高速公路边坡变形监测技术研究

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侯林锋

（广东工贸职业技术学院，广东 广州 510510）

【摘 要】针对惠河高速公路某段边坡坡体的长期实际变形观测资料，阐述了边坡监测的方法，以及常用的监测方案；通过资料分析得出影响边坡稳定性的主要原因是降水，建议高速公路边坡稳定应以排水工程措施为主。

【关键词】高速公路；变形监测；边坡工程 【中图分类号】U416.1+4 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1151(2009)06-0079-02

（一）引言

我国高速公路建设起步较晚，边坡问题的严重性已经暴

露出来。虽然国外的公路边坡监测已做到了实时监测，但国

内的公路边坡监测预报进行得较少。长期以来，边坡工程的

安全性主要依靠设计来保证。但由于岩土体复杂，岩土力学

尚具有半经验半理论的特点，在时间和空间上对岩土工程的

安全度作出准确的判断还有较大困难。因此对公路边坡特别

是对破坏后果严重的重点边坡应有相应的监测手段，做好监

测与设计、施工、勘察的动态互补，以监测与勘察指导设计、

施工，确保工程安全性和公路的正常运营。

（二）工程概况

惠河高速公路南起惠州、北至河源，分别与广惠、粤赣、

惠盐高速公路相连接。所经地区属海洋性气候特征，夏季热而多雨；沿线大部路段处于山区，共有20多处30米以上的高填深挖边坡路段。为了确保惠河高速公路的畅通营运和安全行车，对高速公路的养护提供科学依据，需要对一些重大边坡点进行形变观测。K35+232～K35+580段，最大设计高度为50米，主要为碎块石土，边坡岩体破碎，节理缝隙发育。为保证坡体长期稳定和公路的安全畅通，需对整个坡体进行加固整治。处治方案：使用预应力锚索及挂网喷砼加固的重点高边坡。

（三）监测系统设计与布置 对该段边坡现场监测目的是确保施工安全和公路运营安

全。通过地表位移的观测，了解测点部位岩体表层位移的大

小、方位及发展趋势，判别坡体是否处于稳定以及边坡防护

措施是否合理。

1.边坡位移监测方法

边坡位移变形监测的方法有很多，包括大地测量法、全球定位系统法(GPS)和近景摄影法。

GPS测量法由于观测站之间无须通视，选点方便；而且观测点的三维坐标可以同时测定，对于运动的观测点还能精确测出它的速度，因此在边坡变形监测中的应用正变的越来越

多。

近景摄影测量法是把近景摄影仪安置在2个不同位置的

固定测点上，利用立体坐标仪量测像片上各观测点三维坐标的一种方法 。其周期性重复摄影方便，外业省时省力，可以同时测定许多观测点在某一瞬间的空间位置，可随时进行比较。 常用的大地测量法主要有两方向(或三方向)前方交会法、双边距离交会法、视准线法、小角法、测距法、几何水准测量法以及精密三角高程测量法等。大地测量法由于能够准确确定边坡地表变形范围，量程不受，并且能观测到边坡体的绝对位移量，因此在边坡位移变形监测中被广泛应用。 在目前的监测条件下，使用较多的是常规的大地测量方法。对于重大公路边坡的坡表变形观测点应规划成网。网点观测标志可采用钢筋混凝土观测标墩，或选择其它的标准观测墩。标墩基础力求稳固，可除去表面风化层使标墩浇筑在新鲜基岩上。 2.观测网的布设 监测系统采用大地测量法进行。在实施监测的边坡附近选取两个稳定、可以观测到边坡变形观测点的地点布设观测墩，在观测墩上安装强制对中装置，以保证每次观测使对中误差最小。在与这两观测墩通视的位置布设一个埋石基准点，埋石基准点为150mm×150mm 的水泥墩，埋深80cm 表面植入

不锈钢标心。基准点布设完毕后，自然稳定一个月以保证其

稳定。在边坡上设置变形监测点，分别设置在K35+290，

K35+410，K35+480段，共8个变形监测点。监测点与基准点

之间距离合理，满足布网要求，如图1所示：

图1 监测点位置示意图 【收稿日期】2009-03-11

【作者简介】侯林锋，广东工贸职业技术学院计算机系测绘遥感信息工程教研室教师，硕士。

首先以观测基准网建立直角坐标系和假定高程系统，测量出基准点的坐标和高程。假定1－KZ2点的坐标为（0，0，0），平面坐标系X轴方向指向1－KZ3，Y轴与X轴垂直，Z轴为垂直向上的铅垂线方向。然后在分别在两处观测墩以极坐标测量方法对变形监测点进行观测。测量出各个变形监测点的水平角、倾角、及斜距，然后解算出变形监测点的坐标值。通过多次观测比较坐标值的变化，得到各个变形监测点的位移情况。水平位移观测精度按二等变形观测进行，垂直变形观测精度按四等变形观测进行。边坡每年在1、4、6、8、11月各观测一次，在大暴雨过后观测一次。

