前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的岩土锚固技术论文主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
一,岩土锚固的概念和历史
岩土锚固技术是指埋设于岩土体中的受拉杆件,用以将结构物的拉应力传递给深部的稳定地层或加固不稳定的岩土体,形成拉杆与岩土相互作用,共同工作的体系。岩土锚固是岩土工程领域的重要分支。在岩土工程中采用锚固技术,不同于传统的岩土工程加固手段,它不仅能充分调用和提高岩土体自身的稳定性和强度,还可以大大节约结构物体积和自重,减小造价,并有利于施工安全和施工进度。锚固技术现已经成为提高岩土工程稳定性和解决复杂的岩土工程最经济最有效的方法之一。岩土锚固已在我国边坡、基坑、矿井、隧洞、地下工程,坝体、航道、水库、机场及抗倾、抗浮结构等工程建设中获得了广泛的应用。
随着我国大力兴建基础设施,特别是对交通、能源、水利和城市基础设施建设力度的加大,岩土锚固将展示出十分广阔的应用前景。
二,岩土锚固工程技术的现状
2.1锚杆的分类
目前工程中使用的锚杆有很多种,根据不同的标准可以有不同分类。按照锚杆和岩体的锚固方式,可分为黏结性锚杆、机械式锚杆和基地扩张式锚杆。根据一个钻孔内安装锚杆单元的数量,可分为单孔单一锚和单孔复合锚。按照是否预先施加张力可以分为预应力锚杆和非预应力锚杆。按照锚杆受荷后锚固段内的灌浆体的受力状态可分为拉力型锚杆和压力型锚杆。
2.2锚固系统可能的失效方式
锚杆在发挥作用时,荷载通过锚杆与灌浆体、灌浆体与岩体的相互作用传递到深层岩体中,根据锚固系统的组成与特点,锚固系统在承受荷载时可能以下列一种或几种形式发生破坏:
(1) 锚杆的强度破坏:发生这种破坏的可能原因是锚杆的设计或材料选用不当;
(2) 灌浆体被压碎或破裂:锚杆与砂浆的机械咬合作用导致砂浆中产生横向和轴向开裂,砂浆强度不足时易发生此种破坏;
(3) 周围岩土体破坏:可能由于岩土体强度太低或锚固段长度不够;
(4) 灌浆体与锚杆接触面破坏:是拉力型锚杆失效的主要形式之一,多数情况下是锚固长度不足导致的,也可能是因为注浆体强度较低。
(5) 岩土体与灌浆体接触面破坏:这种破坏多发生在软岩和土层,主要原因是围岩较软,接触面附近抗剪强度低。
2.3锚杆荷载传递机制的改善
大量的实验研究和实测结果证实,传统的拉力(集中)型或压力(集中)型锚杆受力时,其锚固长度上粘结应力分布是很不均匀的,当采用长锚固段时,粘结应力分布长度是有限的,粘结效应会呈现渐进性破坏现象。随着锚杆上荷载的增大,在荷载传至固定长度最远端之前,在杆体与灌浆体或灌浆体与地层界面上就会发生粘结效应逐步弱化或脱开的现象
为了从根本上改变拉力型锚固方法的弊端,冶金部建筑研究总院等单位成功研制了单孔复合锚固方法。该方法时在同一钻孔中安装几个单元锚杆,而每个单元锚杆有自己的杆体,自由长度和固定长度,而且承受的荷载也是通过各自的张拉千斤顶施加的,并通过预先补偿张拉,而使所有单元始终承受相同的荷载,承载力可提高30%――200%。
2.4软土锚固取得重大突破
软土主要由细粒土组成,一般具有松软、含水率高、孔隙率大、压缩性高和强度低的特点,主要分布在沿海一带。改革开放以来,沿海地区高层建筑蓬勃兴起,并要求快速经济地建造一大批深基坑工程,它为软土锚固的发展提供了契机。
我国的软土锚固技术进步主要体现在三个方面:
1)采用可重复灌浆技术,大幅度提高了软土中锚杆的承载力。
2)基本掌握了软土中锚杆蠕变变形和预应力值变化的规律。对塑性指数大于17的软土(不包括淤泥)在锚杆荷载作用下的蠕变变形及锚杆荷载随时间的变化特性进行了较深入的研究,提出了一些基本认识。
3)在实践中,找到了控制软土基坑周边位移的若干有效方法,主要有:
①在地下水位较高的软土地层中开挖基坑,应设可靠的止水帷幕,组织坑边地下水的流失。
②适当加大桩墙结构尺寸和加密锚杆,以提高支护结构刚度。
③锚杆成孔采取“跳钻”,即在水平方向上每隔2――4个锚杆孔位钻孔,并随即完成扦筋、注浆作业,使单位时间内对单位体积土体的扰动范围降低到最小程度。
④土方开挖要分层实施,使荷载作用的应力调整缓慢发生。基坑周边应随开挖,随锚固,使无支承条件下坑边所暴露的时间尽可能少,所敞露的时间尽可能少,所敞露的面积尽可能小。
⑤当坑边有密集建(构)筑物时,可在建(构)筑物周边设置垂直向的微型桩,以改变应力传递途径,减少基坑周边位移对建(构)筑物的影响。
2.5锚固结构的长期工作性能
锚杆的长期工作性能一直困扰着岩土工程师们,特别是近20年来,我国岩土锚固技术在土木、水利水电、铁(水)路交通以及市政基础工程建设中取得了空前的广泛应用,其规模之大,应用量之多已跃居世界之首。因而研究岩土锚固的长期工作性能,对重大岩土锚固工程实施安全性评价,对安全度不足或出现病害的锚固工程采用有效的处理措施,对永久性岩土锚固工程的设计、施工、防腐以及岩土锚固工程标准制定等方面都具有重要的意义。
岩土锚固结构的使用寿命取决于锚杆的耐久性,对寿命的主要威胁则来自于氢脆和电化学腐蚀。
清华大学、重庆交通科研设计院以示范工程渝黔公路的一段岩土锚固结构实例进行腐蚀程度评估研究,将物元理论引入层次分析法,建立了包括锚固段(自由段)和锚头等岩土锚固结构腐蚀程度的多层次评估模型及其评估指标,并确定各项指标的评估标准和评估模型各部分的初始权重。
中冶建筑研究总院有限公司结合在长期荷载传递机制、长期性能和安全评价研究成果的基础上,提出了锚杆锁定荷载(初始预应力)变化量、锚杆现有承载力降低率、被锚固的岩土体和结构物变形速率以及锚杆的腐蚀损伤程度为主的安全控制指标;建立了包括风险源识别、长期性能检测、监测项目于方法、安全评价的临界技术指标以及安全度不足锚固工程的处治方法等项内容的安全评价模式。并对所收集到的国内外17项被检验的岩土锚固工程长期性能状况进行了分析研究,研究结果表明:具有足够安全度的锚杆设计、锚杆全长完善的防腐措施,采用能改善力学与化学稳定性的锚固结构、规范的锚杆验收试验、完善系统的长期性能检测盒维护管理体系是提高岩土锚固的长期性能、确保锚固工程的长期安全工作的主要途径和方法。
2.6岩土锚固的无损检测方法
岩土锚固具有隐蔽性,发现其质量问题比较困难,而一旦发生事故处理起来怎更难。要保证锚固系统的质量,除了需对其进行合理设计、施工之外,对岩土锚固工程的健康监测也必不可少。通过对岩土锚固系统的检测,在施工阶段可以验证并优化锚杆支护参数,保障施工安全;在锚固系统运营期间,可以实现对其安全状态的监测,评估。
目前,我国规范中规定的及实际工程中使用的锚杆锚固质量及受理状态监测方法是对其进行拉拔试验,锚杆拉拔试验在一定程度上可以反应其整体的抗拔性能,即可以确定锚杆的极限承载力、变形特性、设计合理性和施工质量等,但仅靠此来对锚固系统进行评定还是远远不够的,因为拉拔试验本身存在着如下问题:
首先,拉拔试验不能反映锚杆真实工作状态下的性能,不能确定锚杆各段的锚固力。当锚杆发挥作用时,其不同部段的功能是不同的,因此,锚固质量的好坏不但跟锚杆的整体抗拔力有关,还和各段的锚固能力有关。
其次,拉拔试验不能对锚杆的锚固质量作充分的肯定,如对于全长粘结式锚杆,对锚杆承载力起作用的是锚固段,而在拉拔试验中,张拉段与锚固段共同向外受力,会导致结果偏大,给人一种满足承载力的假象。
第三,拉拔检测手段既费工又费时,抽检的样本数十分有限,难免以偏概全,不能满足对锚杆进行大面积检测的需要。
