膨胀土(岩)渠坡位移监测分析与预警.pdf

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1、第46卷第8期人民长江Vo1．46．NO．82015年4月YangtzeRiverApr．，2015文章编号：1001—4179(2015)08—0074—05膨胀土(岩)渠坡位移监测分析与预警刘祖强，蔡习文2，张占彪，龚文慈，熊颢(1．长江勘测规划设计研究有限责任公司，湖北武汉430010；2．长江岩土工程总公司(武汉)，湖北武汉430010)摘要：为了解强膨胀土(岩)渠道边坡的变形规律，除按传统的方法布置监测系统外，还需对土壤含水量和位移等重要监测量展开自动化监测。以南水北调中线工程南阳膨胀土渠坡安全监测为例，详细介绍了自动化监测系统的构成和监测布置。该系统很好地记录了渠道边坡在开挖和强降

2、雨过程中的位移情况，并对渠道开挖过程中渠坡滑坡进行了准确预警，相关经验可供类似工程借鉴参考。关键词：膨胀土渠坡；监测位移；自动化监测；分析预警中图法分类号：P642文献标志码：AD0I：10—6232／j．enki．1001—4179．2015．08．019膨胀土(岩)是一种多裂隙性、胀缩性地质体，其1渠坡监测实例黏土矿物具有强亲水性，土体胀缩作用对渠道工程具有严重破坏性。因此，在对膨胀土渠坡监测过程中，除1．1工程概况传统的渠坡变形等监测项目外，土壤含水量、吸力等是南水北调中线工程南阳三标桩号TS106段位于河一个新的重要监测量。此外，对膨胀土(岩)受含水量南省南阳市南阳国家级高新技术产业开

3、发区。该段桩变化产生的反复胀缩变形以及开挖和降雨等因素引起号TS105+600～TS106+350，长750m，系垄岗地貌，的变形规律的研究，都是传统监测方法和手段无法完渠道挖深12—18m。该渠段设计流量330m／s，渠底成的任务。宽21m，一级马道以下边坡系数为2．0，以上为1．75，本文介绍一种运用先进的传感器技术、物联网技设计渠水深7．5m，加大设计渠水深8．24m。术、土木工程技术和计算机技术，实现对膨胀土(岩)该渠段渠底属强膨胀岩，地层上中层以膨胀土(al渠坡和渠基进行全方位、智能化、集中化监管的自动监—plQ：黏土)为主，下层为强膨胀岩(N黏土岩)。垄测系统。该系统具有同时采集渠

4、坡位移、水位、含岗上部由中更新统冲洪积含钙质结核(姜石)、铁锰质水量、水势、土温、气温、降雨量以及坡面梁结构钢筋计结核棕黄色粉质黏土、黏土，部分棕黄、棕红色粉质黏等多种传感器信号、无线通信传输、采集信息的电脑和手机客户端管理与浏览以及预警等功能。土、黏土组成，含少量钙质结核，具有弱一中等膨胀性；该系统的渠坡位移自动监测功能在南水北调中线下部为上第三系灰白色砂砾岩、砂岩、灰白色、灰绿色工程南阳三标桩号TS106段很好地捕捉了膨胀土渠坡黏土岩等，黏土岩具强膨胀性，大裂隙及长大裂隙极发滑动的全过程。由于预警及时，避免了人员伤亡和机育。该段具有强膨胀性岩渠段典型的工程及水文地质械设备毁坏。特征。收稿日

5、期：2014—12—1O基金项目：“十二五”国家科技支撑计划“南水北调中线工程膨胀土和高填方渠道建设关键技术研究与示范”课题二“强膨胀土(岩)渠道处理技术”(2011BABIOB02)作者简介：刘祖强，男，教授级高级工程师，注册测绘师，主要从事工程测量与安全监测等方面的工作。E—mail：liuzq@sina．第8期刘祖强，等：膨胀土(岩)渠坡位移监测分析与预警751．2监测布置和1支气温、1支降雨传感器的数据。在TS106段选定桩号106+150、106+270两个监1．2．2一般监测断面测断面，其中106+150为主要监测断面，106+270为(1)在两岸渠坡顶部和一级马道各布设1个表面一

6、般监测断面。水平位移监测点。(2)在两岸渠坡顶部、一级马道与渠顶中部的渠1．2．1主要监测断面布置(见图1)坡、一级马道上，共埋设6个垂直位移监测点，其中4(1)表面变形监测。在两岸渠坡顶部和一级马道个与表面水平位移监测点同体埋设。各布设1个表面水平位移监测点；在两岸渠坡顶部、渠1．3自动化监测系统简介⋯坡、一级马道上，共埋设6个垂直位移监测点，其中4点与表面水平位移监测点同体埋设。在该渠段外围稳将布置在TS106段桩号106+150左岸的部分项目如位移、水分、土温、气温和降雨量等纳入现场自动定地方布设4个监测基准网点，构成监测基准网。观测站，并通过无线GPRS方式传输与控制室电脑联(2)深部

7、位移监测。①在左岸一级马道上，布设网，构成了膨胀土渠坡位移、含水量等综合监测系统。1组垂直固定测斜仪，监测该段渠坡强膨胀土的深层该系统主要由传感采集层、数据传输层、系统应用层3水平挤压情况。每孑L分别按一级马道开挖，竣工面以部分组成。下1，4．4m和8．8m安装3支传感器。②在左岸渠坡顶部和右岸渠坡顶部、一级马道上，各布设1个垂直1．3．1传感采集层活动测斜仪，监测渠顶和渠坡强膨胀土的内部水平位(