岩土变形监测

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。(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。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。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。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。第四节地下水的监测一、地下水监测的意义和条件地下水对工程岩土体的强度和变形以及对建筑物稳定性的影响，都是极为重要的。例如，在高层建筑深基坑开挖和支护中，由于地下水的作用，可能会导致坑底上鼓溃决、流砂突涌、支护结构移位倾倒、降水引起周围地面沉降而导致建筑物破坏。因此在深基坑施工过程中要加强地下水的监测。地下水也是各种不良地质现象产生的重要因素。例如，作用于滑坡上的孔隙水压力、浮托力和动水压力，直接影响滑坡的稳定性；饱水砂土的管涌和液化、岩溶区的地面塌陷等，无不与地下水的作用息息相关。因此要对地下水压力、孔隙水压力准确控制，以保证工程顺利、安全施工和正常运行。对地下水进行监测，不同于水文地质学中“长期观测”的含义。因观测是针对地下水的天然水位、水量和水质的时间变化规律的，一般仅是提出动态观测资料。而监测则不仅仅是观测，还要根据观测资料提出问题，制订处理方案和措施。在下列条件下应进行地下水的监测：1、当地下水位的升降影响岩土体稳定，以致产生不良地质现象时；2、当地下水位上升对构筑物产生浮托力或对地下室和地下构筑物的防潮、防水产生较大影响时；3、当施工排水对工程有较大影响时；4、当施工或环境条件改变造成的孔隙水压力、地下水压地下水监测的内容包括：地下水位的升降、变化幅度及其与地表水、大气降水的关系；工程降水对地质环境及附近建筑物的影响；深基、洞室施工，评价斜坡、岸边工程稳定和加固软土地基等进行孔隙水压力和地下水压力的监控；管涌和流土现象对动水压力的监控；当工程可能受腐蚀时，对地下水水质的监测等。二、孔隙水压力监测孔隙水压力对岩土体变形和稳定性有很大的影响，因此在饱和土层中进行地基处理和基础施工过程中以及研究滑坡稳定性等问题时，孔隙水压力的监测很有项目监测目的加载预压地基估计固结度以控制加载速率强夯加固地基控制强夯间歇时间和确定强夯深度预制桩施工控制打桩速率工程降水监测减压井压力和控制地面沉降研究滑坡稳定性控制和治理监测孔隙水压力所用的孔隙水压力计型号和规格较多，应根据监测目的、岩土的渗透性和监测期长短等条件选择，其精度、灵敏度和量程必须满足要求。孔隙水压力计类型、适用条件及计算公式仪器类型适用条件计算公式立管式（敞开式）渗透系数大于10-4cm/s的岩土层U=rw·h水压式（液压式）渗透系数小的土层，量测精度2kPa，监测期1个月U=rw·h+p气动式（气压式）各种岩土层，量测精度10kPa，监测期1个月U=c+ap电测式振弦式各种岩土层，量测精度2kPa，监测期1个月U=K(f02-f2)电阻应变式各种岩土层，量测精度2kPa，监测期1个月U=K(e1–e0)差动变压式各种岩土层，量测精度2kPa，监测期1个月U=K’(A-A0)三、地下水压力（水位）和水质监测地下水压力(水位)和水质监测工作的布置，应根据岩土体的性状和工程类型确定。一般顺地下水流向布置观测线。为了监测地表水与地下水之间关系，则应垂直地表水体的岸边线布置观测线。在水位变化大的地段、上层滞水或裂隙水聚集地带，皆应布置观测孔。基坑开挖工程降水的监测孔应垂直基坑长边布置观测线，其深度应达到基础施工的最大降水深度以下1m处。动态监测除布置监测孔外，还可利用地下水天然露头或地下水动态监测应不少于1个水文年。观测内容除了地下水位外，还应包括水温、泉的流量,在某些监测孔中有时尚应进行定期取水样作化学分析和抽水。观测时间间隔视目的和动态变化急缓时期而定，一般雨汛期加密，干旱季节放疏，可以3-5天或10天观测一次，而且各监测孔皆同时进行观测。作化学分析的水样，可放宽取样时间间隔，但每年不宜少于4次。观测上述各项内容的同时，还应观测大气降水、气温和地表水体(河、湖)的水位等，藉以相互对照。监测成果应及时整理，并根据所提出的地下水和大气降水量的动态变化曲线图、地下水压(水位)动态变化曲线图、不同时期的水位深度图、等水位线图、不同时期有害化学成分的等值线图等资料，分析对工程设施的影响，提出防治对策和措施。