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引張線在杭金衢高速公路滑坡監(jiān)測中的應(yīng)用
論文關(guān)鍵詞：高速公路 滑坡 引張線 監(jiān)測
論文摘要：杭金衢高速公路K103滑坡在采取了一系列的加固措施以后，滑坡已經(jīng)基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，但是根據(jù)計(jì)算該滑坡的安全系數(shù)仍然沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求的1.20。因此，加固措施完成以后，采用引張線來監(jiān)測滑坡體的位移，建立無線傳輸實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，為滑坡的變化發(fā)展提供預(yù)警預(yù)報(bào)，同時(shí)為滑坡的進(jìn)一步治理提供決策依據(jù)。引張線監(jiān)測系統(tǒng)建立以后，可實(shí)現(xiàn)不間斷的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，不到現(xiàn)場即可接收監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過分析處理及時(shí)掌握滑坡的發(fā)展動(dòng)態(tài)，做出預(yù)警預(yù)報(bào)。
1 工程概況
杭金衢高速公路K103滑坡位于義烏市后宅街道三里店村，向南距義烏出口約2千米�；滤趨^(qū)域的原始地形自然坡率一般為20~35°。高速公路路塹邊坡最大開挖高度45m，開挖邊坡坡度一般小于45°。
滑坡區(qū)巖體破碎，在高速公路建設(shè)期路塹開挖過程中，曾多次發(fā)生坡面裂縫和坍塌。2005年2月，路塹邊坡和坡腳擋墻出現(xiàn)加速變形，邊坡有整體變形滑動(dòng)跡象。在坡體后緣及兩側(cè)出現(xiàn)大量裂縫，最大裂縫寬度近1m，上下錯(cuò)動(dòng)高達(dá)0.5~0.8m。同時(shí)，公路擋墻出現(xiàn)裂縫和錯(cuò)位，路邊排水邊溝向坡內(nèi)傾斜，路面出現(xiàn)裂縫和隆起。隨著春季降雨的增加有進(jìn)一步加劇的趨勢，邊坡和路基變形破壞現(xiàn)象已經(jīng)非常明顯，存在著整體穩(wěn)定性問題，并已經(jīng)威脅到高速公路的安全運(yùn)營。
2 引張線的工作機(jī)理
引張線監(jiān)測系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)組成。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括電線桿和牽引鋼絲，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)由信號采集處理和發(fā)射裝置組成，數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)包括遠(yuǎn)端的和信號集中處理裝置，如圖1所示。
當(dāng)圖1中不穩(wěn)定點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，裝在穩(wěn)定處的位移傳感器有轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的角度與位移的多少成正比，信號經(jīng)含有Microcontroller的“信號采集、處理及發(fā)射裝置”處理后，發(fā)送到“信號集中處理裝置”；信號集中處理裝置接收多個(gè)不穩(wěn)定點(diǎn)的滑坡位移信號后，定時(shí)用移動(dòng)通訊網(wǎng)（GSM）將信號發(fā)送到GSM能到達(dá)的任意遠(yuǎn)處；在遠(yuǎn)離滑坡點(diǎn)處的GSM接收裝置將收到的數(shù)據(jù)給上位計(jì)算機(jī)，上位計(jì)算機(jī)的軟件將處理、接收到的全部數(shù)據(jù)。
圖1 引張線工作原理圖
Fig.1 Work theory of tension wire
3 引張線的布置
杭金衢高速公路K103滑坡的監(jiān)測中，在滑坡體上選擇了一條典型剖面，沿該典型剖面固定埋設(shè)13根電線桿（或三腳架），引張線儀安裝在電線桿（或三腳架）上（見圖2），共12套儀器和1個(gè)固定端，布置圖見圖3。引張線儀測得的數(shù)據(jù)為兩點(diǎn)之間的相對位移，D01安裝在穩(wěn)定的基巖上，不存在位移，D01與D02之間的距離變化可認(rèn)為是D02相對于D01的位移�；�D02→D03和D03→D04正好跨過滑坡的后緣，D09→D10橫跨過抗滑樁。2006年3月完成了引張線儀的安裝。從2006年4月開始對引張線進(jìn)行了不間斷的遠(yuǎn)程監(jiān)測，每小時(shí)采集一次數(shù)據(jù)。