最重要的是,拉拔试验是一种破坏性的检测方法,实际操作中会对经锚杆加固的岩体产生新的扰动,降低锚杆对围岩的加固作用,这对软岩或较破碎岩层尤为不利。
哈尔滨工业大学硕士研究生白金超提出利用计算机技术和物联网技术,构造出FBG-FRP锚杆及其智能检测系统,监测分为以下几个部分:(1)钻孔过程监测。通过位置和压力等传感器来记录钻入深度随时间、工作气压等参数的关系,结合地质勘探报告,可以分析围岩的力学性能。(2)锚固力监测。该文采用FBG传感器,此传感器具有耐久性好,抗侵蚀能力高等优点,且体积小、易布置;另外它还能方便地使用波分复用技术在一根光纤中串接多个传感器,实现多点线式分布测量。(3)锚固密实度监测。通过应力波的反射和透射特点,通过特定的传感器接收信号并传输进入计算机中进行分析,从而得出锚杆的长度和锚固状态。(4)围岩压力的监测。采用哈尔滨工业大学周智等基于光纤光栅传感器原理开发出的新型的光前光栅土压力传感器。该传感器具备FBG的优点,对岩土工程有着很好的适用性,另外其还具有温度自补偿和温度测量的功能。
三,岩土锚固的前进方向
为了适应工程建设的需要和推动本学科的发展,应紧紧围绕以下课题,展开科学研究和技术创新:1)新型锚固结构及其综合配套技术研发;2)岩土锚固结构与周围介质传力力学机制研究;3)地震、冲击、交变等动荷载作用下,岩土锚固结构力学性能及破坏机制研究;4)永久型岩土锚固工程长期性能评估及安全评价;5)岩土锚杆工厂化生产及其标准化建设。
参考文献
【1】 程良奎,岩土锚固的现状与发展[J].土木工程学报,2001,34(3):7――16
【2】 程良奎,胡建林,张培文,岩土锚固技术新发展。工业建筑,2010年第40卷第1期
【3】 程良奎,张作眉,杨志银。岩土加固实用技术。北京:地震出版社,1994
【4】 陈奕奇,郭红仙,宋二祥,陈肇元,罗斌,唐树名。岩土锚固结构腐蚀程度的评估。岩石力学与工程学报,2007年7月第26卷第7期
【5】 白金超。岩土锚固的FBG-FRP锚杆及其智能监测系统。哈尔滨工业大学工学硕士学位论文,2008年7月
关键词:边坡防护,路线设计,支当防护,新技术
1. 问题的提出
随着我国高等级公路建设的不断深入,公路的边坡问题也不断出现,由于在路线设计中不可避免地要出现高路堤和深路堑,因此,填挖方的高边坡技术处理问题就显得很突出,有时候边坡问题制约了我们公路建设的进度、质量和投资控制,也影响到今后公路的养护和环境保护。边坡病害不仅影响美观,而且造成植被破坏、水土流失、生态破坏、遗害子孙。为此,有必要就一些有关边坡处理的技术问题进行探讨。
2.边坡病害的分类
边坡病害可分为以下三类:1、滑坡。滑坡是路基山坡土体或岩体由于长期受地下水、地表水活动的影响使其结构逐渐失去支撑力,在自重的作用下,整体沿着一定软弱面向下滑动。滑坡按其引起滑动的力学特性来区分,可分为牵引式和推移式滑坡。牵引式滑坡,是下部先滑动,使上部失去支撑而变形滑动,一般速度较慢,可延续相当长时间,横向张性裂隙发育,表面多呈阶梯状或陡坎状。推移式滑坡是上部岩土挤压下部岩土体产生变形,滑动速度较快,滑体表面波状起伏,多见于有堆积分布的斜坡地段。在公路建设中,因设计施工不当,改变了原来斜坡的平衡状态,则将引发工程新滑坡或工程复活古滑坡。免费论文。这种教训是有的,值得我们注意。2、崩塌。岩石崩塌通常被认为是岩体在陡坡面上脱落而下的一种边坡形式。它经常发生于陡坡顶部裂隙发育的地方。由于风化减弱了节理面间的黏结力,或者由于雨水渗入裂隙中,造成了裂隙水的水压力作用于向坡外的岩石上;或者岩石受到冻胀、风化和气温变化的影响,从而减弱岩体的抗拉强度和岩块松动,造成了岩石崩落的条件。裂隙水的水压力和冻胀作用是崩塌的常见原因。崩塌的岩块通常沿着层面、节理或局部断层带或断层面发生倾倒或者其下基础失去支撑而崩落。它具有突发性,危害较大,它与滑坡的区别是,崩塌发生急促,破坏体散开,并有倾倒、翻滚现象。而滑坡体一般总是沿着固定滑动面整体地、缓慢地向下滑动。3、剥落。所谓剥落是指边坡表层受风化,在冲刷和重力作用下,不断沿斜坡滚落。剥落发生在容易风化的岩土坡面,例如红层岩坡或膨胀土边坡。这些边坡开挖后如果不及时防护,坡面将发生风化,岩土体风化成散粒状后,将顺坡滑落下来。在这种坡面上植被,如果方法不当,风化的坡面会造成植被的破坏。
3.边坡的防护措施
下面从路线设计、工程地质、支挡防护三个方面对边坡处理技术进行探讨。1、公路路线设计中的边坡处理问题。总的来说,目前公路沿线景观上的路堤、路堑较为普遍,滑坡、崩塌也时常发生。这些问题的产生,与公路平纵面设计是否恰当关系较大。这里有几个问题需特别注意:一是山区公路建议用足最低技术标准,宜弯则弯,宜坡则坡,不可片面追求路线平直,减少大填大挖。二是要充分利用地形,应尽量减少破损山体。三是要充分且恰当地利用人工构造物的作用。2、关于防护结构问题。传统的防护方式从生物防护角度出发多采用辅贴草皮的方式进行,而工程上仅从坡面安全、稳定的角度出发对各类边坡进行工程防护和处置,一般采用浆砌片石护面墙、骨架护坡、抗滑桩、锚固、喷浆等,辅贴草皮也能满足即时绿的要求,但是传统的抗滑桩和抗滑挡墙在使用几年之后,产生推移甚至被推倒的事例是常见的。究其原因,除一般的设计或施工问题之外,在理论上来说,是库伦或朗金土压力理论的缺陷。因为岩土体有蠕动的物理现象,尤其是有临空面的岩土体,有流变力学特性。岩土体的蠕动使传统支挡结构所受到的侧向压力随着时间的推移而增大,最后在一场大雨过后被推倒。因此,对路基边坡应采取综合的防护措施,如植草或植树,采用砌石或混凝土块对边坡进行防护。3、当前新技术的应用
3.1三维植被网植草
三维植被网是以热塑性树脂为原料,采用科学配方,经挤出、拉伸等工序精制而成。它无腐蚀性,化学性稳定,对大气、土壤、微生物呈惰性。三维植被网的底层为一个高模量基础层,采用双向拉伸技术,其强度高,足以防止植被网变形,并能有效防止水土流失。三维植被网的表层为一个起泡层,膨松的网包以便填入土壤、种上草籽帮助固土,这种三维结构能更好地与土壤相结合。在边坡防护中使用三维植被能有效地保护坡面不受风、雨、洪水的侵蚀。三维植被网的初始功能是有利于植被生长。随着植被的形成,它的主要功能是帮助草根系统增强其抵抗自然水土流失能力。其特点是:由于网包的作用,能降低雨滴的冲击能量,并通过网包阻挡坡面雨水的流速,从而有效地抵御雨水的冲刷;网包中的充填物(土颗粒、营养土及草籽等)能被很好的固定,这样在雨水的冲蚀作用下就会减少流失;在边坡表层土中起着加筋加固作用,从而有效地防止了表面土层的滑移;三维植被网能有助于植被的均匀生长,植被的根系很容易在坡面土层中生长固定;三维植被网能做成草毯进行异地移植,能解决需快速防护工程的植被要求。
3.2客土喷播
客土喷播是以团粒剂使客土形成团粒化结构,加筋纤维在其中起到类似植物根茎的网络加筋作用,从而造就有一定厚度的具有耐雨水、风侵蚀,牢固透气,与自然表土相类似或更优的多孔稳定土壤结构。其技术要点是:喷播基材是保证喷播成功的重要因素,泥炭土是喷播的好材料,可和木纤维(或纸浆)按一定的配比混合使用,比单用纯木纤维具有更优良的附着和保水性能,可在土壤层较薄且非常瘠瘦,甚至风化岩的坡面上进行喷播,一般喷播厚度在10~20cm;保水剂及粘合剂用量,保水剂可根据各地气候条件及石场特点的不同而做相应的调整,粘合剂可根据石壁的坡度而定,与坡度大小成正比;挂网,先把锚钉按一定的间距固定在石壁上,然后挂网;草种选择,所喷播的草种应是根系发达、生长成坪快、抗旱、耐贫瘠的多年生品种,如果当地的冬季寒冷的话,还应考虑品种的抗冻性;混播,利用草种的互补性,如深根性和浅根性、豆科和禾本科、外地与本地、发育早与发育晚等特性进行混合喷播。
