科技资讯
２００７ ＮＯ．１０
ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
工 程 技 术
高速公路高边坡位移变形动态监测
谢永明
（广东省路桥建设发展有限公司 广东广州 ５１０６３５）
摘 要：本文结合工程实际，在对路堑边坡表面、地下变形以及支挡结构物受力状态监测所获取的信息进行综合分析的基础上，对边坡施工及运营期的安全性进行了分析研究，指出了影响边坡稳定的各种因素，可为类似工程的设计及施工提供借鉴。关键词：高边坡 位移 监测中图分类号：ＴＵ９９７文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－３７９１（２００７）０４（ａ）－００４２－０２
以往类似工程的工作经验及向多个专家的咨
询了意见，该边坡建立了工程监测的预警标汕揭高速公路Ｋ５３＋７６０￣Ｋ５４＋０２２段属
准，如表４所示。于路堑高边坡，该边坡最高达９级，８０多米高，
表中：１为安全级，表示该高边坡处于地处剥蚀丘陵地貌单元。该高边坡坡体为全
安全稳定状态；风化和强风化花岗岩，强度较低，易受雨水冲
２为预警级，应引起施工单位和业主单２ 边坡位移监测方案刷，工程性质较差因此，对该边坡进行加固处
考虑边坡较高，地形陡峻，岩质较弱，位的注意；理。边坡防护设计方案如下：
３为危险级，监测单位应加密监测频率为掌控施工过程边坡变形动态并指导施工，１．１ 边坡坡形、坡率
对高边坡进行了仪器的埋设与监测工作。该（监测频率应由原计划的１次／１５天调整为１一级坡高８ｍ；二级以上每级坡高１０ｍ；
次／７天），并通知业主单位；高边坡仪器的埋设情况表１～表３所示。第二、五级边坡平台宽度分别为８、１０ｍ，其
４为高度危险级，表示该高边坡随时有以上各仪器埋设完成后，即对其进行了余边坡平台宽度２ｍ。一五级坡率为１：１，六
可能发生破坏失稳现象，应停止施工，并及相应的监测。￣九级坡率为１：１．２５。
时采取安全加固措施；监测频率应随之调整１．２ 边坡加固防护措施
为１次／天，并以书面形式（险情监测报告）三、四、六级边坡分别设计了三排锚３ 设立监测预警标准
通知业主单位。索。同时由于边坡较高，导致坡脚的应力集为确保该边坡的稳定与安全，根据相关
设计图纸和技术规范的
表１ 锚索测力计埋设一览表
４ 监测情况要求，结合现场施工进
４．１ 锚索应力监测数据度的具体情况，并根据
中程度较高，为了改善坡脚处岩土体的受力
状况，在一级边坡处设了三排钢锚管，另外，在距堑顶线三米处的边坡内设置了一条宽０．３米的锁边带。
表４ 该高边坡监测预警标准
１ 工程概况
表２ 锚杆钢筋计埋设一览表
表３ 测斜孔埋设一览表
Ｓｃｈｉｆｆｅｒ等的研究结果，除了对阻挫理论的研究具有重大意义之外，还为含阻挫的纳米磁体阵列的磁化规律的研究，开辟了一个新的途径。
３ 人工自旋冰中自旋取向分布的计算机模拟
在对人工自旋冰模拟过程中，我们用的是类模拟退火法，这种方法已经被广泛的应用于模拟材料的各种性能和人工神经网络中。模拟退火法是用Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｓ接受准则进行模拟的，它是基于蒙特卡罗法为背景的智能型算法。
首先，建立物理模型，求出系统的总能
量Ｈ１；而后翻转其中任一选定的小磁矩，再次计算系统的总能量Ｈ２，计算出能量翻转前后的能量差△Ｈ＝Ｈ２－Ｈ１；如果△Ｈ小于等于零，说明系统的总能量降低了，保持翻转后的状态；如果大于零，那么就有ｅｘｐ（－△Ｈ／Ｔ）的可能性接受翻转后的状态；转到第翻转小磁矩那步，不断的重复这个过程，直至系统不再发生翻转为止。
