深部位移監測可以準確掌握滑坡隨深度變化的位置、位移速率、滑帶數量和位移量,為滑坡預測和防治工程設計提供第壹手資料。大多數情況下,滑坡是非整體的,位移首先出現在內部,然後逐漸傳遞到地表。因此,通過深部位移監測來評價滑坡的穩定性和早期預報更具有實際意義。
地下深部位移監測技術主要是鉆孔測斜儀法,主要適用於監測滑坡的初始變形,即測量鉆孔和豎井內不同深度的變形特征和滑動帶的位置。精度高,效果好,但成本相對較高。當變形加劇或發生局部突發事件時,由於變形量大,擠壓測斜管急劇變形,使探頭無法通過,導致監測報廢。
鉆孔測斜儀根據探頭的安裝和使用方法可分為便攜式和固定式。
便攜式鉆孔測斜儀探頭主要有:①惠斯通電橋擺式;②應變計型;③差動變壓器型;④伺服加速度計類型等。伺服加速度計鉆孔測斜儀廣泛應用於滑坡監測。
下面簡要介紹鉆孔測斜儀(圖3-11)的工作原理和數據處理方法。
圖3-鉆孔測斜儀+01工作原理示意圖
探頭是測斜儀的核心,也是測試信號的來源。探頭采用應時柔性伺服加速度計作為傳感器。當探頭處於垂直狀態時,傳感器的敏感軸處於零位置,此時的輸出信號值稱為零偏。壹般來說,零偏差總是存在的。為了消除零偏的影響,進行兩次正負測試,取壹個方向的代數和作為測試結果。
在實際測試中,為了適應壹般習慣,根據探頭的規則,建議用戶將探頭的高輪對準南方或東方作為測試的正方向。
當探頭的敏感軸與參考軸(地球的重力軸)有壹個角度時,探頭中的加速度計有壹個輸出值,用下面的公式表示:
U1=A+Kgsinθ (3-1)
其中:a-加速度計的偏置值(零偏)(v);k指加速度計的標度因數,壹般為2.5v/g;g——地球重力加速度(米/S2);θ-傾斜角(度)。
為了消除加速度計偏差的影響,測試中壹般采用正負測試。比如東西方向,可以先測試東方向的數據,記為U1 (3-1),再測試西方向的數據,記為U2 (3-2)。
U2=A-Kgsinθ (3-2)
從公式(3-1)中減去公式(3-2)得到公式(3-3)。
U1-U2=2Kgsinθ (3-3)
根據測量關系:
sinθ=δ1/L(3-4)
式中:L——導向輪軌,500mm;δ1—水平位移(毫米);θ-傾斜角(度)。
從公式(3-3)和公式(3-4),我們可以得到:
δ1 =(u 1-U2)L/(2kg)(3-5)
對於鉆孔,在某個方向上,每個點的測試位移之和為
δTotal =∑δI(3-6)