在实施观测时，严格按照“三固定、一相同”的原则，即固定观测人员、固定仪器、固定路线，在基本相同的条件下进行数据采集。

（四）变形监测成果分析

取其中3个变形监测点1-A1,1-A2,1-A3按监测月份统计出各监测点的累计变形量值,见表1。

表1变形监测点位移累积变形量值统计表

监测点 变形值 2004年

11月

2005年

1月

4

7 9 12

2006年

6

月

7 10

△D 0 2.4 2.6 3.2 4.0 4.2 4.3 4.1 4.2 1-A1

△H 0 -1.2 -0.8 -5.2-5.7 -6.0 -6.4 -7.3-6.2

△D 0 1.3 1.4 1.5 2.2 2.5 2.0 2.4 2.1 1-A2

△H 0 -2.9 -1.7 -1.9-2.8 -2.5 -3.0 -3.7-3.9

△D 0 4.1 7.8 7.6 6.7 7.0 7.1 7.68.0 1-A3

△H 0 -1.6 -1.0 -1.3-3.2 -2.5 -4.0 -5.6-5.5注：（1）表中变形量指自观测之日起到当月止的累积变形量，(mm)；

（2）△D指水平位移变形值，△H指高程沉降值。

观测点水平位移和沉降与时间的关系曲线如图2和3所示。

图2 监测点水平位移与时间的关系曲线

图3 监测点高程与时间的关系曲线

由图可知：

1.边坡监测点水平位移随着埋设时间的推移，逐渐趋于稳定，监测点在埋设半年之后水平位移基本不再发生变化。

2.所有监测点位移变化均不大，最大累积位移只有8mm，说明边坡处于稳定状态。

3.监测点高程随时间的推移在不断变化，其中1-A1点高程变化较为显著，但沉降值并不大；高程变化和降水有很大关系，在6、7月份强降雨时高程变化明显较为显著。这说明降雨使表面变形增大，影响边坡稳定。

（五）结论

1.惠河高速公里K35+232～K35+580段边坡水平位移基本稳定，水平位移和高程沉降均不显著，边坡较为稳定。

2.由于影响边坡稳定性的因素很多，往往边坡失稳时间的预报具有不确定性，但从监测成果可以看出，强降雨会明显的引发边坡沉降，因此应加强山体边坡降雨期间的巡查、监测和报告工作。

3.为了保持边坡的稳定，应加强山体表面封水和山体内部排水的工程治理工作。

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（上接第75页）的，分别表示在x、y、z三个方向上的位移。这样就能够在简单的模型物体上，创建出许多原本需要耗费大量多边形才能创建出来的复杂结构。例如角色身体上的皮肤褶皱、毛孔、皱纹以及盔甲上繁复的花纹等。在具有光源的条件下，法线贴图可以在原本简单的表面上精确地生成复杂模型的光照效果。

3.SSS次表面散射

Subsurface Scattering简称SSS，即次表面散射。在真实世界中，许多半透明的物体比如皮肤、树叶、玉、蜡等，在受到多个光源产生透射时，会因为材质的厚度不同而影响产生出不同的透光性。光线在这些半透明材质中会互相产生混合、干涉，进而产生次表面散射。也就是说光线进入材质表面，在材质里发生多重散射，然后从各个方向透射出表面。

三维角色制作中的SSS材质能够使照明的整体效果变得柔和，也能使角色变得更加真实和生动。物体的透光性越好，光线透入物体越深，发生的衰减和散射也就越严重。比如对于人体皮肤来说，由于光线透过表皮进入真皮组织时，皮下血管和组织对光线产生散射并吸收，然后光线从皮肤的阴影部分投射出来，所以次表面散射会对皮肤颜色产生微小的红色偏移。这个效果在皮肤和组织较薄的部位更加明显，比如手指、鼻翼和耳朵。许多游戏中的人物呈现出一种塑料化、橡胶化的感觉，就是因为缺少皮肤的次表面散射而显得生硬。在《Crysis》中，就是因为采用了SSS次表面散射来制作人物、树叶和冰面，才获得了前所未有的生动与真实的感觉。

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