在对总能量的计算过程中，我们借助于ＯＯＭＭＦ［１０］，具体的模拟结果如图４实心实线标志部分。与图５虚线实验结果比较可以看出，模拟结果和实验基本上符合。
现在，磁记录材料的记录密度逐年提高，在不远的将来，其记录密度可能达到极
限。解决方法之一是将磁记录材料制成由单畴磁岛构成的纳米阵列，将有阻挫出现。这将影响其记录的稳定性。由于长程序被破坏，其宏观性质将不同于无阻挫的磁体。因此，研究含几何阻挫纳米磁体阵列中磁矩分布的规律及体系整体宏观磁化规律，无论对阻挫现象的理论研究还是复杂相互作用系统的研究以及对提高磁记录存储装置的容量都具有重要意义。
４２
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图１ 锚索预应力变化曲线
５ 结语
根据以上监测结果及所绘制的深部位移变形曲线，８号孔的深部位移变化较大，但对照表４中的高边坡监测预警标准，其水平位移变形并未超出安全级预警范围，其余各孔的深部位移变形更小，由此可知该高边坡目前为安全级，高边坡处于稳定状态，这与前面锚索与锚杆的应力监测结果是一致的。
根据上述锚索、锚杆和边坡深部位移监测结果，并对照表４所示的高边坡监测预警标准，可知该高边坡目前处于安全等级。
由于在设计过程中边坡地质勘探难以非常详细准确，勘探报告只能局部反映边坡的地质情况，从而使得边坡方案的设计不周全、不完善，再加上边坡开挖裸露后，外部恶劣环境的不确定性增加了边坡失稳的可能性，所以，在边坡开挖后及时设置位移观测点，通过测量观测和对观测数据的分析，可以预先知道边坡的发展的趋势，及时采取预防措施。高边坡监测成本小，作用大，在许多工程中取得了很好的效果。
图２ 锚杆拉力变化曲线
参考文献
［１］ 刘涌江．高边坡位移变形动态监测报告．重
庆交通科研设计院，２００５．
［２］ 章书寿，华锡生．工程测量．水利电力出版
社出版，１９９４．
［３］ 吴中如．水工建筑物安全监控理论及其应
用．河海大学出版社，１９９２，２．
图３ ８号孔深部位移变化曲线（垂直线路方向）
相应地三孔锚索预应力的历时曲线如下图１所示。
由锚索测力计监测到的预应力历时曲线可以看出，６００７＃锚索预应力由张拉后的３０３．６２ｋＮ损失至２６３．３５ｋＮ，损失了１３．２６％；６０１１＃锚索预应力由首次张拉后的２１５．１６ｋＮ损失至１６２．４４ｋＮ，损失了２４．５０％，且在张拉后的第一天时间里损失最大，一天之内损失了７．０７％；６００５＃锚索预应力由张拉后的２６９．０４ｋＮ损失至２３５．２１ｋＮ，损失了１２．５７％。
由以上三个锚索测力计所监测的锚索预应力历时变化曲线可知，该高边坡第６级边坡上的锚索，其预应力一直在逐渐衰减，而无明显的应力增加现象，由此可初步判断该高边坡目前处于稳定、安全状态。４．２ 锚杆应力监测数据
根据有关监测数据，绘制锚杆应力历时变化曲线如图２所示。
从近期的监测数据来看，目前，第５级边坡上锚杆受力基本处于恒定状态，随时间的变化起伏较小，进一步说明该高边坡目前是安全、稳定的。
４．３ 边坡深部位移监测数据
对于边坡深部位移的监测，以深部位移变形最大的 ８号测斜孔监测深度位移变化曲线如图３所示为例。
鉴于该高边坡的重要性，在深部位移监测时，监测组对垂直线路方向和平行线路方向的两个方向均进行了深部位移监测。同时，对于高边坡垂直线路方向和平行线路方向两个方向的变形，垂直线路方向的变形对该高边坡的稳定性反映更为直接，当垂直方向的变形较大，预示边坡的变形状态处于危险状态时，可将垂直线路方向和平行线路方向的两个方向监测结果进行合成，即可得到边坡深部位移的真实方向和大小。图３仅列出了垂直方向的监测结果。
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高速公路高边坡位移变形动态监测