3.3混喷植草
混喷植草技术,其核心是在岩质坡面上营造一个既能让植物生长发育而种植基质又不被冲刷的多孔稳定结构。它利用特制喷混机械将土壤、肥料、有机质、保水材料、植物种子、水泥等混合干料加水后喷射到岩面上。免费论文。由于水泥的粘结作用,上述混合物可在岩石表面形成一层具有连续空隙的硬化体。一定程度的硬化使种植基质免遭冲蚀,而空隙内填有植物种子、土壤、肥料、保水材料等,空隙既是种植基质的填充空间,也是植物根系的生长空间。喷混绿化技术不仅适用于所有开挖后的岩体坡面(如砾岩、砂岩、基岩、片岩、花岗岩、大理岩)的保护绿化,而且对于岩堆、软岩、碎裂岩、散体岩、极酸性土以及挡土墙、护面墙混凝土结构边坡等常规不宜绿化的恶劣环境都能绿化,是环境保护和国土绿化工程的一大突破。
3.4预应力锚索
预应力锚索以前主要用于铁路边坡的加固治理,而公路边坡很少应用,由钻孔穿过软弱岩层或滑动面,把一端(锚杆)锚固在坚硬的岩层中(称内锚头),然后在另一个自由端(称外锚头)进行张拉,从而对岩层施加压力对不稳定岩体进行锚固,这种方法称预应力锚索。免费论文。
4.结语
我国高等级公路出现较晚,经济、技术水平相对落后,边坡的综合处治在应用传统方法的同时,更要不断借鉴国外先进技术,结合环保、绿化、景观和人文因素,使高等级公路建设又快又好发展,为我国高等级公路事业作出更大的贡献。
关键词:预应力闸墩应用 研究现状 特点
中图分类号:TV662+.2文献标识码: A 文章编号:
1预应力钢筋混凝土结构的应用及发展
19世纪末,就有人提出用张拉钢筋来提高钢筋混凝土梁抗裂性能的观点。美国工程师P.H.Jackson、德国的C.E.D oehring都对此进行了研究,由于他们都没有采用高强度材料,导致最终失败。1928年,法国工程师弗莱西奈(Freyssinet)认为,预应力损失值的大小与混凝土的收缩和徐变有一定的关系,并且很有必要采用高强度钢材,预应力在混凝土中的应用才得以实现【1~2】。预应力技术广泛应用的原因,主要有以下几点【3】:
(1)在施加预应力的过程中,岩体和混凝土材料不会被破坏、扰动等。
(2)预应力的施加方式和量级取决于外荷载作用下产生的内部应力,通过调整预压力的大小来控制结构内部的应力。
(3)预应力技术所用的设备及材料都是比较轻便,在施工过程中,可以和其他作业穿行。
(4)近几年来预应力施工的配套技术,都有突飞猛进的发展,保证了预应力结构的施工进度和质量。
2预应力闸墩的研究
2.1预应力闸墩的应用
19世纪50年代末突尼斯的梅列格溢洪道闸墩结构首次应用预应力技术。而我国首次应用预应力闸墩结构是在葛洲坝工程。在1998年水利部颁发的《水工预应力锚固设计规范》中规定,当弧门推力大于35000kN时,闸墩中混凝土的拉应力较大,就可以采用预应力闸墩。
1.2.2预应力闸墩的研究现状
目前,对预应力闸墩的研究主要有模型试验、数值计算及理论分析等方法。1994年,朱暾、邢贵碧在研究预应力闸墩颈部应力分布规律的基础上,提出了颈部开槽的结构型式,可以明显降低拉锚系数,颈部的应力分布状态也得到了很好的改善。后来又有人提出在锚块中预留一条薄夹缝的结构形式,也就是开缝锚块,它是通过改变预应力的传递路径,从而提高了预应力效果。1997年,贺采旭,李传才等人运用理论分析和仿真模型试验的方法,提出了预应力闸墩开缝锚块结构型式和预应力闸墩的设计方法,并提出颈部按部分预应力设计的思想。2000年,晋润生提出了“深槽+锚孔”的结构形式,与原设计方案比较,节省了约50%锚索。为了提高预应力效果,中国水利水电科学研究院通过大量的试验研究,也提出一种新的支承体型式——传力梁结构。成勘院第一次将环形锚固用于二滩工程,处于国内领先水平。清华大学马吉明使用MSC/NSATRAN提出了一种新型的无粘结弯曲预应力锚索结构等。
1.2.3预应力闸墩的结构特点
a预应力锚索布置
预应力闸墩结构的锚索分为主锚索和次锚索。
主锚索的布置方式主要有平行、弯曲、交叉、倾斜等,如图1-1所示,但有些工程采用了平行加倾斜布置方案。同时,在垂直于主锚索方向会出现较大次生拉应力,需要在支撑体内布置次锚索,有水平、垂直和斜向布置。
(a) 交又布置 (b) 平行布置 (c) 弯曲布置 (d) 倾斜布置
图1闸墩锚束的平面布置图
b弧门支承结构形式
我国水利水电工程的实践应用中,弧门支承结构形式主要有深梁式和锚块式【21】两种形式。
(1)深梁式支承结构
深梁式支承结构主要适用于孔口宽度较小、高水头泄洪孔口和闸墩为缝墩的情况。因为深梁式支承结构为框架式结构,所以受力状态较好。深梁与闸墩的连接有简支梁或固端梁。龙羊峡水电站泄水道、小浪底排沙洞等工程均采用了深梁式闸墩。
(2)简单锚块式
简单锚块式闸墩是通过对闸墩与锚块的连接部位施加预压应力,这样在垂直于主锚索的方向上会产生很大的次生拉应力,需要将预应力次锚索施加在锚块的侧面上,以便提高锚块自身的承载力和抗裂性能。这种支承结构施工方便且结构简单,但是弧门推力和锚索预应力没有作用在一条直线上,锚块突出闸墩之外,需要较多的次锚索来加固。岩滩水电站及龙滩水电站表孔溢洪道等工程的支撑体结构都采用了简单锚块式闸墩。
c.新型弧门支承结构形式
(1)颈部开槽结构形式
这种支承结构形式颈部的截面形状为“”形。由于颈部向内缩进,使得弧门推力对闸墩中心的偏心距减小,并且将弧门推力按双向传至颈部,一部分传至锚块,另一部分传至颈缩后的颈部中央,这样颈部的预压力增大,同时由弧们推力产生的颈部拉应力也减小了很多,提高了颈部的抗裂性能,也降低了拉锚系数【22】。
(2)锚块开缝(预留槽)结构形式
1993年,李传才,贺采旭等应用平面和三维有限元分析预应力闸墩锚块结构,提出在锚块中设预留槽的意见,并且证明了这种结构形式可以提高预应力效果。通过分析计算,探讨了锚块开缝后所引起的破坏形态及受力的变化,简单锚块和设预留槽锚块平面应力分布及破坏形态。
(3)锚块中部预留槽结构型式
通过在施工期的锚块中预留一条缝,同时施加预应力,然后在运行期将其回填,这样也可以提高预应力效果。闸墩较厚时,缝的尺寸要大一些,而闸墩较薄时,缝的长度要大一些,宽度则要小一些,这样预压效果会比较好。
(4)传力梁支承结构型式
为了更好的提高锚索的预压效果,中国水利水电科学研究院提出了一种新的支撑体结构形式,也就是传力梁支撑结构,与传统设计相比,它可以提高预压效果,减少锚索数量,降低经济成本。
3结论
在我国的水电工程中,预应力闸墩结构得到了广泛的应用,但是拉锚系数一般都偏高,在1.6~3.0之间,而国外拉锚系数仅在1.2~1.8之间。拉锚系数过大可能由于设计偏于保守也可能是支承结构体型及锚索布置不完全合理,因此应重点研究锚索布置合理、预应力效果好、锚块体型相对简单、施工方便的结构体型。目前,预留槽预应力闸墩在实际工程中得到了广泛的应用,但对于预留槽在锚块中的位置以及预留槽尺寸的确定上,还没有做出透彻的研究。应通过调整预留槽位置、尺寸来使闸墩颈部及锚块预留槽周边应力分布达到最佳状态。
参考文献
【1】现代水工预应力技术分专业委员会.林可冀.水工预应力锚固技术论文集[C].北京:地震出版社,1997.
