CN103150421B - 利用位移监测同时确定抗滑桩桩位和临界深度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用位移监测同时确定抗滑桩桩位和临界深度的方法，适用于堆积层滑坡抗滑桩桩位和临界深度的确定与设计。步骤如下：（1）针对待治理边坡地质进行调查分析与评价，确定滑坡坡体区域；（2）坡体网格划分及位移监测点位置选取；（3）监测设备安装及位移监测；（4）确定滑坡位移每个监测点合成总位移值S_(i，j)与垂直位移方向率；（5）确定滑坡失稳性质与抗滑桩空间加固位置；（6）确定滑坡坡体剪切滑移带临界深度；（7）确定滑坡抗滑桩桩长；（8）抗滑桩的信息化施工。本发明投资成本少，设计原理可靠，位置确定精度高，简便快捷，易于实施，工程应用性强。

Description

利用位移监测同时确定抗滑桩桩位和临界深度的方法

技术领域

本发明涉及一种同时确定抗滑桩桩位和临界深度的方法，具体涉及一种利用位移监测同时确定抗滑桩桩位和临界深度的方法。本发明属于岩土工程边坡与滑坡地质灾害评价防治技术领域。

背景技术

在地质滑坡治理工程中，滑坡抗滑桩空间位置和临界深度两者的同时确定是滑坡防治工程设计的首要条件并起着至关重要的作用，是滑坡防治工程成败的重要关键因素。目前，滑坡抗滑桩空间位置和桩长的确定与设计方法一般有以下几种：一是钻探和物探确定法。此法以钻探与物探为主要手段，通过勘察和钻探确定滑坡坡体土层厚度，以此确定抗滑桩桩长的地质勘察方法；二是极限平衡法，主要包括剩余推力法和改进的简化Bishop法，假定滑坡坡体在剪切滑移带已经形成，通过假设滑移面计算稳定性系数再确定绝对刚性抗滑桩体长度；三是利用有限元分析软件进行数值模拟边坡应力场的基础上，引入岩土体破坏强度准则，建立理想弹塑性模型来确定最大位移变形场与圆弧形剪切滑移带来确定抗滑桩空间位置和桩长。

由以上分析方法可知，钻探与物探确定法存在投资大、耗时长，且勘察过程中不可避免对滑坡坡体本身产生扰动破坏，因此很难完整勘探整个滑坡坡体区域下土体的厚度，并且对抗滑桩的空间位置定位无法确定；极限平衡法需对桩土受力以及边坡剪切滑移带进行假定，滑移体本身也简化为各向同性体，同时将边坡稳定性分析和抗滑力分开计算，使得计算过程繁琐；有限元数值分析法确定抗滑桩空间位置和桩长是建立在确定合理的本构关系和准确的土层物理力学参数明确已知的条件下，而且由于取样和试验条件的限制很难获取准确的岩土体物理力学参数，难以真实反映滑坡坡体实际情况，其结果容易受到上述因素及有限元软件“黑箱子”和人为因素影响而产生较大误差，并且还存在计算过程繁琐、计算量大和计算时间长等局限性问题，其方法大多停留在确定模糊位移场上，所求位移并不能代表滑坡真实位移变化，无法有效确定整个滑坡坡体区域的抗滑桩空间位置和桩长，同时桩长的确定难以保证其合理性。

以上方法在确定抗滑桩桩位与临界深度上均是以滑坡坡体力学分析与评价为基础和前提条件的，所以在某种程度上均存在上述力学分析与评价法的局限和不足，因此，寻找和利用位移监测同时确定抗滑桩空间位置和临界深度的方法具有很重要的实际意义。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种利用位移监测同时确定抗滑桩桩位和临界深度的方法，适用于堆积层滑坡抗滑桩桩位和临界深度的确定与设计。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种利用位移监测同时确定抗滑桩桩位和临界深度的方法，步骤如下：