谢永明
（广东省路桥建设发展有限公司 广东广州 ５１０６３５）
摘 要：本文结合工程实际，在对路堑边坡表面、地下变形以及支挡结构物受力状态监测所获取的信息进行综合分析的基础上，对边坡施工及运营期的安全性进行了分析研究，指出了影响边坡稳定的各种因素，可为类似工程的设计及施工提供借鉴。关键词：高边坡 位移 监测中图分类号：ＴＵ９９７文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－３７９１（２００７）０４（ａ）－００４２－０２
以往类似工程的工作经验及向多个专家的咨
询了意见，该边坡建立了工程监测的预警标汕揭高速公路Ｋ５３＋７６０￣Ｋ５４＋０２２段属
准，如表４所示。于路堑高边坡，该边坡最高达９级，８０多米高，
表中：１为安全级，表示该高边坡处于地处剥蚀丘陵地貌单元。该高边坡坡体为全
安全稳定状态；风化和强风化花岗岩，强度较低，易受雨水冲
２为预警级，应引起施工单位和业主单２ 边坡位移监测方案刷，工程性质较差因此，对该边坡进行加固处
考虑边坡较高，地形陡峻，岩质较弱，位的注意；理。边坡防护设计方案如下：
３为危险级，监测单位应加密监测频率为掌控施工过程边坡变形动态并指导施工，１．１ 边坡坡形、坡率
对高边坡进行了仪器的埋设与监测工作。该（监测频率应由原计划的１次／１５天调整为１一级坡高８ｍ；二级以上每级坡高１０ｍ；
次／７天），并通知业主单位；高边坡仪器的埋设情况表１～表３所示。第二、五级边坡平台宽度分别为８、１０ｍ，其
４为高度危险级，表示该高边坡随时有以上各仪器埋设完成后，即对其进行了余边坡平台宽度２ｍ。一五级坡率为１：１，六
可能发生破坏失稳现象，应停止施工，并及相应的监测。￣九级坡率为１：１．２５。
时采取安全加固措施；监测频率应随之调整１．２ 边坡加固防护措施
为１次／天，并以书面形式（险情监测报告）三、四、六级边坡分别设计了三排锚３ 设立监测预警标准
通知业主单位。索。同时由于边坡较高，导致坡脚的应力集为确保该边坡的稳定与安全，根据相关
设计图纸和技术规范的
表１ 锚索测力计埋设一览表
４ 监测情况要求，结合现场施工进
４．１ 锚索应力监测数据度的具体情况，并根据
中程度较高，为了改善坡脚处岩土体的受力
状况，在一级边坡处设了三排钢锚管，另外，在距堑顶线三米处的边坡内设置了一条宽０．３米的锁边带。
表４ 该高边坡监测预警标准
１ 工程概况
表２ 锚杆钢筋计埋设一览表
表３ 测斜孔埋设一览表
Ｓｃｈｉｆｆｅｒ等的研究结果，除了对阻挫理论的研究具有重大意义之外，还为含阻挫的纳米磁体阵列的磁化规律的研究，开辟了一个新的途径。
３ 人工自旋冰中自旋取向分布的计算机模拟
在对人工自旋冰模拟过程中，我们用的是类模拟退火法，这种方法已经被广泛的应用于模拟材料的各种性能和人工神经网络中。模拟退火法是用Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｓ接受准则进行模拟的，它是基于蒙特卡罗法为背景的智能型算法。
首先，建立物理模型，求出系统的总能
量Ｈ１；而后翻转其中任一选定的小磁矩，再次计算系统的总能量Ｈ２，计算出能量翻转前后的能量差△Ｈ＝Ｈ２－Ｈ１；如果△Ｈ小于等于零，说明系统的总能量降低了，保持翻转后的状态；如果大于零，那么就有ｅｘｐ（－△Ｈ／Ｔ）的可能性接受翻转后的状态；转到第翻转小磁矩那步，不断的重复这个过程，直至系统不再发生翻转为止。
在对总能量的计算过程中，我们借助于ＯＯＭＭＦ［１０］，具体的模拟结果如图４实心实线标志部分。与图５虚线实验结果比较可以看出，模拟结果和实验基本上符合。
