钻孔测斜仪在小湾左砂系统边坡监测中应用详解.docxVIP

钻孔测斜仪在小湾左砂系统边坡监测中应用 谭洋 摘要：钻孔测斜仪是一种测定钻孔横向位移的原位监测仪器，在边坡监测中应用十分广泛。通过观测可以确定岩（土）体内滑动面的具体位置、滑动位移大小及滑动方向，对边坡稳定性分析、查明滑坡性态具有重要意义。本文介绍了钻孔测斜仪的组成、工作原理及测斜管埋设技术，并结合工程实例进行分析说明。 关键词：钻孔测斜仪 测斜管 滑动位移 监测 1、前言 钻孔测斜仪是一种测定钻孔横向位移的原位监测仪器，通过对钻孔的逐段测量，获得测孔在整个范围内水平位移变位的全貌，从而可以准确的判断边坡滑动面的具体部位、深度、位移大小及方位等特征。本文结合美国SINCO活动式测斜仪在小湾电站左砂系统边坡监测中的实际应用，对其工作原理、结构组成、埋设技术等进行详细说明，并对实例数据进行初步滑动位移分析。 2、仪器组成结构及工作原理 2.1 仪器组成结构 一套SINCO活动式测斜仪的基本配置包括测斜仪套管、测斜仪探头、控制电缆及测斜读数仪。 测斜仪套管一般安装在近似垂直的钻孔内，钻孔穿过预测可能发生位移的区域，套管的底部嵌入稳定的基岩内作为基准。套管内有四条十字型对称分别的凹形导槽，作为测斜仪滑轮上下滑行的轨道。 图1探头结构组成 测斜仪探头由不锈钢外壳、控制电缆接头和两组轴轮装置组成。控制电缆完好时，探头是防水的，在超过300m的深度下仍然可以正常使用。测斜仪探头采用两受力平衡的伺服加速度计测量倾斜，一个加速度计测量滑轮所在平面的倾斜，为“A”轴；另一个加速度计测量与滑轮所在平面相垂直的平面的倾斜，为“B”轴，当探头向“A0”或“B0”方向倾斜时读数为正，反之为负，测斜仪探头组成结构及轴轮方向参考图1、图2示意。 控制电缆用来控制测斜仪探头的深度，负责给探头供电及将信号传给读数仪。公制控制电缆每隔0.5m用黄色标志显示刻度，每隔1m用红色标志显示刻度，每隔5m有数字标识。 图2 探头轴轮方向示意 读数仪（DataMate）用来接收探头传送回来的信号并显示在屏幕上，读数稳定在两个单位内时，读数仪（DataMate）显示3个菱形标志，这个时候就可以手工???定记录了。该读数仪还具有观测数据与上次观测对比的功能，方便现场发现误差或错误及时重测。 2.2、工作原理 测斜仪的工作原理是量测仪器轴线与铅垂线之间的夹角变化量，进而根据步长计算出岩体、土体不同深度处的水平位移及方位角，用相同深度测点上不同时段各期读数即可计算得到相对位移及变化速率。 测斜仪探头测量倾斜，主要是侧向位移，那么倾斜如何换算成侧向位移呢？基本原理是通过三角函数，如图3所示，直角三角形的斜边是测量间距，在SINCO活动测斜仪力是0.5m，倾角的对边为偏移量，用倾角的正弦值和测量间距的乘积求得。偏移量变化情况说明套管已经移动离开初始位置，将位移累积相加并绘制成图形，可得到表现套管移动的高分辨率数据。 图3 测斜仪位移计算原理 SINCO活动式测斜仪采用的是两个伺服加速度计来测量倾斜，其中一个用来测量滑动面A方向数据，另一个用来测量滑动面B方向数据，根据这两个方向的位移数值，结合A0凹槽的方位角，可以计算出滑坡面位移的方向。 3、测斜管安装埋设 钻孔测斜仪观测的成功与否，很大程度取决于导管的安装埋设质量。导管的安装主要包括3个步骤： 1、 钻孔 钻孔测斜仪的套管是埋设在所需观测部位的岩体力的，在选定钻孔部位后，由地质钻机钻孔并做岩芯素描，要求钻孔尽可能垂直，孔径应大于测斜管外径50mm为宜，钻孔铅直度偏差在50m以内应小于±3°，钻孔深度应超过最深位移带5m，深入稳定基岩内，钻孔完毕后验收合格才能埋设导管。在钻进过程中应按以下地质调查要求编制钻孔柱状图，在钻孔的地质编录中应注意： = 1 \* GB3 ① 对软弱夹层（尤其是可能产生滑动的软弱夹层）的产状、分布特点、厚度以及物理力学性质应当查明； = 2 \* GB3 ② 每一测孔的岩芯应尽量取全，特别是软弱夹层（带），并按工程地质规范进行详细描述，做出钻孔岩芯柱状图，图中标出软弱层的层位、深度、厚度，并对其性状做详细描述； = 3 \* GB3 ③ 对于岩芯难以取出的钻孔，应采用地球物理测井、钻孔电视等手段以了解孔内地质情况。 2、 测斜管的安装与埋设 准备工作：  = 1 \* GB3 ① 检查测斜管是否平直，两端是否平整，不合格的测斜管应弃用；  = 2 \* GB3 ② 将测斜管一端套上管接头，在其两导槽间对称钻四个孔，用铆钉（铝合金管）或自攻螺丝（ABS管）将管接头与测斜管固定，然后在管接头和测斜管接缝处用橡皮泥或防水胶、塑料胶带将其缠紧，以防止回填灌浆浆液渗入管内；  = 3 \* GB3 ③ 将一端带有管接头的测斜管进行预接，预接时管内导槽必须对准，以确保测斜仪侧头畅通无阻