（1）针对待治理边坡地质进行调查分析与评价，确定滑坡坡体区域；

（2）坡体网格划分及位移监测点位置选取：对滑坡坡体区域进行m*n方形网格划分，网格大小按照实际坡体大小确定，其中，m、n均为大于等于3的整数，m为网格纵向等间距划分线数，即研究坡体剖面下二维剪切滑移带曲线形状对应的线数；n为网格横向等间距划分线数；位移监测点由若干个位移监测基准点和位移变形监测点组成，位移监测基准点设为K₁~K_x，x为大于等于3的整数，设定在监测滑坡坡体以外稳定的基岩或无变形的区域，形成控制网；滑坡位移变形监测点布置在滑坡坡体区域内的网格线交点上，位移变形监测点编号以矩阵形式F_(i，j)表示，其中，i、j均为整数，i＝1~n,j＝1~m，i、j分别为边坡冲沟周界由左到右、从后缘拉张破裂壁到前缘剪出口依次计数；

（3）监测设备安装及位移监测：根据步骤（2）对应安装位移变形监测点的无线监测设备及位移监测基准点的监测设备，使埋设的监测设备与滑坡表层紧密耦合，设备之间相互独立，互不干涉，监测每个监测点水平、垂直位移变化值；

（4）确定滑坡位移每个监测点合成总位移值S_(i，j)与垂直位移方向率；

（5）确定滑坡失稳性质与抗滑桩空间加固位置；

（6）确定滑坡坡体剪切滑移带临界深度：利用垂直位移方向率确定坡体剖面剪切滑移带形状曲线，并确定真实二维剪切滑移带曲线y₁...y_j...y_m，共得到m个曲线，运用所得剪切滑移带曲线确定滑坡坡体剪切滑移带临界深度；

（7）确定滑坡抗滑桩桩长；

（8）抗滑桩的信息化施工。

所述步骤（1）具体方法是：对滑坡前缘剪出口、后缘拉张破裂壁、边坡冲沟周界三个滑坡要素进行测绘和测量，确定前缘剪出口、后缘拉张破裂壁展布位置与深度，进而确定滑坡坡体区域。

所述步骤（3）还包括利用户外数据收集装置数据采集器将数据实时传输到智能远程监测站，对传输数据利用MicrosoftOfficeExcel初步处理分析，并录入Excel表格。

所述步骤（4）包括：

（41）利用步骤（3）中监测数据确定每个监测点的合成总位移值，并建立表格；

（42）定义垂直位移方向率为监测点的垂直累计位移与水平累计位移之比。

所述步骤（5）的具体方法是：

（51）由j列中相邻两点位移变形监测点的合成总位移值得出如下关系：

①合成总位移值S_(i，j)>S_(i+1，j):表明滑坡坡体后缘变形大于滑坡前缘变形，即滑坡坡体后缘处于拉伸状态，滑坡前缘处于挤压状态，索锢段位置处于滑坡坡体前缘，此滑坡为推移式滑坡，抗滑桩空间加固位置确定在滑坡坡体中后缘位移变形监测点范围内；

②合成总位移值S_(i，j)<S_(i+1，j)：表明滑坡坡体后缘变形小于滑坡前缘变形，即滑坡坡体后缘处于挤压状态，滑坡前缘处于拉伸状态，索锢段位置处于滑坡坡体后缘，此滑坡为牵引式滑坡，抗滑桩空间加固位置确定在滑坡坡体中前缘位移变形监测点范围内；

③合成总位移值S_(i，j)≈S_(i，j)：表明滑坡坡体后缘变形与滑坡前缘变形相差不多，即表明滑坡坡体为均匀整体变形，为整体平移式滑坡，抗滑桩空间加固位置宜在滑坡坡体位移变形监测点范围内均匀布置；

