【论文】牵引式滑坡抗滑桩光纤监测研究

抗滑桩是滑坡等地质灾害的主要加固结构之一,掌握其工作状态对于评价滑坡治理效果、开展滑坡预警预报都具有重要的意义。广泛采用的抗滑桩内力分析方法有悬臂梁法和弹性地基梁法。然而,由于计算中涉及的假设较多,分析模型不能完全适用于复杂的现场情况,例如具有多级滑动面和桩土界面分离征兆的滑坡。鉴于此,作者提出了一种基于分布式光纤传感(DFOS)的应变-内力转换方法,对中国三峡库区典型牵引式滑坡中的抗滑桩工况进行了现场评估。采用布里渊光时域反射(BOTDR)技术监测抗滑桩的应变分布,并通过分析桩与相邻测斜仪之间的相对变形,对桩土界面分离特征进行了剖析。最后,基于应变-内力转换法推导了抗滑桩的内力。根据计算出的内力与设计值的比值,可以评价抗滑桩的加固性能。结果表明,该方法能够揭示抗滑桩系统的变形规律,并能定量评价其工作状态。相关结论如下:(1) DFOS技术可以高精度地测量沿防滑桩的应变剖面。通过分析分布应变测量结果,确定了滑坡的3个滑动面,揭示了抗滑桩的变形模式和相关演化过程。(2)抗滑桩沿线应变变化表明桩-土界面随时间推移逐渐分离,抗滑桩及其相邻倾角仪的相对运动证实了这一点。(3)现场监测结果表明,抗滑桩变形与库水位波动呈负相关,而降雨影响较小。(4)通过分析记录的应变数据,可以推导出抗滑桩的弯矩和剪力。通过与设计内力对比,结果表明,当剪力接近设计值时,弯矩仍具有一定的安全裕度;为了迁移潜在的地质风险,建议使用小型防滑桩或在蚂蚁滑桩的后边缘安装预应力锚。

本文发表于国际期刊《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》(Zhang, Lei, Honghu Zhu, Heming Han, and Bin Shi. “Fiber Optic Monitoring of an Anti-Slide Pile in a Retrogressive Landslide.” Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, March 17, 2023. https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2023.02.011.)。