引张线在杭金衢高速公路滑坡监测中的应用

　　 论文 关键词：高速公路　滑坡　引张线　监测

　　论文摘要：杭金衢高速公路k103滑坡在采取了一系列的加固措施以后，滑坡已经基本处于稳定状态，但是根据 计算 该滑坡的安全系数仍然没有达到设计要求的1.20。因此，加固措施完成以后，采用引张线来监测滑坡体的位移，建立无线传输实时远程监控系统，为滑坡的变化 发展 提供预警预报，同时为滑坡的进一步治理提供决策依据。引张线监测系统建立以后，可实现不间断的实时远程监控，不到现场即可接收监测数据，通过分析处理及时掌握滑坡的发展动态，做出预警预报。

　　1 工程概况

　　杭金衢高速公路k103滑坡位于义乌市后宅街道三里店村，向南距义乌出口约2千米。滑坡所在区域的原始地形 自然 坡率一般为20~35°。高速公路路堑边坡最大开挖高度45m，开挖边坡坡度一般小于45°。

　　滑坡区岩体破碎，在高速公路建设期路堑开挖过程中，曾多次发生坡面裂缝和坍塌。2005年2月，路堑边坡和坡脚挡墙出现加速变形，边坡有整体变形滑动迹象。在坡体后缘及两侧出现大量裂缝，最大裂缝宽度近1m，上下错动高达0.5~0.8m。同时，公路挡墙出现裂缝和错位，路边排水边沟向坡内倾斜，路面出现裂缝和隆起。随着春季降雨的增加有进一步加剧的趋势，边坡和路基变形破坏现象已经非常明显，存在着整体稳定性问题，并已经威胁到高速公路的安全运营。

　　2 引张线的工作机理

　　引张线监测系统由数据采集系统、数据传输系统和数据接收系统组成。数据采集系统包括电线杆和牵引钢丝，数据传输系统由信号采集处理和发射装置组成，数据接收系统包括远端的计算机和信号集中处理装置，如图1所示。

　　当图1中不稳定点移动时，装在稳定处的位移传感器有转动，转动的角度与位移的多少成正比，信号经含有microcontroller的“信号采集、处理及发射装置”处理后，发送到“信号集中处理装置”；信号集中处理装置接收多个不稳定点的滑坡位移信号后，定时用移动通讯网（gsm）将信号发送到gsm能到达的任意远处；在远离滑坡点处的gsm接收装置将收到的数据给上位计算机，上位计算机的软件将处理、管理接收到的全部数据。

图1 引张线工作原理图

fig.1 work theory of tension wire

　　3 引张线的布置

　　杭金衢高速公路k103滑坡的监测中，在滑坡体上选择了一条典型剖面，沿该典型剖面固定埋设13根电线杆（或三脚架），引张线仪安装在电线杆（或三脚架）上（见图2），共12套仪器和1个固定端，布置图见图3。引张线仪测得的数据为两点之间的相对位移，d01安装在稳定的基岩上，不存在位移，d01与d02之间的距离变化可认为是d02相对于d01的位移。基线d02→d03和d03→d04正好跨过滑坡的后缘，d09→d10横跨过抗滑桩。2006年3月完成了引张线仪的安装。从2006年4月开始对引张线进行了不间断的远程监测，每小时采集一次数据。

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图3 滑坡位移监测点布置图

fig.3 layout of the landslide displacement monitoring point

　　4 引张线监测数据分析

　　4.1 滑坡后缘水平位移监测
引张线d01→d02位于滑坡体的上部，d02→d03和d03→d04跨过滑坡的后缘。对滑坡体顶部的水平位移监测数据进行分析，得到图4～图6。

　　图4中引张线d01→d02的水平位移历时曲线显示，监测数据在±15mm范围内变化，可认为滑坡后壁是稳定的。图5中引张线d02→d03的水平位移历时曲线显示，监测数据初始变化较大，位移渐渐趋于收敛，故可认为滑坡体的后缘在降雨作用下仍有缓慢的滑动。图6中引张线d03→d04的水平位移历时曲线显示，监测数据在±10mm范围内变化，可认为滑坡后部是基本稳定的。

图7 引张线d05→d06水平位移图

fig.7 level displacement of the tension wire d05→d06

图8 引张线d06→d07水平位移图

fig.8 level displacement of the tension wire d06→d07

图9 引张线d08→d09水平位移图

fig.9 level displacement of the tension wire d08→d09

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　　引张线d05→d06、d06→d07和d08→d09跨过滑坡体的中部。对滑坡体中部的水平位移监测数据进行分析，得到引张线的历时位移曲线，见图7～图9。

　　图7中引张线d05→d06的水平位移历时曲线显示，该处的水平位移在2007年的雨季约有10mm的蠕滑，此后位于趋于平缓。图8和图9中引张线水平位移历时曲线显示，监测数据初始变化较大，此后位移渐渐趋于收敛，可认为滑坡体的中部目前是稳定的。

　　4.3滑坡前缘水平位移监测

图10引张线d10→d11水平位移图

fig.10 level displacement of the tension wire d010→d11

图11 引张线d11→d12水平位移图

fig.11 level displacement of the tension wire d011→d12

图12 引张线d12→d13水平位移图

fig.12 level displacement of the tension wire d012→d13

fig.12 level displacement of the tension wire d012→d13

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　　引张线d10→d11、d11→d12和d12→d13跨过滑坡体的前缘。对滑坡体前缘的水平位移监测数据进行分析，得到引张线的历时位移曲线，见图10～图12。

　　图10～图12中引张线的水平位移历时曲线显示，除了 自然 因素引起的骤然位移变化外，其他时间的位移数据变化很小。可认为滑坡前缘也是基本稳定的。

　　前面各引张线仪监测点在个别时间会出现位移（沿滑坡方向）的骤然变化，这主要是因为钢丝在拉力作用下发生蠕变，以及在重力、风荷载作用产生了较大误差。综合分析，引张线d02→d03跨过滑坡体后缘的拉裂缝，滑坡体在18个月位移了约20mm，平均滑动速率为1.11mm/m，因为滑坡体后缘为松散的土体，滑坡体在降雨的情况下仍有较小的位移。而滑坡体的其他部位基本是稳定的。

　　5 结 语

　　通过引张线在杭金衢高速公路k103滑坡中的应用分析，可得到如下结论：

　　（1）由监测分析可知，滑坡体后缘为松散的土体，在强降雨作用下仍有缓慢的蠕变。而滑坡体的其他部位基本处于稳定状态。

　　（2由引张线监测数据可知，监测数据会因为自然条件的影响而发生骤然变化，产生误差，而剔除这些误差以后得到的数据与现场的巡视得到的结果相一致，所以监测数据是有效的。

　　 参考 文献 (references)：

　　[1] 浙江省 交通 规划设计研究院. 杭金衢高速公路k103滑坡处治设计（r）. 2005年6月.（zhejiang provincial plan design & research institute of ent and design of the k103 landslide of hangzhou-jinhua-quzhou expressway in zhejiang province(r).2005.6.(in chineise)）.