（52）结合步骤（51）比较各列合成总位移值，确定该监测滑坡失稳性质，即推移式滑坡或者牵引式滑坡或者整体平移式滑坡，以此确定抗滑桩总空间加固区域与位置。

所述步骤（6）中的坡体剖面剪切滑移带形状曲线具体包括：①、确定滑坡剪切带初始回归方程；②、确定初始增量；③、迭代求解；④、求二次增量；⑤、确定二维剪切滑移带曲线。

具体过程如下：

①、确定滑坡剪切带初始回归方程

用监测点的位移方向率代替二维剪切滑移带曲线斜率，即以坡面某监测点的位移方向率代替其垂直下方二维剪切滑移带处曲线斜率，求得初始回归方程：

y_j'＝R₁+R₂x+R₃x²+...（a）

式中：y_j′代表j列网格线下二维剪切滑移带斜率；x为相应点的横坐标；将j列网格线上监测点的横坐标数据带入公式（a），利用最小二乘法回归求出上式（a）中未知系数R₁、R₂…之值，得剪切滑移带初始方程：

$y_{j0}=R_0+R_{1}x+\frac{R_{20}}{2}{x}^2+...---\left(b\right)$

式中R₀值由坐标原点处的位移值确定，即R₀值由实测后缘坐落距离得到；

②、确定初始增量Δy_j

由于坡面监测点的斜率实际与垂直下方二维剪切滑移带曲线的斜率不相等，初始剪切滑移带方程需通过垂直位移方向率多次迭代逐步逼近真实二维剪切滑移带曲线方程，利用公式（b）求出监测点与剪切滑移带曲线上对应点之间距离值，令两点距离等于Δy_j作为初始量进行迭代逼近；

③、迭代求解

计算回归方程：

y_j'₁＝R₁+R₂(x-y_j'Δy_j)+R₃(x-y_j'Δy_j)²+...（c）

式中x-y_j'Δy_j为增量迭代点的横坐标值，利用最小二乘法回归求出上式中未知系数R₁、R₂…之值，可得剪切滑移带方程为：

$y_{j1}=R_0+R_{11}x+\frac{R_{21}}{2}{x}^2+...---\left(d\right)$

④、求二次增量Δy_j'

令Δy_j'＝y₁₇-y₁₈，以Δy_j'作为增量再次迭代，重复上述步骤；式中y_j17＝y_j13；y₁₈由监测点位移斜率与剪切滑移带曲线上监测点位移斜率相等点的点切线斜率相等确定；

⑤确定二维剪切滑移带曲线

按照步骤④前后两次Δy_j'值之差在限定范围0.1m以内为止，即得到真实二维剪切滑移带曲线方程：

$y_j=R_0+R_{1}x+\frac{R_2}{2}{x}^2+...---\left(e\right)$

所述步骤（6）利用垂直位移方向率确定滑坡坡体剪切滑移带临界深度采用如下方法求取：因坡体表面上任一监测点向滑坡内部作竖直垂线可以在初始剪切滑移带上找到相应的一点，使监测点附近的坡体沿着这两点切线方向滑动，在这两点间无相对位移，监测点与垂直下方对应点附近的坡体沿着与两点连线的垂直方向滑动，在其连线上没有位移；则可根据滑坡位移监测点位置选择滑坡网格线j所处的剖面建立坐标系，选择滑体后缘起始破裂壁为坐标原点，确定坡面网格线j列位移监测点坐标F_(i，j)(x,y)，并与步骤（4）中位移监测点的垂直位移方向率一一对应。

所述步骤（7）具体方法是：计算滑移坡面到其垂直下方剪切滑移带位置差值，得到监测坡体的剪切滑移带厚度，即坡体剪切滑移带临界深度ΔH_i；再按照DZT0219-2006《滑坡防治工程设计与施工技术规范》的要求或者地区性规范规定，确定抗滑桩入岩深度h_i＝(1/3-2/5)H，则可以确定抗滑桩总的桩长，即H＝ΔH_i+h_i。

