摘要：高边坡变形是危害公路交通运输安全的重大灾害之一，更是当今道路工程、沿途领域最为复杂的研究课题。文章以公路高边坡稳定性监测为研究课题，简要阐述了工程监测技术的实践应用方案以及实践过程。

关键词：工程监测技术;公路;高边坡;稳定性监测

前言：在山区公路建设规模不断扩大的背景下，高边坡频繁出现。高边坡具有地质条件复杂、地形陡峭的特点，对边坡稳定性监测提出了较大的难题。而工程监测技术是将传统地质理论与边坡工程结构分析、现场测试技术相结合的技术，可以突破公路高边坡稳定性监测瓶颈，为稳定性分析提供支持。因此，探究公路高边坡稳定性监测中工程监测技术的应用非常必要。

一、公路高边坡稳定性监测项目概述

某公路项目K198+456～K213+456段沿剥蚀低丘陵区延伸，地形起伏较大，呈V型冲沟发育，山体浑圆。该项目地表高程在286～312m之间，所处地形地质地貌情况高度复杂，出露岩性为寒武系上统水石群变质岩系，呈薄层～中厚层状，倾向为308°～325°，倾角26°～32°，顺层裂隙发育，完整性不佳，地下水相对不发育。工程建设区域为气候温和的亚热带季风气候，年均温度17.8℃，年均降水量1325mm。在建设期间高边坡频现，且强风化变质板岩、强风化砂状花岗岩分布面积较大，存在较大的坡体稳定性风险。

二、工程监测技术在公路高边坡稳定性监测中的实践

1、监测准备

根据公路高边坡稳定性监测需求，立体位移监测可选择加拿大ESG公司生产的微震系统，该系统包括Paladin数字信号采集系统、Hyperion数字信号处理系统、电缆光缆、加速度传感器、数据通讯调制解调器等几个部分;现场防护结构应力监测需要考虑坡体介质、变形过程复杂、潜在滑移带土体强度受外界影响等诸多因素，利用现场防护结构推地实地测试、防护结构变形监测，评价公路高边坡现有结构物的稳定性[1]。前者测试工具为土压力盒，后者测试工具为深部测斜仪+传感器。

2、监测实践

一方面，在微震技术应用时，需要将公路高边坡划分为5个台阶，进行11个检波器布置。第一台阶进行1个检波器布置，第二台阶进行2个检波器布置，第三台阶进行4个检波器布置，第四台阶进行3个检波器布置，第五台阶进行1个检波器布置。每四个检波器连接一个集线盒。

在检波器布置的基础上，选择GK-6000A型测斜管以及配套测斜仪探头，开展公路高边坡位置移动情况监测[2]。第五台阶布置1个测斜管以及配套测斜仪探头，第三台阶布置3个测斜管以及配套测斜仪探头，第二台阶布置2个测斜管以及测斜仪探头，共6个，与微震监测结果相互验证。

在获得微震事件的波形后，可以利用半空间聚类定位方法进行波形处理、空间定位，为微震事件波形、敲击波形、噪音波形的精确区分提供依据，促使监测数据更好的反映边坡实际稳定情况，奠定边坡稳定性分析基础。较之基于P波到时排序定位（各检波器采集信号到时、空间距离差异方程求解震源距离围岩距离）方法，具有更高的定位精度。

另一方面，在现场防护结构应力监测时，每间隔28.0m布置一个观测点，分别在坡体山头、周边山头进行4个不动点设置，并在断面上垂直打孔编号，为最有可能滑段、潜在最深滑动面判断提供依据[3]。在土工盒主要埋设在抗滑桩前、后两面，进行桩周抗力监测，或者在抗滑挡墙背部埋设，确定抗滑结构物实体受力。在完成监测桩点布置后，进行连续结构体沉降变形监测。

在结构深部测斜仪应用时，可以选择高强PVC+ABS塑料+铝合金制作而成的仪器，该仪器内径为φ58、沿外侧倾斜180°，外径为φ68，每一段长度为2.0m，各段经耦合器相连。在结构深部测斜仪准备完毕后，监测人员可以串联传感器并将串联后传感器放入深部测斜仪PVC管两侧凹槽内（传感器位置与凹槽相贴近），一般两侧数量应相同，相邻传感器距离为1.0m，在传感器底部连接回线，保证监测信号质量。

在结构深部测斜仪布置完毕后，向每一级台阶竖向打孔，将深部测斜仪放置在孔中央后对孔外部灌浆。水泥砂浆凝固后进行跳线头编号记录深部测斜仪孔深与孔号位置。

3、监测结果

采用数据通讯调制解调仪进行第一次数据采集，三个星期后进行第二次数据采集。通过对监测数据进行分析，得出边坡第二台阶微震事件聚集度较高，在0.8～16.0mm之间，建议现场立即停止开挖作业，并开展坡面防护加固。通过坡面防护处理之后，监测得出斜孔变化速率重新降低至0.2～0.4mm之间，降低了边坡工程施工中滑坡、坍塌风险。

在防护结构体稳定性监测过程中，通过若干个相互连接的传感器检测深部测斜仪变形，获得边坡相应位置变形情况。进而假定深部测斜仪底部传感器位置挠度为0，根据传感器位置挠度值、传感器之间距离、传感器数量、深部测斜仪内径、监测应变值等数据，可以求解位移与传感器所测点应变关系。根据现有数据，参照工程手册类比法，依据Mohr-Coulomb屈服准则，以及Drucker-Prager屈服准则，进行公路高边坡防护结构材料处理。通过对处理后监测数据进行分析可知，位移从潜在滑动面后缘开始出现先向高水平发展后向低水平发展的态势，最大值额外5.2mm，在滑动面下部又出现增加趋势，最大值为10.7mm。由此可知，滑动面位移量基本处于稳定状态，大位移趋势不明显。同时对接触单元在潜在滑动面后缘发生张力破坏应力进行分析可知，随着潜在下滑动力的增加，接触单元在潜在滑动面后缘出现张开破坏的切向应力越大，最大值达到了249KPa。由此可知，现有公路高边坡锚索作用位置在靠近坡体前缘突然减小，且与滑动面中后部接触单元出现了剪切屈服反应，可以通过预应力锚索作用控制坡体下滑力，防护效果良好。

总结：

综上所述，以公路高边坡为监测目标，应用基于微震监测的半空间聚类定位手段，可以利用布置于边坡各部位的速度传感器，获得震源到围岩中的大概位置。而引入结构推地实地测试并利用传感器、土压力盒代替传统方式，可以获得精确的结构信息。进而确定边坡稳定性与开挖速度、深度、支护过程的时空关系，为公路高边坡开挖、加固提供依据。

参考文献

[1]张力，瞿竹，姬同旭.公路高边坡稳定性的长期监测[J].四川建筑，2019，39（06）：118-120.

[2]郭海燕.山区公路边坡稳定性安全监测技术[J].交通与运输，2018，34（05）：33-34.

[3]熊一.茶山公路和杨西大道立交工程高边坡稳定性监测[J].土工基础，2021，35（03）：417-420.

（科研项目：本文系2021年广州市教育局高校科研资助项目，项目名称：大变形边坡分布式智能光纤监测技术研究，项目编号：202032798。）