测斜仪在滑坡勘察中的应用分析

李正忠，蒋昭飞

（1.贵州省地质矿产勘查开发局114地质大队，贵州 遵义 563000；2.贵州省地矿局第二工程勘察院有限公司，贵州 遵义 563100）

滑坡是一种全球范围内常见地质灾害，空间上分布广泛、时间上发生频率较高。滑坡灾害一旦发生，极易给工农业生产、人民生命财产带来巨大损失，甚至发生毁灭性灾难，由此滑坡勘察与监测十分必要，分析其稳定性并了解渐进破坏过程，为滑坡防治提供可靠支撑，本文主要从测斜仪在滑坡勘察中的应用入手展开分析，其是一种有效的滑坡勘察方法，可直观判断滑坡滑动面深度、滑动方向与速度，并判断边坡稳定性，为滑坡设计、治理、施工奠定基础。

1 滑坡勘察工作概述

滑坡勘察的目的是了解、掌握滑坡体演变过程，全面捕捉滑坡灾害特征信息，为滑坡分析、评价、预测预报及治理提供可靠资料。在滑坡实际勘察工作中，一般滑坡通过地质调查、钻探等方法，可较为准确的确定滑坡范围、规模以及特征；大型复杂滑坡，特别是宏观上变形不明显的滑坡，要想准确查明滑坡性质、判断滑动变形范围、整体滑坡或局部滑动以及滑动方向、速度等参数，必须合理选择相应的监测方法获得定量数据，并通过数据分析得到滑坡体变形规律，对监测体变化情况进行解释，评价滑坡体安全情况，为滑坡勘察、治理提供可靠依据。随着现代科学技术的发展，各种新兴近景摄影、激光扫描监测技术得到推广，实现了滑坡表层形变的全天候、自动化监测。然而上述监测方法，无法对滑坡体内部形变进行监测，主要是基于钻孔揭露，利用测斜仪、光纤等设备实现滑坡深部位移监测，尤其是测斜仪在滑坡深部监测中发挥着不可替代的作用，具有精度高、稳定性好、分辨率高等诸多优点，本文主要围绕此展开分析。

2 测斜仪基本组成与工作原理

（1）测斜仪基本组成。测斜仪是测定钻孔内壁侧向位移的监测仪器，主要分为两大组成部分：仪器系统与测斜导管，具体如下表1所示。

表1 测斜仪基本组成

图1 测斜管结构图

测斜仪在滑坡勘察中，需将测斜导管垂直埋设在需监测的滑坡位置岩体内（超过滑动面深度），导管内壁存在互成90°两对凹槽，探头滑轮可上下滑动并定位，当滑坡滑动时，岩体产生相应的位移，导管随岩体发生变形；探头内传感元件将每次测得探头与垂线夹角转为电讯号，并利用电缆传输至读数仪。

（2）测斜仪工作原理。在滑坡体监测时，将测斜管埋入滑面以下，建立测斜管位移初始断面，逐段测量测斜管与铅垂线夹角，通过几何关系对测斜管轴线与铅垂线水平偏移量进行计算，不同时刻的测斜管轴线在某一方向偏移量代表的是土体侧向位移大小，具体计算公式如下：

式中：d0—第n个测点测斜管轴线与铅垂线间的偏移量；L—测点间距，与测头导轮间距一致，通常取500mm；ai—第i测量段测斜管与铅垂线夹角。如下图2所示为滑动式测斜仪工作原理图。

图2 滑动式测斜仪工作原理图

通过上式计算可得测斜管沿深度方向的全孔测量结果，并据此绘制侧向位移随时间、孔深变化的各种关系曲线，由此可确定滑坡深部土体侧向位移量大小、方向、变化速率等。

与滑动式测斜仪相比，固定式测斜仪主要是将测斜仪传感器固定在测斜管特定位置，即：滑带附近，由此实现对遥感仪器所处位置倾斜角变化情况进行连续、自动监测，其工作原理与滑动式测斜仪基本一致。