所述步骤（8）具体方法是：按照DZT0219-2006《滑坡防治工程设计与施工技术规范》的要求或者地区性规范规定，利用所得的抗滑桩空间位置布置和桩长进行信息化施工，施工完成后，继续利用位移监测设备GPS监测滑坡的位移变形，以便评价滑坡抗滑桩设计的有效性；若施工后滑坡坡体位移变化符合相关变形规范要求，则认为抗滑桩设计成功；若施工后滑坡坡体位移变化有继续增大趋势，则需重新进行抗滑桩加密等措施重新优化和治理此滑坡。

本发明的有益效果是：

本发明首先利用滑坡坡体上各个监测点总合成位移量的大小，判断滑坡失稳性质，设计抗滑桩空间加固位置；然后，再利用各个监测点垂直位移和水平位移监测值确定滑坡坡体垂直位移方向率，并通过最小二乘法对垂直位移方向率回归迭代逼近任意形状真实临滑剪切带位置与形状，实现抗滑桩临界深度的确定，最终确定抗滑桩桩长。解决了现有分析方法无法同时准确有效确定抗滑桩空间加固位置和临界深度下桩长的问题。

本发明与现有方法与技术相比，其优点之一是破坏面即剪切滑移带形状和位置事先不用假定；优点之二是有效避开滑坡坡体物理力学参数的人为选取与有限元软件折减所造成滑坡剪切带与实际坡体状况不符；优点之三是仅通过滑坡位移参数变化同时即可确定滑坡失稳性质与抗滑桩空间加固位置和滑坡抗滑桩桩长，避免了对滑坡的破坏与扰动；优点之四是采用工程技术人员熟悉的编程语言、AUTOCAD三维作图软件及MicrosoftOfficeExcel数据处理软件，不受软件本身局限性影响；优点之五是其方法投资成本少，设计原理可靠，位置确定精度高，简便快捷，易于实施，工程应用性强。

附图说明

图1为本发明的方法流程示意图；

图2为本发明涉及的网格划分及位移变形监测点示意图；

图3为本发明涉及的滑坡位移监测点及数据监测收集处理设备示意图；

图4为本发明涉及的任意形状剪切滑移带示意图；

图5为本发明涉及的某边坡坡体监测点位置示意图；

图6为本发明涉及的某边坡坡体i列抗滑桩空间位置及桩长示意图；

其中，01.方形网格，02.位移监测基准点，03.位移变形监测点，04.控制网，05.网格线交点，06.位移变形监测点的无线监测设备，07.位移监测基准点的监测设备，08.户外数据收集装置，09.智能远程监测站，10.坡体，11.监测点I，12.初始剪切滑移带，13.监测点II，14.坐标系，15.坐标原点，16.迭代滑移面曲线上对应以求滑移面上的增量迭代点，17.增量迭代点，18.滑移面曲线上对应监测点位移斜率相等点，19.位移斜率方向，20.位移监测设备GPS。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步的阐述，应该说明的是，下述说明仅是为了解释本发明，并不对其内容进行限定。

实施例：

某堆积层滑坡位移位于湖北省秭归县内，距三峡工程约26km，整个边坡呈南北向展布，长约1.5km，北窄南宽，北宽300~400m，南部沿江宽约1000m，后缘高程约900m，坡面平均坡度为23°，存在下伏基岩面，为典型的堆积层滑坡。

一种利用位移监测同时确定抗滑桩桩位和临界深度的方法，具体步骤如下：

（1）针对待治理边坡地质进行调查分析与评价，确定滑坡坡体区域；对边坡进行初步调查，发现此滑坡符合典型堆积层滑坡的基本要素，存在前缘剪出口、后缘拉张破裂壁、边坡冲沟周界等滑坡形态。这些基本要素对滑坡与抗滑桩的识别、分析、评价和设计等后续工作起决定性作用，因此有进行下一步监测治理的必要。

