山区高速公路高边坡安全稳定性监测分析

彭逢春

湖南联智监测科技有限公司，湖南 长沙 410000

在山区高速公路建设中，受山区地形地貌等因素的影响，高边坡安全稳定性监测技术的应用比较广泛。山区高速公路建设的过程中不可避免地会发生高填深挖情况，致使高速公路形成高边坡状态，若不采取高边坡安全稳定性监测措施，将无法为高速公路边坡稳定性提供可靠保障。针对山区高速公路高边坡安全稳定性监测进行全面分析，有利于促进高边坡安全稳定性监测技术的合理选择与应用。

1 高边坡安全稳定性监测技术概述

1.1 边坡位移监测技术

（1）3S技术。在安全稳定性监测系统中较为常用的是3S技术，3S技术由GNSS、RS及GIS共同组成。GPS是指全球卫星定位系统，能够实现对地理位置的精确定位；RS系统是通过电磁波对地面信息进行拍摄、扫描和收集；而GIS是一款地理信息计算分析软件，通过对GPS和RS收集来的信息数据进行处理和分析来实现高边坡安全稳定性监测技术的运行。随着科技的不断进步，GPS相关技术日益完善，加上GIS的分析建模能力也趋于完善，因而3S系统为监测边坡稳定性提供了较强的技术保障。

（2）测斜仪监测技术。为实现对边坡变形进行深部监测的目的，通常在边坡体中安装测斜管，并在测斜管内安装导轮测斜仪来完成测量。测斜仪技术具有精度高、漂移小、稳定性好等技术优势。

（3）时域反射技术（TDR）。TDR技术的原理是通过监测电缆形变产生的反射脉冲波形变化来监测滑坡岩体的移动情况。该技术在我国的边坡监测领域仍处于初级阶段，仅使用这一项技术无法完成对滑坡情况的完整有效监测，还需进行较为复杂的其他试验来配合。

1.2 光纤传感监测技术

光纤传感技术是利用光在传播过程中发生的某些参数变化，从而反映出环境变化以及信号变化所对应的岩石物理变化。光纤传感技术依照不同的监测范围，通常分为分布式、准分布式与点式三种监测方法；按照感光元件的分类分为光栅光纤和光纤两种监测形态。当前变化监测中采用较多的方法是光纤布拉格光栅传感技术，该技术能够实现点式以及准分布式的边坡监测。虽然光纤传感器拥有抗干扰能力强、精确度高等优势，但对于边坡滑坡的物理运动方向还无法做出准确的判断。

1.3 应力监测技术

在监测岩体应力变化的过程中，应用较多的是对应力锚杆及应力锚索的监测。该方法除了能够对边坡进行监测，以方便治理工作的开展，还能够对边坡失稳进行提前预测。该技术可以通过振弦式钢筋测力进行边坡稳定性监测，其主要原理较为简单，即当钢筋试样受到拉伸或压缩时，对应区域的感应线圈就会发生震动，通过检测线圈震动频率就可以获取钢筋所受应力，通过这个方法可以评估边坡的稳定性。

2 山区高速公路高边坡安全稳定性监测技术的具体应用

某山区高速公路监测的边坡长约110m，该边坡上覆粉质黏土含碎石，主要由粉粒和黏粒组成，局部夹强风化砂岩，厚度约5～6m；中下部为砂岩碎石，下伏强风化泥岩。边坡采用放坡+锚索（杆）框格梁支护的防护方式。

2.1 边坡监测方案

（1）监测目的。高边坡监测的目的是保证施工过程中的边坡稳定性，以及通过对边坡进行监测实现一定的预警功能，为建设单位、施工单位、监理方提供准确的监测数据，并以此为依据安排和调整施工进度，通过对数据的研究来更好地进行边坡防治工作，及时把握边坡的安全状态，评定边坡的稳定性。

（2）监测内容及方法。依据相关规范规程及现场情况确定的监测内容为路堑边坡地表水平位移、沉降监测，岩土体内部位移监测及坡脚处桥台裂缝监测。具体的监测方法是采用GNSS技术进行地表位移监测，通过导轮测斜仪进行深层位移监测，采用裂缝计进行桥台裂缝发展监测，如表1所示。

表1 监测内容、方法及设备表

2.2 边坡监测成果

（1）GNSS地表位移监测数据。GNSS地表位移监测点的累计位移量是以第一次监测坐标值为初始值来计算的总位移值，分为累计水平位移及累计沉降。地表位移监测数据曲线如图1所示。

图1 地表位移监测数据曲线

如图1所示，截止到2021年2月20日，BD03地表位移监测点水平方向累计位移量为6.7mm，高程方向累计沉降量为-20.83mm；该监测周期内，水平方向位移量无明显变化，高程沉降量为-6.07mm。

（2）深层位移监测数据。固定式斜测仪获取的深层位移监测数据如图2所示。

图2 深层位移监测数据曲线

截止到2021年1月31日，CX02深层位移监测孔内各监测点累计地表变化量为46.34mm。在2021年1月1日—1月31日的监测周期内深层位移无明显变化，从累计位移-深度位移-时间曲线图上分析，该监测孔主要变形区域处于地下7～25m，其中地下7～16m深度变形量相对较大，突变趋势较明显。

（3）裂缝计监测数据。裂缝计监测点的累计位移量是以0为初始值来计算的总位移值。在2021年2月1日—2021年2月28日的监测周期内，各地表位移监测点的累计位移-时间曲线图如图3所示。

图3 裂缝监测数据曲线

由图3可知，截止到2021年2月28日，LF02裂缝监测点累计变化量为-4.15mm，在该监测周期内变化量为-2.68mm。

综上，通过监测数据分析可以看出，地表、深层位移较小，边坡较为稳定，各结构裂缝未见明显增大，但应对监测点予以保护，防止因人为扰动或者破坏影响对监测数据真实性的判断。

3 结束语

对于山区高速公路建设项目而言，确保高速公路高边坡的安全稳定性至关重要。文章针对山区高速公路高边坡安全稳定性监测技术进行了较为全面的分析论述，并进一步研究了高边坡安全稳定性监测技术在山区高速公路建设中的实际应用。在山区高速公路建设施工的具体开展中，相关人员可根据山区高速公路施工的具体状况，结合以上内容进行全面考虑，从而确保山区高速公路高边坡的安全稳定性。