岩土工程的安全度作出准确的判断还有较大困难。因此对公路边坡特别是对破坏后果严重的重点边坡应有相应的监测手段，做好监测与设计、施工、勘察的动态互补，利用监测与勘察指导设计、施工，确保工程安全和公路的正常运营。

2.边坡位移变形监测方法

边坡位移变形监测的方法有很多，包括大地测量法、全球定位系

统法(gps)和近景摄影法。

（1）大地测量法

常用的大地测量法主要有两方向(或三方向)前方交会法、双边距离交会法、视准线法、小角法、测距法、几何水准测量法以及精密三角高程测量法等。

大地测量法由于能够准确确定边坡地表变形范围，量程不受限制，并且能观测到边坡体的绝对位移量，因此在边坡位移变形监测中被广泛应用。

（2）gps(全球定位系统)测量法

gps测量法的基本原理是用gps卫星发送的导航定位信号进行空间后方交会测量，确定地面待测点的三维坐标。gps测量法由于观测站之间无须通视，选点方便；而且观测点的三维坐标可以同时测定，对于运动的观测点还能精确测出它的速度，因此在边坡变形监测中的应用正变的越来越多。

(3)近景摄影测量法

该方法是把近景摄影仪安置在2个不同位置的固定测点上，利用立体坐标仪量测像片上各观测点三维坐标的一种方法。其周期性重复摄影方便，外业省时省力，可以同时测定许多观测点在某一瞬间的空间位置，可随时进行比较。

在目前的监测条件下，比较实用的还是常规的大地测量方法。3．工程概况

普惠高速公路起自广东普宁市的池尾黄竹坑，连接国道324线，

终至惠来东港。所经地区属海洋性气候特征，夏季热而多雨；沿线大部路段处于山区，共有20多处30米以上的高填深挖边坡路段。为了确保普惠高速公路的畅通营运和安全行车，对高速公路的养护提供科学依据，需要对一些重大边坡点进行形变观测。如k22+660－k22+780段坡体位于复杂危险路段，最大设计高度为50米，主要为碎块石土，边坡岩体破碎，节理缝隙发育。为保证坡体长期稳定和公路的安全畅通，需对整个坡体进行加固整治，同时进行监测。（1）观测网的布设

根据k22+660－k22+780段的地形情况，选定4个相互通视的基准点（点位见图1），以导线确定其相对坐标位置。其中5-kz1、5-kz3位于高速公路的北侧，其连线平行于高速公路中心线；5-kz2、5-kz4选在便于观测边坡监测点的南侧，与边坡监测点的距离和通视均能保证观测成果的精度。5-kz2、5-kz4埋设观测墩，观测墩上安装强制对中装置，以保证测站对中误差最小（可忽略不计）。观测墩稳定一个月进行观测。边坡上设置9个变形监测点，分别设在三条边坡的顶部边缘，如图1所示。

基准点、监测点位示意图（图1）

（2）观测方案

首先以观测基准网建立独立直角坐标系和假定高程系统，测量出基准点的坐标和高程。平面坐标系统为假定5－kz1点的坐标为（0，0，0），5-kz1至5-kz3为x轴，垂直于x轴的方向为y轴，z轴为

垂直向上的铅垂线方向。高程系统为独立高程系，以5-kz1、5-kz2、5-kz4、5-kz3建立精密三角高程导线。然后分别在两处观测墩以极坐标测量方法对变形监测点进行观测。测量出各个变形监测点的水平角、倾角、及斜距，然后解算出变形监测点的坐标值。通过多次观测比较坐标值的变化，得到各个变形监测点的位移情况（y值的变化恰为边坡垂直方向的变化）和高程的变化情况（沉降）。水平位移观测精度按二等变形观测进行，垂直变形观测精度按四等变形观测进行。在实施观测时，严格按照“三固定、一相同”的原则，即固定观测人员、固定仪器、固定路线，在基本相同的条件下进行数据采集。

（3）变形监测成果分析

取其中3个典型变形监测点5-la1、5-lb2、5-lc1按监测月份统计出各监测点的累计变形量值,见下表。

变形监测点位移累积变形量值统计表(变形值：mm)

注：1）表中变形量指自观测之日起到当月止的累积变形量；

2）△d指水平位移变形值，△h指高程沉降值。

从变形监测点位移累积变形量值统计表可知：

（1）边坡监测点水平位移随着埋设时间的推移，逐渐趋于稳定，监测点在埋设一年之后水平位移基本不再发生变化。

（2）所有监测点位移变化均不大，最大累积位移只有7mm，说明边坡处于稳定状态。

（3）监测点高程随时间的推移在不断变化，其中5-la1点高程变化较为显著，但沉降值并不大；高程变化和降水有很大关系，在6、7月份强降雨时高程变化明显较为显著。这说明降雨使表面变形增大，影响边坡稳定。

4．结论

（1）普惠高速公里k22+660－k22+780段边坡水平位移基本稳定，水平位移和高程沉降均不显著，边坡较为稳定。

（2）为了保持边坡的稳定，应加强山体表面封水和山体内部排水的工程治理工作。

（3）由于影响边坡稳定性的因素很多，往往边坡失稳时间的预报具有不确定性，但从监测成果可以看出，强降雨会明显的引发边坡沉降，因此应加强山体边坡降雨期间的巡查、监测和报告工作。参考文献

[1]王广军，姚令侃杨明．岩质边坡变形监测技术研究[j]．路基工程，2007，3：108-110