（2）坡体网格划分及位移监测点位置选取：为确定上述滑坡抗滑桩的空间加固位置和桩长，在某滑坡坡面设置了n=7、m=3共21个位移监测点，并对滑坡监测点的水平位移与垂直位移进行了监测。根据滑坡监测点的水平位移与垂直位移监测数据，计算和确定出滑坡坡体的滑坡合成总位移值和垂直位移方向率值。

根据步骤（1）调查的边坡外围后缘拉张破裂壁、前缘剪出口和左右边侧裂缝或边冲沟确定滑坡坡体区域；对此区域坡面进行方形网格m*n=3*7划分，如图6所示，其中m=3为网格纵向等间距划分线数，即研究坡体剖面下二维剪切滑移带曲线形状对应的线数；n=7为网格横向等间距划分线数。位移监测点由位移监测基准点和滑坡位移变形监测点组成，位移监测基准点K_x（x＝1~3）选在监测滑坡坡体以外稳定的基岩或无变形的区域，形成控制网；滑坡位移变形监测点布置在滑坡区内的网格线交点上，位移变形监测点下标编号以矩阵形式F_(i，j)表示，其中i＝1~7,j＝1~3；

（3）监测设备安装及位移监测：根据步骤（2）位移监测点的选择对应布置安装无线监测位移变化设备（编号F_(i，j)其中i＝1~7,j＝1~3）及位移监测基准点（K₁~K₃）的监测设备，使埋设的监测设备与滑坡表层紧密耦合，设备之间相互独立，互不干涉，监测每个监测点水平、垂直位移变化值；利用监测基准点监测设备确定后缘拉张破裂壁和前缘剪出口的深度与位置；利用户外数据收集装置数据采集器将数据实时传输到智能远程监测站，对传输数据利用计算机软件初步处理分析，并录入Excel表格，见表1；

（4）确定滑坡位移监测点总合成位移量与垂直位移方向率：①利用步骤（3）中监测数据确定每个监测点合成总位移量，并建立表格2；②定义垂直位移方向率为监测点的垂直累计位移与水平累计位移之比；对步骤（3）中初步处理的数据运用垂直位移方向率这一参数作进一步处理，得到滑坡各个位移监测点的垂直位移方向率，并建立表格3；

表1某滑坡各监测点1984年7月到1985年5月监测数据处理表格

注：竖直位移量中上升为“+”，下沉为“-”；

表2某滑坡坡体7*3个监测点的总合成位移量值（m/年）

表3某滑坡坡体7*3个监测点的垂直位移方向率值

（5）确定滑坡失稳性质与抗滑桩空间加固位置：根据步骤（4）中位移变形监测点F_(i，j)的合成总位移值S_(i，j)（表2）判断滑坡失稳性质，然后确定抗滑桩空间位置。

（51）由1~3列中相邻两点位移变形监测点的合成总位移值得出如下关系：

合成总位移值S_(i，j)>S_(i+1，j):表明滑坡坡体后缘变形大于滑坡前缘变形，即滑坡坡体后缘处于拉伸状态，滑坡前缘处于挤压状态，索锢段位置处于滑坡坡体前缘，此滑坡为推移式滑坡，抗滑桩空间加固位置确定在滑坡坡体中后缘位移变形监测点范围内；

（52）综上各列合成总位移值的比较结果，可确定该监测滑坡失稳性质为推移式滑坡，确定抗滑桩总空间加固区域与位置为此滑坡的中后缘，并主要在坡体中部加固；

（6）确定滑坡剪切滑移带体临界深度：本次计算采用整理后表3所示数据，取滑体后缘为坐标原点，根据剪切滑移带确定方法即五个小步骤：①、初始回归方程计算；②、求初始增量；③、迭代求解；④、求二次增量；⑤、确定二维剪切滑移带曲线；编制了计算程序，最终得到了三维剪切滑移带方程如下：