关键词:危岩崩塌 发育机理 致灾因子 定量分析 正交组合
1前言
桂林地区独特的岩溶地质条件为孕育地质灾害提供了有利的条件,市区内大多数山体均有危岩崩塌发生,同时,危岩崩塌每年以4到6次的速度增加,严重威胁到市民的生命财产安全[1],因此,对该地区的危岩地质灾害进行治理迫在眉睫。
2工程概况
白岩山坐落于桂林市秀峰区西山路南侧,该山体左邻桃花江,前、后及右边为住宅小区和商铺。其北边山坡曾于2003年2月发生一次崩塌,导致附近一栋民房被毁,小区道路和人防洞口被堵,造成直接经济损失约120万元。通过调查,该山体中至少发育有危岩体99处,平面分布如图1所示。
3危岩体成因机制
该地区危岩体的形成主要受地形地貌、地层岩性、地质构造、水文、人为因素等因素的影响。
3.1地形地貌
该山体地处孤峰平原,地形较为单一,山顶标高为220m,相对高差70m,峰谷间相对高差100m左右,上部覆盖有较薄的残坡积层,大部分基岩,是诱发危岩失稳的主要因素。
3.2地层岩性
区内地层岩性主要由上泥盆统融县组灰岩(D3r)和第四系土层(Q4dl+el))组成,
岩体风化明显,岩溶裂隙较发育,岩体完整性差。
3.3地质构造
区域内岩溶发育强烈,层间裂隙和垂直裂隙十分发育,优势节理裂隙为EW/、NNW/82°∠85°和NE/140°∠77°三组,将岩体切割破碎,形态独立的块体。该结构面是危岩体不稳定的主要因素之一。
3.4水文因素
区域内年平均降雨量约为1900mm,降雨主要集中在4~7月份,占全年降雨量的62%,除此之外,每年还会出现几次大、暴
雨天气,大强度持续降雨是危岩地质灾害的主要诱发因素。
3.5人为因素
前期市政道路、居民区、防空洞的修建时产生震动,加上后期区域内人类活动大大的加剧了危岩体的失稳。
4危岩体的稳定性分析
4.1计算分析
根据危岩体的结构和状态特征,并结合该地区危岩体的分类方法,笔者将该99块危岩体分为临空型、贴坡型、孤石型三种[2],计算原理及模型如下:
(1)临空型计算公式
―危岩体重力(KN);
―危岩体结构面倾角(°);
―作用在危岩体上的地震力(KN);
―主控结构面的等效粘聚力(Kpa);
―主控结构面的等效内摩擦角(°)。
(2)贴坡型
式中参数物理意义同前。
(3)孤石型
式中:
―转点A到重力延长线的垂直距离(m);
―转点A到水平地震力延长线垂直距离(m)
5区域内危岩防治技术体系研究
笔者根据白岩山危岩体的类型,结合国内外常采用的一些危岩体防治技术,通过力学机理类型分析,设计出一套适合桂林地区危岩体的防治方法。对于同一力学机理的危岩,该地区主要防治方法表1所示。
在实际工程中,即使是同一危岩单体,在不同的荷载或荷载组合下,其力学机理可能不同[3],对于该情况,可以采用正交组合的方式确定适合该危岩体的防治措施,如表2所示。
根据每块危岩体的力学机理情况,采用正交组合的方法计算,为每一块危岩体确定最有效的防护措施。在此次危岩体治理过程中,采用支护措施的危岩体1块;采用灌浆支护措施的危岩体4块;采用清除措施的危岩体21块;采用锚固―钢丝绳、灌浆联合支护措施的危岩体39块;采用锚固―钢丝绳、灌浆、清除联合支护措施的危岩体18块;采用锚固―钢丝绳、灌浆、支撑联合支护措施的危岩体16块。
6.1清除工程
危岩体清除是以前广泛使用的一类技术,简单、经济,通常适用于单个、外悬的危岩体[4],其采用人工清除或静态爆破清除的方法,但一定要注意清除下部的危岩容易诱发卸荷的发生,清除危岩主要以顶部第二级陡崖危岩为主,该方法在白岩山危岩体的防治过程中使用较为普遍。
6.2锚固―钢丝绳(网)捆绑及灌浆联合
已脱离母岩的危岩体,其稳定性差,若采用爆破清除措施容易造成四周危岩体的松动,危险性较大,通常采用钢丝绳(网)锚固捆绑加上灌浆固结裂隙面来治理该类型的危岩体。本次治理工程中有39块危岩体采取了该防治措施,占到了总数的39.4%,通过后期观测,采用该防治措施的危岩体稳定性较好。
6.3锚固―钢丝绳(网)捆绑、灌浆、支撑联合
对于倾倒型危岩而言,采取支撑防治措施时,若支撑体的重心位于危岩体的外侧,仅需要进行锚固、捆绑便能起到很好的防治效果,若支撑体的重心位于危岩体的重心内侧时,则需采用支撑、锚固、捆绑结合的防治方法,另外,还需加以清除、灌浆等辅助治理措施,该方法在此次的治理过程中使用较多。
7结 语
(1)工作区内危岩体的形成主要受地形地貌、地层岩性、地质构造等内在因素及水文因素、人为因素等外在因素的影响。
(2)按照白岩山99块危岩体的结构特征,并结合桂林地区危岩体的分类方法,将99块危岩体分为临空型、贴坡型、孤石行三种类型,并采用极限平衡理论建立了三种危岩体的计算模型和计算方法。
(3)根据桂林地区危岩体类型多样的特点,
其力学机理也不一样,采用正交组合的方法,提出一套适合该地区危岩体的防治方法,即“锚固-钢丝绳(网)捆绑及灌浆”、“锚固-钢丝绳(网)捆绑、灌浆及支撑”等。
(4)对采用新方法治理后的危岩体,根据监测结果可知治理后的危岩体稳定性好,新方法行而有效。后期,该新方法可在桂林地区危岩体的防治过程中逐步推广开来。
参考文献
[1].覃兰丽等.桂林市岩溶区典型地质灾害危险性评价[J].中国地质灾害与防治学报.2009,20(3):28-33.
[2].郑金.桂林地区危岩崩塌的防控技术体系及其特点研究[D].桂林理工大学硕士学位论文.2012.6.
[3].黄治云等.不同荷载组合类型的危岩力学机理判定及防治方法分析[J].中国科技信息.2007:65-68.
关键词:防治原则;工况分析;抗滑桩;有限元
Abstract: in view of the slope instability problem in the process of highway excavation, the landslide thrust calculation using transfer coefficient method, the analysis of excavation are not taken to support and excavation and USES the anti-slide pile supporting two remaining in force, in the cases of anti-slide pile effectively prevent the slope deformation and failure, and to achieve stable, finally USES the ansys finite element simulation analysis, show that highway slope excavation process in the strong effect of the anti-slide pile supporting.