SHAPE \* MERGEFORMAT
4 引張線監(jiān)測數(shù)據(jù)分析
4.1 滑坡后緣水平位移監(jiān)測引張線D01→D02位于滑坡體的上部，D02→D03和D03→D04跨過滑坡的后緣。對滑坡體頂部的水平位移監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到圖4～圖6。
圖4中引張線D01→D02的水平位移歷時(shí)曲線顯示，監(jiān)測數(shù)據(jù)在±15mm范圍內(nèi)變化，可認(rèn)為滑坡后壁是穩(wěn)定的。圖5中引張線D02→D03的水平位移歷時(shí)曲線顯示，監(jiān)測數(shù)據(jù)初始變化較大，位移漸漸趨于收斂，故可認(rèn)為滑坡體的后緣在降雨作用下仍有緩慢的滑動(dòng)。圖6中引張線D03→D04的水平位移歷時(shí)曲線顯示，監(jiān)測數(shù)據(jù)在±10mm范圍內(nèi)變化，可認(rèn)為滑坡后部是基本穩(wěn)定的。
4.2滑坡中部水平位移監(jiān)測SHAPE \* MERGEFORMAT
引張線D05→D06、D06→D07和D08→D09跨過滑坡體的中部。對滑坡體中部的水平位移監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到引張線的歷時(shí)位移曲線，見圖7～圖9。
圖7中引張線D05→D06的水平位移歷時(shí)曲線顯示，該處的水平位移在2007年的雨季約有10mm的蠕滑，此后位于趨于平緩。圖8和圖9中引張線水平位移歷時(shí)曲線顯示，監(jiān)測數(shù)據(jù)初始變化較大，此后位移漸漸趨于收斂，可認(rèn)為滑坡體的中部目前是穩(wěn)定的。
4.3滑坡前緣水平位移監(jiān)測SHAPE \* MERGEFORMAT
引張線D10→D11、D11→D12和D12→D13跨過滑坡體的前緣。對滑坡體前緣的水平位移監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到引張線的歷時(shí)位移曲線，見圖10～圖12。
圖10～圖12中引張線的水平位移歷時(shí)曲線顯示，除了自然因素引起的驟然位移變化外，其他時(shí)間的位移數(shù)據(jù)變化很小�？烧J(rèn)為滑坡前緣也是基本穩(wěn)定的。
前面各引張線儀監(jiān)測點(diǎn)在個(gè)別時(shí)間會(huì)出現(xiàn)位移（沿滑坡方向）的驟然變化，這主要是因?yàn)殇摻z在拉力作用下發(fā)生蠕變，以及在重力、風(fēng)荷載作用產(chǎn)生了較大誤差。綜合分析，引張線D02→D03跨過滑坡體后緣的拉裂縫，滑坡體在18個(gè)月位移了約20mm，平均滑動(dòng)速率為1.11mm/M，因?yàn)榛麦w后緣為松散的土體，滑坡體在降雨的情況下仍有較小的位移。而滑坡體的其他部位基本是穩(wěn)定的。
5 結(jié) 語
通過引張線在杭金衢高速公路K103滑坡中的應(yīng)用分析，可得到如下結(jié)論：
�。�1）由監(jiān)測分析可知，滑坡體后緣為松散的土體，在強(qiáng)降雨作用下仍有緩慢的蠕變。而滑坡體的其他部位基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。
�。�2由引張線監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，監(jiān)測數(shù)據(jù)會(huì)因?yàn)樽匀粭l件的影響而發(fā)生驟然變化，產(chǎn)生誤差，而剔除這些誤差以后得到的數(shù)據(jù)與現(xiàn)場的巡視得到的結(jié)果相一致，所以監(jiān)測數(shù)據(jù)是有效的。
參考文獻(xiàn)(References)：
[1] 浙江省規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院. 杭金衢高速公路K103滑坡處治設(shè)計(jì)（R）. 2005年6月.（Zhejiang Provincial Plan Design & Research Institute of Communications.Treatment and design of the K103 landslide of Hangzhou-Jinhua-Quzhou expressway in Zhejiang province(R).2005.6.(in Chineise)）.
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