y₁＝10.5+0.810352x-0.0008242x²+0.00000043x³

y₂＝12.0+0.810696x-0.0007185x²+0.00000033x³

y₃＝10.7+0.804036x-0.00081x²+0.00000038x³

其中，x＝0处方程曲线斜率值为基岩剪切滑移带斜率，此处值由实测后缘坐落距离得到，分别取：

11.04*sin72°=10.5m、13.47*sin70°=12.0m、11.25*sin72°=10.7m

其次，运用二维剪切滑移带曲线确定滑坡剪切滑移带体临界深度，见表4；

表4曲线计算结果一览表（m）

注：y₁y₂y₃分别为各曲线计算剪切滑移带位置；y₁'y₂'y₃'分别为各坐标系下坡面竖向坐标值；ΔH_i为坡体剪切滑移带临界深度；X为选定曲线下滑坡剖面坐标系的水平横坐标，见图4所示。

利用垂直位移方向率确定滑坡坡体剪切滑移带临界深度采用如下方法求取，因坡体10表面上任一监测点11向滑坡内部作竖直垂线可以在初始剪切滑移带12上找到相应的一点13，使监测点附近的坡体沿着这两点切线方向滑动，在这两点间无相对位移，监测点与垂直下方对应点附近的坡体沿着与两点连线的垂直方向滑动，在其连线上没有位移；则可根据滑坡位移监测点位置选择滑坡网格线j所处的剖面建立坐标系14，选择滑体后缘起始破裂壁为坐标原点15，确定坡面网格线j列位移监测点坐标F_(i，j)(x,y)，并与步骤（4）中位移监测点的垂直位移方向率一一对应（见表5）；其具体包括以下步骤：

表5计算中斜率、横坐标取值一览表

①、初始回归方程计算

用监测点的位移方向率代替二维剪切滑移带曲线斜率，即以坡面某监测点的位移方向率代替其垂直下方二维剪切滑移带处曲线斜率，求得初始回归方程：

y₂'＝R₁+R₂x+R₃x²+...（a）

式中：y₂'代表第2列网格线下二维剪切滑移带斜率；x为相应点的横坐标；将第2列网格线上监测点的横坐标数据带入公式（a），利用最小二乘法回归求出上式（a）中未知系数R₁、R₂…之值，得剪切滑移带初始方程：

y₂₀＝12.0+0.7501x-0.00449485+0.00001495x³...（b）

式中R₀值由坐标原点15处的位移值确定，即R₀值由实测后缘坐落距离得到：

R₀＝13.47*sin70°=12.0m；

②、求初始增量Δy₂

由于坡面监测点的斜率实际与垂直下方二维剪切滑移带曲线的斜率不相等，初始剪切滑移带方程需通过垂直位移方向率多次迭代逐步逼近真实二维剪切滑移带曲线方程，利用公式（b）求出监测点11与剪切滑移带曲线上对应点13之间距离值，令两点距离等于Δy₂作为初始量进行迭代逼近；

③、迭代求解

计算回归方程：

y₂'1＝R₁+R₂(x-y₂'Δy₂)+R₃(x-y₂'Δy₂)²+...（c）

式中x-y₂'Δy₂为增量迭代点16的横坐标值，利用最小二乘法回归求出上式中未知系数R₁、R₂…之值，可得剪切滑移带方程为：

$y_{j1}=R_0+R_{11}x+\frac{R_{21}}{2}{x}^2+...---\left(d\right)$

④、求二次增量Δy₂'