Key words: control principle; Operating mode analysis; Anti-slide pile; The finite element
中图分类号:X734文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
1公路开挖中存在的问题
公路路堑边坡工程设计数量集中、种类多、性质杂等特点,但又存在场区及区域规律;和重点复杂的边坡工程设计有所差别;但又没有勘察设计工作程序和细则;另外由于各种条件的限制,边坡施工时却又不能严格按照“分级开挖,逐级支护”原则施工。目前,大部分公路路基边坡施工主要采用全坡面开挖后暴露很长时间再进行防护和加固,导致人为诱导的边坡变形,严重时更会导致多次(处)边坡失稳破坏的工程事故,对工程施工和营运安全带来直接危害,更会对工程造价和施工进度带来影响。
2边坡主要的防治原则及整治技术
在公路边坡防护工程设计中,根本问题是在边坡的稳定与经济之间选择一种合理的平衡。对于已发生病害或稳定性不足的边坡,需采用一定的防治措施使其在运营期间的保持稳定性或安全性。然而,针对不同边坡的具体情况采取不同的工程措施[1]。
公路边坡失稳的主要原因,一般认为是由于岩体下滑力增加,或岩体抗滑力降低所致。因此,正对边坡失稳的防治措施主要针对上述两方面进行处置,从而改善边坡稳定性能,增加边坡安全系数。
公路边坡整治技术主要分为两种,一种是针对边坡存在的隐患或可能发生的病害采取的预防性措施;另一种则是针对病害采取的治理工程措施。第一种处治技术是防止病害的发生或制止边坡变形,第二种整治的目的则为使边坡满足设计的安全性能。
3抗滑桩支挡工程特点
为支挡失稳坡体的下滑力,通常采用抗滑桩加固边坡的方法。在这类加固工程中,在浅层及中厚层滑体的前缘,或厚度不大且有地质条件的滑体的中部,常常采用钢筋混凝土桩或钢轨混凝土挖孔桩。而在大多数情况下,常采用桩墙结合的措施,采用分级支撑滑体,减轻对下部挡墙的推力[2]。此外,还可分排间隔设桩,这样不但工作面多,不会相互干扰,而且能够加快施工进度。
采用支挡(挡墙、抗滑桩等)措施是边坡处治的基本方法,对于不稳定的边坡岩土体,使用支挡结构,通过设置抗滑桩的形式增大滑体抗滑能力,提高滑体的稳定性能。该方法的优点是可以基本解决边坡的稳定问题,但是其缺点则是支挡位置的设置灵活性较小。
4有限元软件及破坏准则
土是由固体、液体和气体组成的三相体,三相物质的质量、密度、成因类型、形成历史等因素,都会使土表现出不同的性质。形成岩土体介质的力学性质非常复杂,影响其应力和变形的因素很多。鉴于实际工程中计算需要,可采用商用软件对其进行分析,本文采用的软件为ANSYS,对边坡开挖抗滑桩稳定性进行计算分析。ANSYS可以很好的模拟岩土的力学性能,对岩土的应力—变形与稳定性进行分析。
采用的Drucker-prager准则,通过分析自重应力及开挖对土体的影响,采用双参数准则,可以表示为:
式(1)
其中,k和是由试验确定的材料常数。根据应力不变量和,Drucker-prager准则可以表示为:
式(2)
5工程概况
某高速公路 K03+148~K13+220段,该路堑边坡于2010年8月开始开挖施工,在开挖过程中,边坡出现了大的滑移变形,山顶部分出现明显位移,通过勘察认为,该开挖过程可能引发滑坡,滑体范围较大,深度较深,一般厚度4~9m,最大厚度12m,滑坡的体积(80~140)×46m3,为一中型滑坡。设计施工方案为:坡顶及中部削坡减载,并采用格子护坡,在坡脚设24根抗滑桩(K13+248~K13+344),两端用抗滑挡墙加固,修排水沟、前缘施工泄水孔,边坡的变形得到遏制,边坡整体处于稳定状态。
5.1滑坡推力
利用规范中的传递系数法[3],计算滑坡推力及抗滑桩内力,根据勘察报告以及现场的岩土体物理性质实验及相应的技术规范。
下滑力:
(3)
抗滑力:
(4)
安全系数:
(5)
由式(3),(4),可得[4]:
(6)
(7)
采用传递系数法对该路堑坡边坡进行推力计算和稳定性分析,分两种工况。工况一:自然状态下开挖边坡后推力计算和稳定性分析;工况二:抗滑桩治理后稳定性分析。
推力计算结果,根据计算结果可以得出以下结论:在未支护前稳定系数0.98,最后条块剩余下滑力为567.4 KN/m,表明边坡处于欠稳定状态。在抗滑桩处置后,该边坡的稳定性系数为 1.15,最后条块剩余下滑力为0,表明抗滑桩支护取得明显效果,推力计算如表1、2所示,抗滑桩支护后,剪力和弯矩随桩身变化如图1、2所示。
表1 工况一推力结果
表2工况二推力结果
图1剪力随桩深变化图2弯矩随桩深变化
为了对以上计算结果进行对比,采用有限元软件ansys模拟该公路边坡开挖过程及抗桩的支挡, 计算参数选取如表3所示,采用Plane42平面单元来模拟岩土体,钢筋混凝土抗滑桩采用Beam3单元。材料本构模型时采用DP模型。抗滑桩桩截面尺寸为 3.5m×2m,受荷段和锚固段长分别为12m和6m,激活梁单元beam3,其边坡开挖支挡后坡体剪应力分布如图3所示,依据坡体破坏准则,支挡后边坡处于稳定状态,抗滑桩的弯矩分布如图4所示,正负弯矩的改变处即是该公路边坡开挖过程中潜在的滑动面。
表3模型参数
图3岩体的剪应力图4抗滑桩的弯矩
4结论
针对公路开挖中的边坡破坏和失稳问题,本文提出了防治原则和整治技术相结合的方法,对抗滑桩的支护特点进行了重点说明。借助具体的工程实例,采用传递系数法,分析和计算边坡下滑力,通过抗滑桩支护前后的边坡剩余下滑力对比和有限元的模拟,说明抗滑桩可以很好的提高公路边坡稳定性。
参考文献
[1]沈珠江.桩的抗滑阻力和抗滑桩的极限设计]JI.岩土工程学报,1992,14()l:41~43
[2]王恭先.高边坡设计与加固问题的讨论.甘肃科学学报,2003.21-25
【关键词】FLAC3D数值模拟;高陡岩质边坡生态护坡技术
High steep rock slope anchor - Geonet ecological stability of Slope Protection Technology
Qi Hua-zhong
(Qingdao Technological University Qingdao Shandong 266033)
【Abstract】This paper is derived from the funding of Qingdao science and technology research projects(12-1-4-4-(4)-jch). From the perspective of ecological slope protection in geotechnical engineering, this article sets out around the essence of high and steep rock slope and use FlAC3D numerical simulation and the rough set theory to research the stability of c-geonet mat spraying ecological slope protection deeply.The application of FLAC3D is studied in the high and steep rock slope structure stability. This method researches the stability of anchor-geonet mat spraying ecological structure with deterministic method and simulates respectivelly unsupportive、bolting and ecological-supportive slopes。Then this paper analysises the advantages of Ecological slope protection.In the study, this paper gets the following conclusion:Compared with the same conditions without support and bolt support (without vegetation growth) , anchor - geonet mat spraying and sowing grass ecological slope protection technology has greatly improved the stability of the slope. In the slope height of 35m, 45m, 55m, the stability safety coefficient can satisfy the requirements of specification under the application of the technology to reinforce slope.