现在，磁记录材料的记录密度逐年提高，在不远的将来，其记录密度可能达到极
限。解决方法之一是将磁记录材料制成由单畴磁岛构成的纳米阵列，将有阻挫出现。这将影响其记录的稳定性。由于长程序被破坏，其宏观性质将不同于无阻挫的磁体。因此，研究含几何阻挫纳米磁体阵列中磁矩分布的规律及体系整体宏观磁化规律，无论对阻挫现象的理论研究还是复杂相互作用系统的研究以及对提高磁记录存储装置的容量都具有重要意义。
４２
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工 程 技 术
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图１ 锚索预应力变化曲线
５ 结语
根据以上监测结果及所绘制的深部位移变形曲线，８号孔的深部位移变化较大，但对照表４中的高边坡监测预警标准，其水平位移变形并未超出安全级预警范围，其余各孔的深部位移变形更小，由此可知该高边坡目前为安全级，高边坡处于稳定状态，这与前面锚索与锚杆的应力监测结果是一致的。
根据上述锚索、锚杆和边坡深部位移监测结果，并对照表４所示的高边坡监测预警标准，可知该高边坡目前处于安全等级。
由于在设计过程中边坡地质勘探难以非常详细准确，勘探报告只能局部反映边坡的地质情况，从而使得边坡方案的设计不周全、不完善，再加上边坡开挖裸露后，外部恶劣环境的不确定性增加了边坡失稳的可能性，所以，在边坡开挖后及时设置位移观测点，通过测量观测和对观测数据的分析，可以预先知道边坡的发展的趋势，及时采取预防措施。高边坡监测成本小，作用大，在许多工程中取得了很好的效果。
图２ 锚杆拉力变化曲线
参考文献
［１］ 刘涌江．高边坡位移变形动态监测报告．重
庆交通科研设计院，２００５．
［２］ 章书寿，华锡生．工程测量．水利电力出版
社出版，１９９４．
［３］ 吴中如．水工建筑物安全监控理论及其应
用．河海大学出版社，１９９２，２．
图３ ８号孔深部位移变化曲线（垂直线路方向）
相应地三孔锚索预应力的历时曲线如下图１所示。
由锚索测力计监测到的预应力历时曲线可以看出，６００７＃锚索预应力由张拉后的３０３．６２ｋＮ损失至２６３．３５ｋＮ，损失了１３．２６％；６０１１＃锚索预应力由首次张拉后的２１５．１６ｋＮ损失至１６２．４４ｋＮ，损失了２４．５０％，且在张拉后的第一天时间里损失最大，一天之内损失了７．０７％；６００５＃锚索预应力由张拉后的２６９．０４ｋＮ损失至２３５．２１ｋＮ，损失了１２．５７％。
由以上三个锚索测力计所监测的锚索预应力历时变化曲线可知，该高边坡第６级边坡上的锚索，其预应力一直在逐渐衰减，而无明显的应力增加现象，由此可初步判断该高边坡目前处于稳定、安全状态。４．２ 锚杆应力监测数据
根据有关监测数据，绘制锚杆应力历时变化曲线如图２所示。
从近期的监测数据来看，目前，第５级边坡上锚杆受力基本处于恒定状态，随时间的变化起伏较小，进一步说明该高边坡目前是安全、稳定的。
４．３ 边坡深部位移监测数据
对于边坡深部位移的监测，以深部位移变形最大的 ８号测斜孔监测深度位移变化曲线如图３所示为例。
鉴于该高边坡的重要性，在深部位移监测时，监测组对垂直线路方向和平行线路方向的两个方向均进行了深部位移监测。同时，对于高边坡垂直线路方向和平行线路方向两个方向的变形，垂直线路方向的变形对该高边坡的稳定性反映更为直接，当垂直方向的变形较大，预示边坡的变形状态处于危险状态时，可将垂直线路方向和平行线路方向的两个方向监测结果进行合成，即可得到边坡深部位移的真实方向和大小。图３仅列出了垂直方向的监测结果。
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