3 实例探析测斜仪在滑坡勘察中的应用

本文以某建筑工程南侧滑坡为例，具体分析了钻孔测斜仪在滑坡勘察中的应用情况。

3.1 滑坡概况

此滑坡位于某建筑工程南侧，出露地层为P2x砂岩、泥岩，属于缓斜坡与台地相间地形，地形坡度约20°。经调查显示，此滑坡平面整体呈“舌”型，纵长、东向西宽分别为175m、150m，主滑向340°，厚度10m～12m，体积30万m3，判断为中型推移式堆积层滑坡。通过现场与周边调查显示，此滑坡威胁着周边输油管道运营安全、建筑工程施工安全以及村寨居民生命财产安全的，潜在经济损失约3亿元。

3.2 监测方法与仪器

通过调查发现，此为老滑坡堆积体，滑体土层厚、成分复杂，传统勘察方法无法查清滑坡变形机制、滑面位置以及深部位移情况。为保证勘察结果的可靠性、精确性，决定采用钻孔测斜监测方法，选用GN-103型号测斜仪。

GN-103型号测斜仪组成包括测头、测读仪、电缆、测斜管等，一旦传感器探头相对原始线出现位移，则内部敏感元件相对原始线间形成一定较低，经由仪器自身数据分析处理后，在显示屏中显示被测点位移量（X）。

3.3 监测孔布设

根据现场调查情况与滑坡勘察设计书，对钻孔测斜孔进行布置。此滑坡钻孔测斜孔分别布设在滑坡前、中、后缘、外围处，钻孔数量共计5个，监测孔深度共计达到了134m。完成钻孔施工周，安装测斜管，测斜管稳定后开始第一次测量，之后每隔一段时间进行一次测量。每次读数后记录，并在室内进行数据分析，得到此段时间钻孔内各深度位移量，并绘制累计位移—深度曲线。室内数据分析公式如下：

式中：Xn正—n点处正测值；Xn反—n点处反测值；Xkn—第k次、n点处累计位移量；X0n—首次测量中n点处累计位移量；ΔXkn—当次测量n点处累计水平位移量。

3.4 资料整理与成果分析

本文主要就ZK01、ZK02、ZK03监测孔展开详细分析。经由20天现场监测，使用Excel对数据进行统计分析，并绘制3个典型钻孔测斜的累计位移—深度曲线，具体分析如下。

（1）ZK01监测孔。此孔测斜数据有两处突变，与钻孔揭示、钻孔电视成像资料吻合，表明监测数据准确。突变段的分布深度分别为2m～4m、12m～14m，累计位移最大突变为2m、12m位置，表明此点为滑动面位置。

（2）ZK02监测孔。此孔测斜数据有两处突变，突变段的分布深度分别为11m～12m、17m～23m。其中，3m～4m段与钻孔揭示、钻孔电视成像资料吻合，此钻孔地下土层厚度15.5m，潜在滑动面分布深度3m～4m，累计位移量最大突变为3m位置，表明此点为滑动面位置。

（3）ZK03监测孔。此孔测斜数据有两处突变，突变段的分布深度分别为11m～12m、17m～23m。其中，11m～12m段与钻孔揭示、钻孔电视成像资料吻合，此钻孔地下土层厚度13.4m，潜在滑动面分布深度11m～12m，累计位移量最大突变为11m位置，表明此点为滑动面位置。

经综合分析，各钻孔曲线图均呈“r”形，是滑坡滑动典型曲线特征。将上述曲线图放入剖面图内，经分析可得：ZK03至ZK01存在两组潜在滑动面：一组滑动面为ZK03至ZK01钻孔，滑动面分布深度11m～12m；一组滑动面为ZK02至ZK01钻孔，滑动面分布深度2m～3m。

图3 剖面示意图

4 结语

综上所述，钻孔测斜是一种基本的，也是最有效的滑坡勘察方法。在实际滑坡勘察工作中，需根据项目情况合理选择测斜仪，科学制定监测方案，通过布设在滑坡体上的测斜孔，可获取相应的水平位移变形数据，准确判断滑动面位置，并计算不同时段滑坡变形速率与稳定性，为滑坡设计与治理提供可靠依据，保障区域发展安全。