【Key words】FlAC3D numerical simulation;High and steep rock slope ecological slope protection
1. 引言
(1)在我国经济迅速发展的今天,各种道路、水、电、城镇等基础设施建设迅猛发展[1],大量山体被开挖,导致了各种形式的地质与环境问题:植被破坏,岩石边坡,引发了水土流失、泥石流、滑坡等地质灾害,人工岩土边坡不断增加,同时局部气候恶化,食物链被破坏,严重影响生态环境保护与水土保持工作[2]。
图1 锚杆——土工网垫生态护坡技术结构示意图
(2)因此,亟须一种经济适用、长期有效的岩质高陡边坡的生态防护技术解决此类问题。目前高陡岩质边坡稳定性的研究,大多集中于植物根系固土作用,较少将坡面绿化稳定及坡体稳定作为研究内容。鉴于此,本文针对一种岩质高陡边坡生态防护的新型技术——锚杆——土工网垫喷播生态护坡结构,重点分析其在不同边坡高度下稳定性,经FLAC3D模拟得到稳定性系数,分析其加固效果。
2. 锚杆——土工网垫喷播生态护基本原理
锚杆——土工网垫喷播生态防护技术是指在通过锚杆加固边坡岩体的同时,利用锚杆固定土工网垫,并在土工网垫内喷播植生基材,待植被生长后达到坡面绿化效果,植被根系嵌入浅层岩体,增强浅层护坡作用,将坡面绿化防护与深层固坡有机结合从而使岩质边坡整体稳定[3]。锚杆——土工网垫喷播生态防护结构主要包括锚杆、土工网垫、植生基质三部分[4],其结构组成见图1。
3. 数值模拟及计算分析
拟采用三种边坡形式进行数值模拟:A边坡未支护 、B边坡进行锚杆土工网垫喷播植草生态护坡但植被未生长、C 边坡进行锚杆土工网垫喷播植草生态护坡且植被生长比较旺盛。
3.1 模型的建立。
(1)岩石锚杆——锚索(Cable)单元:FLAC3D内设单元。锚索为弹塑性材料,拉压屈服。
(2)植被主根系——锚索(Cable)单元:模拟忽略侧根作用只考虑主根作用,主根生长发育穿过基质进入浅表层岩体形成坡面岩体——基质——根系复合体,它的受力机理和锚杆的锚固机理相同,即抗剪力由摩擦力提供。因此用Cable单元来模拟植被根系。
(3)喷播植生层——壳(shell)单元:植生基材由植物种子、粘合剂、植壤土、土壤改良剂、缓释肥、生物菌肥、保水剂等材料按一定配比均匀混合组成,可视为各项同性的线性弹性材料,因此用shell单元来模拟。
(4)复合纤维加筋土体——摩尔——库伦理想弹塑性模型:植被根系——土工网垫——喷播植生层三者结合形成复合纤维加筋土。使用素土本构模型来代替纤维加筋土本构模型。
(5)边坡岩体拟为摩尔——库伦理想弹塑性模型,沿边坡走向取单位长度1米,边界条件设为底边为竖向约束,左右两侧水平约束,坡面为自由边界,属于平面应力问题。坡体基本网格划分模型尺寸如图3、图4、图5。为使计算结果更为精确,模拟采用赵尚毅、郑颖人等提出的计算范围:坡脚距同侧计算边界为1.5H,坡顶距同侧计算边界为2.5H。经计算本文中边坡滑裂面位置距坡脚同侧边界几乎为零,故将其扩大至2H,经计算符合所需精度要求。
3.2 模型参数的选取。
选用模型的高度分别为35 m、45m、55m,其他主要参数见表1。
3.3 计算结果。
初始应力为自重应力下,计算所得的竖向应力云图、剪切应变增量云图、边坡滑裂面位置如图所示。
(1)同种生态结构支护下不同高度剪切面、X方向位移比对。
图3 高度分别为35M、45M、55M生态护坡的安全系数、剪切应变图
图4 高度高度分别为35M、45M、55M生态护坡的X向位移等值线图
图5 35M高度下分别为未支护、锚杆支护、生态支护的滑裂面位置
(2)不同支护条件下同种边坡高度滑裂面位置比对。
3.4 结果分析。
(1)在不同的高度、不同的支护类型下,高陡岩质边坡的稳定安全系数计算结果如表2所示。
(2)从计算结果横向、纵向对比表明,随着高度的增加,边坡的稳定性随之下降,并且采用锚杆——土工网垫喷播植草护坡结构比同等支护条件下锚杆支护所得的安全系数有小幅度的提高。植被的根系在地表浅层范围内分布广泛,虽然本模拟只取了主根的锚固作用忽略了侧根,但是从结果中可以看出应用此项生态护坡技术,不仅提供了边坡的稳定性,而且达到了绿化、美观的效果。
(3)从图3至图4,随着边坡高度的增加,滑裂面的位置明显向坡体后侧移动,坡顶和坡脚处的塑性变形逐渐增大,相同的支护条件下,单纯的提高边坡的高度,边坡的稳定性会明显的降低。从图5,滑裂面处的塑性变形逐渐的缩小,在未支护的时候边坡稳定安全系数为1.15,通过此项生态护坡技术支护后稳定安全系数为1.3,满足规范的要求。
4. 结论
(1)随着边坡高度的增大,边坡稳定性系数普遍呈降低趋势,边坡高度变化程度成为影响边坡稳定性的主要因素。
(2)经复合型锚杆——土工网垫喷播结构进行加固后边坡稳定性显著提高,因此,该技术可用于高陡岩质边坡的生态防护,且加固效果良好。
(3)该支护体系植被根系加固作用不可忽略,其对边坡浅层稳定性的影响起决定性作用,但本文忽略了植被固有的生命属性,如根系生长周期、根系无限生长性以及根系分泌物等,因此,从植被的固有生命体系出发,从微观的角度分析其浅层稳定性将更加的复合实际。
参考文献
[1] 高喜才,露天矿边坡开挖过程变形破坏特征及稳定性实验研究[D],西安科技大学硕士学位论文,2006.
[2] 曾亚武,田伟明,边坡稳定分析的有限元法与极限平衡法的结合,岩石力学与工程学报,2005.11.
[3] 胡燕东,三维植被网在高速公路边坡防护中的应用浅析[J],价值工程,2010:44.
[4] 徐景瑜,三维植被网垫在高速公路边坡防护中的应用[J],北方交通,2008(2):80~81.
关键词:边坡;稳定性分析;处治对策
Abstract: This paper first briefly explained the meaning of slope stability analysis and treatment technology research, and introduced some commonly used methods of slope stability analysis, combined with some practical experience, and point out some slope treatment measuresKey words: slope; stability analysis; treatment measures
中图分类号:U213.1+3文献标识码: A 文章编号:2095-2104(2012)03-0020-02
引言
边坡破坏的类型很多,常见的是崩塌和滑坡。陡坡前缘部分岩、土体突然与母体分离,翻滚跳动崩坠崖底或塌落而下的过程和现象,称为崩塌。边坡部分岩、土体沿着先前存在的地质界面,或新形成的剪切破坏面向下滑动的过程和现象,称为滑坡。在边坡破坏中,滑破是最常见,危害最严重的一类。研究边坡稳定性的目的,在于预测边坡失稳的破坏时间、规模,以及危害程度,事先采取防治措施,减轻地质灾害,使人工边坡的设计达到安全、经济的目的。
1. 边坡工程稳定性分析
1.1 边坡稳定性的影响因素 ①地质构造。地质构造因素主要是指边坡地段的褶皱形态、岩层产状、断层和节理裂隙的发育程度以及新构造运动的特点等。通常在区域构造复杂、褶皱强烈、断层众多、岩体裂隙发育、新构造运动比较活跃的地区,往往岩体破碎、沟谷深切,较大规模的崩塌、滑坡极易发生。②岩体结构。不同结构的岩体,物理力学性质差别很大,边坡变形破坏的性质也不同。③风化作用。边坡岩体,长期暴露在地表,受到水文、气象变化的影响,逐渐产生物理和化学风化作用,出现各种不良现象。当边坡岩体遭受风化作用后,边坡的稳定性大大降低。④地下水。处于水下的透水边坡将承受水的浮托力的作用,使坡体的有效重力减轻;水流冲刷岩坡,可使坡脚出现临空面,上部岩体失去支撑,导致边坡失稳。⑤边坡形态。边坡形态通常指边坡的高度、坡度、平面形状及周边的临空条件等。一般来说,坡高越大,坡度越陡,对稳定性越不利。⑥其他作用。此外,人类的工程作用、气象条件、植被生长状况等因素也会影响边坡的稳定性。