令Δy₂'＝y₁₇-y₁₈，以Δy₂'作为增量再次迭代，重复上述步骤；式中y₁₈由监测点位移斜率与剪切滑移带曲线上监测点位移斜率相等点的点切线斜率19相等确定；

⑤确定二维剪切滑移带曲线

按照步骤④前后两次Δy₂'值之差在限定范围0.1m以内为止，即得到真实二维剪切滑移带曲线方程：

y₂＝12.0+0.810696x-0.0007185x²+0.00000033x³（e）

同理可得第1、第3列网格下真实二维剪切滑移带曲线方程：

y₁＝10.5+0.810352x-0.0008242x²+0.00000043x³（f）

y₃＝10.7+0.804036x-0.00081x²+0.00000038x³（g）

（7）确定滑坡抗滑桩桩长：由表4确定出坡体剪切滑移带临界深度位置与形状确定后，得出所求坡体剪切滑移带临界深度ΔH_i，按照《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZT0219-2006）要求或者地区性规范规定确定抗滑桩入岩深度h_i＝2/5H，则可以确定抗滑桩总桩长，即H＝ΔH_i+h_i，同时由表2可知F_(4，i)位移变形监测点处在边坡水平坐标500m左右，因为此滑坡为推移式滑坡，抗滑桩空间位置确定在中后缘部位，所以可仅计算中后缘（X=100~500m，且X为整数时）部位的抗滑桩桩长，见表6。

（8）抗滑桩的信息化施工：按照《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZT0219-2006）等要求或者地区性规范规定，利用求得的抗滑桩空间位置布置和桩长进行信息化施工，施工完成后，继续监测滑坡的位移变形以便校核抗滑桩设计对滑坡治理与防治，见图6。

表6抗滑桩总桩长计算结果一览表（m）

注：ΔH₁ΔH₂ΔH₃分别为剪切滑移带临界深度；h₁h₂h₃分别为抗滑桩入岩深度；H为抗滑桩桩长；X为选定曲线下滑坡剖面坐标系的水平横坐标。

通过表1~6可见，本发明通过利用位移监测数据同时确定抗滑桩空间位置和临界深度的方法，能解决了现有分析方法无法同时准确有效确定抗滑桩空间加固位置和临界深度下桩长的问题。本发明其位置确定精度高，简便快捷，易于实施的特点，表明工程应用性强，具有很重要的实际意义。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种利用位移监测同时确定抗滑桩桩位和临界深度的方法，其特征在于，步骤如下：

(1)针对待治理边坡地质进行调查分析与评价，确定滑坡坡体区域；

(2)坡体网格划分及位移监测点位置选取：对滑坡坡体区域进行m*n方形网格划分，网格大小按照实际坡体大小确定，其中，m、n均为大于等于3的整数，m为网格纵向等间距划分线数，即研究坡体剖面下二维剪切滑移带曲线形状对应的线数；n为网格横向等间距划分线数；位移监测点由若干个位移监测基准点和位移变形监测点组成，位移监测基准点设为K₁～K_x，x为大于等于3的整数，设定在监测滑坡坡体以外稳定的基岩或无变形的区域，形成控制网；滑坡位移变形监测点布置在滑坡坡体区域内的网格线交点上，位移变形监测点编号以矩阵形式F_(i,j)表示，其中，i、j为整数，i＝1～n,j＝1～m,i、j分别为边坡冲沟周界由左到右、从后缘拉张破裂壁到前缘剪出口依次计数；

(3)监测设备安装及位移监测：根据步骤(2)对应安装位移变形监测点的无线监测设备及位移监测基准点的监测设备，使埋设的监测设备与滑坡表层紧密耦合，设备之间相互独立，互不干涉，监测每个监测点水平、垂直位移变化值；

(4)定义垂直位移方向率为监测点的垂直累计位移与水平累计位移之比，确定滑坡位移每个监测点的合成总位移值S_(i,j)与垂直位移方向率；

(5)确定滑坡失稳性质与抗滑桩空间加固位置；

(6)确定滑坡坡体剪切滑移带临界深度：利用垂直位移方向率确定坡体剖面剪切滑移带形状曲线，并确定真实二维剪切滑移带曲线y_i…y_j…y_m，共得到m个曲线，运用所得剪切滑移带曲线确定滑坡坡体剪切滑移带临界深度；

