2018年注册岩土工程师岩土工程勘察讲义：岩土体性质与状态的监测

2018年注册岩土工程师岩土工程勘察讲义：岩土体性质与状态的监测

第三节 岩土体性质与状态的监测

　　一、岩土体变形监测

　　(一)岩土体变形监测的意义

　　岩土体的变形量是评价岩土体及建筑物稳定状态或建筑物是否能正常使用最直接的指标，监测结果亦可用作反演计算的参数或检验计算方法的适宜性。对工程岩土体采取加固措施时也需以变形监测资料作依据。

　　由于岩土体的工程性质复杂而多变，勘察时往往难以掌握清楚，以致所作的评价不够确切。对一些重大工程，尤其是复杂地质条件的工程，进行岩土体和建筑物变形监测就十分必要。不仅可及时发现问题，采取对策和措施，以保证工程的正常施工和使用，而且积累有价值的经验资料，对发展岩土力学和提高勘察工作水平皆有重要意义。

　　(二)岩土体变形监测的内容和方法

　　岩土体变形监测内容广泛，主要包括各种不良地质现象和各类工程(各种地基基础工程、边坡工程和地下工程)所涉及的岩土体内部的压缩、拉伸及剪切变形和表面位移量的监测。这里着重介绍边坡工程和滑坡以及地下工程岩土体变形监测的内容和方法。

　　1、边坡工程和滑坡的监测

　　边坡工程和滑坡监测的目的，一是正确判定其稳定状态，预测位移、变形的发展趋势，作出边坡失稳或滑坡临滑前的预报;二是为整治提供科学依据以及检验整治的效果。监测内容可分地面位移监测、岩土体内部变形和滑动面位置监测以及地下水观测三项。

　　(1)地面位移监测。

　　主要采用经纬仪、水准仪或光电测距仪重复观测各测点的位移方向和水平、铅直距离，以此来判定地面位移矢量及其随时间变化的情况。测点可根据具体条件和要求布置成不同型式的线、网，一般在条件较复杂和位移较大的部位测点应适当加密。图4为长江三峡工程库区内新滩滑坡地面位移观测点平面布置图，测点主要集中布置在地面位移量较大的姜家坡一带。对于规模较大的滑坡，还可采用航空摄影测量和全球卫星定位系统来进行监测。也可采用伸缩仪和倾斜计等简易方法监测。

　　监测结果应整理成曲线图，并以此来分析滑坡或工程边坡的稳定性发展趋势，作临滑预报。新滩滑坡滑坡从1985年5月开始铅直位移量显著增大，到6月12日便发生了整体下滑，滑坡方量约3×107m3。由于临滑预报非常成功，避免了人员伤亡的重大事故。

　　除了绘制位移--时间关系曲线图外，还应绘制各监测点的位移矢量图。用光电测距仪监测所获得的位移矢量图，可以看出滑坡的位移范围、方向和各部位位移量的大小。铁路线和国道位于滑坡位移区之外，不受该滑坡的影响。

　　(2)岩土体内部变形和滑动面位置监测。

　　准确地确定滑动面位置是进行滑坡稳定性分析和整治的前提条件，它对于正处于蠕滑阶段的滑坡效果显著。目前常用的监测方法有：管式应变计、倾斜计和位移计等。它们皆借助于钻孔进行监测的。

　　A:管式应变计监测是在聚氯乙烯管上隔一定距离贴电阻应变片，随后将其埋置于钻孔中，用于测量由于滑坡滑动引起管子的变形。其安装方法如图7所示。安装变形管时必须使应变片正对着滑动方向。测量结果可清楚地显示出滑坡体随时间不同深度的位移变形情况以及滑动面的位置。此法较简便，在国内外使用最为广泛。

　　B: 倾斜计是一种量测滑坡引起钻孔弯曲的装置，可以有效地了解滑动面的深度。该装置有两种型式：一种是由地面悬挂一个传感器至钻孔中，量测预定各深度的弯曲;另一种是钻孔中按深度装置固定的传感器。其监测结果如图11所示，滑动面深度为3.5m。

　　C:位移计是一种靠测量金属线伸长来确定滑动面位置的装置，一般采用多层位移计量测，将金属线固定于孔壁的各层位上，末端固定于滑床上。它可以用来判断滑动面的深度和滑坡体随时间的位移变形。

　　2、洞室壁面收敛量测

　　收敛量测是直接量测岩体表面两点间的距离改变量，它被用于了解洞室壁面间的相对变形和边坡上张裂缝的发展变化，据以对工程稳定性趋势作出评价和对破坏时间作出预报。边坡张裂缝量测方法比较简单，一般在裂缝两侧埋设固定点，用钢卷尺直接量测即可。洞室壁面收敛量测则需借助于专用的收敛计。

　　二、岩土体内部应力量测

　　岩土体内部应力量测与变形量测的意义一样，可用来监测建筑物的安全使用，亦可检验计算模型和计算参数的适用性和准确性。

　　岩土体内部的应力可分为初始应力和二次应力。初始应力也称地应力，它的概念和量测原理及方法在岩体原位测试一章中论述，这里仅讨论工程建筑物兴建后的二次应力，主要指的是房屋建筑基础底面与地基土的接触压力;挡土结构上的土压力以及洞室的围岩压力等的量测问题。

　　岩土压力的量测是借助于压力传感器装置来实现的，一般将压力传感器埋设于结构物与岩土体的接触面上。目前国内外采用的压力传感器多数为压力盒，有液压式、气压式、钢弦式和电阻应变式等不同型式和规格的产品，以后两种较常用。 通过定时观测，便可获得岩土压力随时间变化的资料。

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