1.2边坡工程稳定性分析方法 1.2.1 边坡极限平衡法。极限平衡法是根据边坡上的滑体或滑体分块的力学平衡原理(即静力平衡原理)分析边坡各种破坏模式下的受力状态,以及利用边坡滑体上的抗滑力和下滑力之间的关系来评价边坡的稳定性。极限平衡法是边坡稳定分析计算的主要方法,也是工程实践中应用最多的一种方法。
1.2.2 边坡可靠性分析法。边坡工程是以岩土体为工程材料,以岩土体天然结构为工程结构,或以堆置物为工程材料,以人工控制结构为工程结构的特殊构筑物。这些构筑物都程度不同地存在组成和结构上的不均匀性,天然边坡尤为突出,因为构成边坡的地质体经受长期的多循环的地质作用,而且作用强度不一,且又错综复杂,致使它们的工程地质性质差异很大。现阶段边坡可靠度分析的常用方法有蒙特卡洛模拟法,可靠指标法,统计矩法以及随机有限元法。
2边坡工程处治技术
2.1 抗滑桩技术
边坡处置工程中的抗滑桩是通过桩身将上部承受的坡体推力传给桩下部的侧向土体或岩体,依靠桩下部的侧向阻力来承担边坡的下推力,从而使得边坡保持平衡或稳定。抗滑桩与一般桩基类似,但主要承受的是水平荷载。钢筋混凝土桩是目前边坡处治工程广泛采用的桩材,桩断面刚度大,抗弯能力高,施工方式多样,其缺点是混凝土抗拉能力有限。抗滑桩施工最常用的方法是就地灌注桩,机械钻孔速度快,桩径可大可小,适用于各种地质条件;但对地形较陡的边坡工程,机械进入和架设困难较大。钻孔时的水对边坡的稳定也有影响。人工成孔的特点是方便、简单、经济,但速度慢,劳动强度高,遇不良地层(如流沙)时处理相当困难。另外,桩径较小时人工作业面困难。
2.2 注浆加固技术 注浆加固技术是用液压或气压把能凝固的浆液注入物体的裂缝或孔隙,以改变注浆对象的物理力学性质,从而满足各类土木建筑工程的需要;注浆加固技术的成败与工程问题、地质问题、注浆材料和压浆技术等直接相关,如果忽略其中的任何一个环节,都可能造成注浆工程的失败。工程问题、地质特征是灌浆取得成功的前提,注浆材料和压浆技术是注浆加固技术的关键。
2.3 加筋边坡和加筋挡土墙技术 加筋土是一种在土中加入加筋材料而形成的复合土。在土中加入加筋材料可以提高土的强度,增强土体的稳定性。因此,凡在土中加入加筋材料而使整个土工系统的力学性能得到改善和提高的土工加固方法均称为土工加筋技术,形成的结构亦称为加筋土结构。和传统支挡结构相比,加筋边坡和加筋挡土墙的特点有:结构新颖、造型美观、技术简单、施工方便、要求较低、节省材料、施工速度快、工期短、造价低廉、效益明显、适应性强、应用广泛等。由于加筋边坡和加筋挡土墙的这些优点,目前其已从公路路堤、路肩发展到应用于其他各种支挡结构和边坡防护。目前已用于处理公路边坡、市政建设、护岸工程、铁道工程路基边坡、工民建配套的支挡及边坡工程、防洪堤、林区工程、工业尾矿坝、渣场、料场、货场等;甚至还用于危险品或危险建筑的围堰设施等。
2.4 锚固技术 岩土锚固技术是把一种受拉杆件埋入地层中,以提高岩土自身的强度和自稳能力的一门工程技术。由于这种技术大大减轻结构物的自重,节约了工程材料并确保工程的安全和稳定,具有显著的社会效益和经济效益,因而目前在工程中得到极其广泛的应用。锚杆在边坡加固中通常与其他只当结构联合使用,例如以下几种情况:①锚杆与钢筋混凝土桩联合使用,构成钢筋混凝土排桩式锚杆挡墙。排桩可以是钻孔桩、挖孔桩或预置桩;锚杆可以是预应力或非预应力锚杆,预应力锚杆材料多采用钢绞线(预应力锚索)、四级精轧螺纹钢(预应力锚杆)。锚杆的数量根据边坡的高度及推力荷载可采用桩顶单锚点作法和桩身多锚点作法。②锚杆与钢筋混凝土格架联合使用形成钢筋混凝土格架式锚杆挡墙。锚杆锚点设在格架节点上,锚杆可以是预应力锚杆(索)或非预应力锚杆(索)。这种支挡结构主要用于高陡岩石边坡或直立岩石切坡,以阻止岩石边坡因卸荷而失稳。③锚杆与钢筋混凝土板肋联合使用形成钢筋混凝土板肋式锚杆挡墙,这种结构主要用于直立开挖的Ⅲ,Ⅳ类岩石边坡或土质边坡支护,一般采用自上而下的逆作法施工。④锚杆与钢筋混凝土板肋、锚定板联合使用形成锚定板挡墙。这种结构主要用于填方形成的直立土质边坡。
2.5 预应力锚索加固技术 用高强度、低松驰型钢绞线预应力锚索对滑坡体或崩落体施加一定的预应力,提高它们的刚度,使预应力锚索作用范围的岩石相应挤压,滑动面或岩石裂隙面上摩擦力增大,加强它们的自承能力,可有效地限制岩体的部份变形和位移。
2.6 排水工程的设计 地表排水工程的设计要求:①填平坑洼、夯实裂缝。坡面产生坑洼和裂缝,往往是滑坡的先兆,也是导致严重滑坡的主要原因。大气降雨、地表水就会汇集在坑洼处或沿着裂缝渗入土层,使土的抗剪强度降低,造成坡体滑动。因此,对坑洼和裂缝应仔细查找,认真夯填。②合理确定截水沟的平面位置。截水沟的平面布置,应尽量顺直,并垂直于径流方向。如遇到山坡有凹地或小沟时,应将凹地填平或与外侧挡土墙相连,内侧与水沟联结,避免水沟内的水流越出或渗入截水沟沟底,导致水沟破坏。应该结合边坡的区域地貌、地形特点,充分利用自然沟谷,在边坡体内外修筑截水沟、平台截水沟、集水沟、排水沟、边沟、急流槽等,形成树杈状、网状排水系统,以迅速引走坡面雨水。
3结语
边坡崩塌作为常见事故经常会给工程上带来影响,增强对边坡的保护意识以及研究更好的边坡防护的方法仍将是工程上的一项具有挑战性的任务,相信随着科技的发展,边坡的防治技术也会越来越合理完善。
参考文献:
[1]彭小云,张婷,秦龙.高陡边坡稳定性的影响因素分析[J].高陡边坡稳定性的影响因素分析.2002.
关键词:大断面隧道;围岩;松动圈;锚杆长度
1概述
锚杆支护技术,是以锚杆为主要技术措施的,通过对围岩的约束力―锚固力来提高围岩强度、改变围岩体应力分布状态,进而发挥岩体的自身承载能力,以控制围岩变形及防止岩石塌落,加强地下洞室稳定性,使之具有相应服务功能的支护加固技术的总称。
随着新奥法的出现发展,作为新奥法关键技术――喷锚支护中的重要环节,锚杆在地下工程中得到更为广泛应用。
本文结合博深高速公路三车道大断面隧道软弱围岩(主要Ⅴ、Ⅳ级围岩)锚杆内力变化特性,对锚杆内力的分布型式进行总结,同时结合围岩内部位移量测数据,对围岩松动圈进行分析, 并对锚杆的作用机理进行一定的探讨,最后提出锚杆长度优化方案。
2锚杆支护机理分析
锚杆的支护作用机理因隧道地质条件、锚杆配置方式、锚杆打设时机、隧道掘进方法的不同而不同,以下几种支护机理普遍得到大家认同:
1) 悬吊作用
悬吊作用集中体现为把可能塌落的不稳定块体悬吊在围岩深处的稳定岩体上,以避免它的塌落以及由于它的塌落可能引起的围岩整体失稳。
2) 组合梁作用
在水平层状或近视水平层状岩体条件下,由于隧道的开挖,隧道顶板呈薄层重合梁状态,当垂直于顶板打设锚杆后,在锚杆的张拉力作用下,增大了层理面间的摩擦力,使顶板的整体性得到加强,从而使顶板具有组合梁的作用。
3) 内压作用
隧道开挖后,围岩会发生一定程度的变形,此时系统锚杆通过垫板给围岩施加了径向压力,与此同时锚杆与围岩间的摩擦力和粘结力也向围岩施加径向压力。
4) 加固作用
对于节理裂隙较为发育的隧道,由于系统锚杆的施设,围岩的C、φ值有一定地提高,围岩的整体性得到增强。
5) 减跨作用
隧道开挖后,隧道的拱顶可近似为拱或梁结构,系统设置的锚杆联结深部稳定岩体,通过锚杆本身将径向压力传给拱顶围岩,相当于给拱顶岩体增设了较多的支点,最终起到减跨作用。