(7)确定滑坡抗滑桩桩长；

(8)抗滑桩的信息化施工。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)具体方法是：对滑坡前缘剪出口、后缘拉张破裂壁、边坡冲沟周界三个滑坡要素进行测绘和测量，确定前缘剪出口、后缘拉张破裂壁展布位置与深度，进而确定滑坡坡体区域。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)还包括利用户外数据收集装置数据采集器将数据实时传输到智能远程监测站，对传输数据利用MicrosoftOfficeExcel初步处理分析，并录入Excel表格。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)为：

利用步骤(3)中监测数据确定每个监测点的合成总位移值，并建立表格。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(5)的具体方法是：

(51)由j列中相邻两点位移变形监测点的合成总位移值得出如下关系：

①合成总位移值S_(i,j)＞S_(i+1,j):表明滑坡坡体后缘变形大于滑坡前缘变形，即滑坡坡体后

缘处于拉伸状态，滑坡前缘处于挤压状态，索锢段位置处于滑坡坡体前缘，此滑坡为推移式滑坡，抗滑桩空间加固位置确定在滑坡坡体中后缘位移变形监测点范围内；

②合成总位移值S_(i,j)＜S_(i+1,j)：表明滑坡坡体后缘变形小于滑坡前缘变形，即滑坡坡体后缘处于挤压状态，滑坡前缘处于拉伸状态，索锢段位置处于滑坡坡体后缘缘，此滑坡为牵引式滑坡，抗滑桩空间加固位置确定在滑坡坡体中前缘位移变形监测点范围内；

③合成总位移值S_(i,j)≈S_(i+1,j):表明滑坡坡体后缘变形与滑坡前缘变形相差不多，即表明滑坡坡体为均匀整体变形，为整体平移式滑坡，抗滑桩空间加固位置宜在滑坡坡体位移变形监测点范围内均匀布置；

(52)结合步骤(51)比较各列合成总位移值，确定该监测滑坡失稳性质，即推移式滑坡或者牵引式滑坡或者整体平移式滑坡，以此确定抗滑桩总空间加固区域与位置。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(6)中的坡体剖面剪切滑移带形状曲线具体包括：①、确定滑坡剪切带初始回归方程；②、确定初始增量；③、迭代求解；④、求二次增量；⑤、确定二维剪切滑移带曲线。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(6)利用垂直位移方向率确定滑坡坡体剪切滑移带临界深度采用如下方法求取：因坡体表面上任一监测点向滑坡内部作竖直垂线可以在初始剪切滑移带上找到相应的一点，使监测点附近的坡体沿着这两点切线方向滑动，在这两点间无相对位移，监测点与垂直下方对应点附近的坡体沿着与两点连线的垂直方向滑动，在其连线上没有位移；则可根据滑坡位移监测点位置选择滑坡网格线j所处的剖面建立坐标系，选择滑体后缘起始破裂壁为坐标原点，确定坡面网格线j列位移监测点坐标F_(i,j)(x,y)，并与步骤(4)中位移监测点的垂直位移方向率一一对应。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(7)具体方法是：计算滑移坡面到其垂直下方剪切滑移带位置差值，得到监测坡体的剪切滑移带厚度，即坡体剪切滑移带临界深度ΔH_i；再按照DZT0219-2006《滑坡防治工程设计与施工技术规范》的要求或者地区性规范规定，确定抗滑桩入岩深度h_i＝(1/3-2/5)H，则可以确定抗滑桩总的桩长，即H＝ΔH_i+h_i。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(8)具体方法是：按照DZT0219-2006《滑坡防治工程设计与施工技术规范》的要求或者地区性规范规定，利用所得的抗滑桩空间位置布置和桩长进行信息化施工，施工完成后，继续利用位移监测设备监测滑坡的位移变形，以便评价滑坡抗滑桩设计的有效性；若施工后滑坡坡体位移变化符合相关变形规范要求，则认为抗滑桩设计成功；若施工后滑坡坡体位移变化有继续增大趋势，则需重新进行抗滑桩加密等措施重新优化和治理此滑坡。