在实际工程中上述锚杆的支护作用机理并非孤立存在,通常是多种作用机理复合作用。
3锚杆受力特征分析
3.1 隧道典型断面锚杆内力特征分析
根据水涧山隧道现场监控量测资料,首先选取了Ⅴ、Ⅳ级围岩洞段中具有代表性的YK29+725断面、ZK29+800断面进行分析,然后针对两种围岩不同部位锚杆的受力特性进行统计分析。
(1)隧道典型断面锚杆内力变化特征
1)YK29+725断面
左侧拱腰位置:如图1所示,该位置不同深度测点锚杆内力变化主要有两种形态,围岩内部0.7m、1.4m处测点量测值在前两天变化特快,后来逐渐变小并于一个月后趋稳,稳定值很小,其中围岩内部0.7m处测点稳定值为负(锚杆受压);围岩内部2.1m、2.8m处测点量测值经历了快速增长缓慢增长趋稳的过程。其中围岩内部2.1m处测点稳定值最大(为34MPa)。
拱顶位置:如图2所示,该位置除围岩内部0.7m处测点量测值较大外,其余各测点量测值都较小。围岩内部0.7m处测点在刚开始一周增长很快,后来随着下台阶的开挖有一定的波动回落,趋稳时间较长;围岩内部1.4m处测点先受拉后受下台阶开挖的影响变为受压;围岩内部2.1m处测点一直受拉,下台阶开挖后量测值有小量的增加,不过量测值一直都较小;围岩内部2.8m处测点一直受压,而其量测值最小。
右侧拱腰位置:如图3所示,刚开始一个月围岩内部1.4m处测点锚杆内力量测值较大,其余均很小。下台阶开挖后,围岩内部2.8m处测点量测值陡然上升,不过很快就趋于基本稳定;围岩内部1.4m处测点量测值有一定的波动并略有减小;其余围岩内部0.7 m、2.1m处测点量测值基本没变,量测值一直很小。
2)ZK29+800断面
左侧拱腰位置:如图4所示,该位置的围岩内部0.7m、1.4m处测点先受拉后受压,其中围岩内部0.7m处测点量测值最大;围岩内部2.1m处测点一直受拉,不过量测值较小;围岩内部2.8m处测点基本不受力。
拱顶位置:如图5所示,该位置各测点在刚开始时都呈现为逐渐增加。20天后围岩内部0.7m处测点量测值逐渐减小并转变为受压;围岩内部1.4m、2.1m处测点量测值均较大,而且在下台阶开挖后围岩内部2.1m处测点量测值有少量的增加;围岩内部2.8m处测点量测值不是很大,下台阶开挖后量测值略有增加。
右侧拱腰位置:如图6所示,该位置围岩内部各测点量测值在前两天增长很快,不过趋稳也较快,下台阶开挖后各测点量测值都有一定的变化。其中围岩内部2.8m处测点量测值有一定的减小;围岩内部2.1m处测点量测值有少量的增加;围岩内部0.7m处测点和1.4m处测点量测值变化基本一致,下台阶开挖后有一定的增加,后来又有较大的回落并趋于稳定。
(2)Ⅴ、Ⅳ级围岩不同部位锚杆受力分析
为了更好地分析Ⅴ、Ⅳ级围岩不同部位锚杆受力情况,我们对各断面不同部位各测点的锚杆内力量测值进行统计分析,统计结果见图7~10,图中初始量测值为锚杆计埋设一周后的内力量测值,最终量测值为锚杆内力稳定值。
根据前面典型断面锚杆内力变化曲线的分析,结合Ⅴ、Ⅳ级围岩不同部位初始及最终量测值的统计结果,可以得出以下结论:
① 总体上看锚杆内力量测值不是很大。
② Ⅴ级围岩松动圈大约2~3m;Ⅳ级围岩松动圈大约1.5~2m。
③ 随着掌子面的不断推进和时间的推移,锚杆内力量测值有一定的增加,中性点往围岩深部移动,围岩松动圈逐渐变大。
④ 随着下台阶的开挖,拱腰位置的锚杆内力变化曲线呈现出台阶状。
4围岩内部位移分析研究
在隧道开挖的过程中,由于洞室周边岩体的破坏,使得该处的围岩应力降低,同时周边岩体在空气和水的影响下加速风化,从而向洞内产生塑性松胀,松胀的结果使原来由洞边附近岩石承受的应力转移到邻近的岩体,因而邻近的岩体也就产生塑性变形。这种塑性变形的范围是向围岩内部逐渐扩展的,结果就在洞室周围产生了一定厚度的塑性松动圈。塑性松动圈的确定不但对评价围岩稳定性至关重要,并且为进行合理、经济的支护设计提供了有效的依据。
确定围岩松动圈的方法在工程应用中较多,比如声波法、地震波法和地质雷达法,但这些方法均存在较大的局限性。多点位移计法作为一种成本相对低廉、原理简单、测试结果可靠的现场测试方法,具有不可比拟的优越性。据此,对多点位移计的现场量测方法进行探讨就具有较大的实际意义,该法在隧道工程中量测围岩内部位移变形得到了推广和运用。即通过对围岩内部各点位移变形情况进行量测分析,得出一种确定围岩塑性松动圈范围的方法。
根据水涧山隧道现场监控量测资料,首先选取了Ⅴ、Ⅳ级围岩洞段中具有代表性的YK29+725断面、ZK29+800断面进行分析,然后针对两种围岩应力较集中的拱腰位置围岩内部位移特性进行统计分析。
1)YK29+725断面
左侧拱腰位置:如图11所示,该位置随着时间的推移,各点位移都有不同程度的增加。其中测点1离隧道洞壁最近,累积位移量最大;测点4离隧道洞壁最远,该点位移量较小,可以看作是基本不动,说明开挖影响范围在测点4以内,此范围为3m左右。
图11 YK29+725断面左侧拱腰处围岩内部位移时间曲线图
右侧拱腰位置:如图12所示,该位置随着时间的推移,各点位移都有不同程度的增加。其中测点1离隧道洞壁最近,累积位移量最大;测点4刚开始位移有所增加,但很快就回弹,基本趋于平稳,测点4离隧道洞壁最远,该点位移量较小,可以看作是基本不动,说明开挖影响范围在测点4以内,此范围为3m左右。
图12 YK29+725断面右侧拱腰处围岩内部位移时间曲线图
2)ZK29+800断面
左侧拱腰位置:如图13所示,该位置随着时间的推移,各点位移都有不同程度的增加。其中测点1离隧道洞壁最近,累积位移量最大;测点4离隧道洞壁最远,该点位移量较小。各测点在刚开始一周增长较快,后逐渐趋于稳定。测点3位移量也较小,说明开挖影响范围在测点2以内,此范围为2.0m左右。
图13 ZK29+800断面左侧拱腰处围岩内部位移时间曲线图
右侧拱腰位置:如图14所示,该位置随着时间的推移,各点位移都有不同程度的增加,整体来说,各测点累积位移量均不大。其中测点1离隧道洞壁最近,累积位移量最大,测点4离隧道洞壁最远,该点位移量很小。测点3和测点4位移量均较小,说明开挖影响范围在测点2以内,此范围为2.0m左右,在此范围内围岩发生较大的松动。
图14 ZK29+800断面右侧拱腰处围岩内部位移时间曲线图
根据典型断面不同部位围岩内部位移量测统计结果分析,可以得出:
① 总体上看围岩内部位移量测值不是很大。
② Ⅴ级围岩松动圈大约2.5~3.0m;Ⅳ级围岩松动圈大约2.0~2.5m。
③ 随着时间的推移,各点位移都有不同程度的增加,同时,各测点的累计位移量随着距洞壁距离的增大而显著减小,由此可确定围岩松动圈的大小。
5隧道锚杆长度优化研究
结合博深高速公路三车道大断面隧道软弱围岩锚杆内力变化特性,对锚杆内力的分布型式进行总结,同时结合围岩内部位移量测数据,通过统计分析和理论分析,确定不同级别围岩开挖影响范围,进而确定围岩松动圈大小,最后根据围岩松动圈得大小进行锚杆长度的优化。
5.1 隧道围岩松动圈大小确定
根据锚杆内力变化特征分析,可以确定三车道大断面隧道软弱围岩松动圈大小,Ⅴ级围岩松动圈大约2.0~3.0m;Ⅳ级围岩松动圈大约1.5~2.0m。
根据现场监测围岩内部位移量分析,确定三车道大断面隧道软弱围岩松动圈大小,Ⅴ级围岩松动圈大约2.5~3.0m;Ⅳ级围岩松动圈大约2.0~2.5m。
综合锚杆内力及围岩内部位移分析结果,我们可以得出水涧山隧道三车道大断面软弱围岩松动圈大小范围如下:Ⅴ级围岩松动圈大约2.5~3.0m;Ⅳ级围岩松动圈大约2.0~2.5m。
5.2 隧道锚杆长度优化结果
锚杆长度的选取应当是充分发挥锚杆强度作用,并以获得经济合理的锚固效果为原则。因此应当尽量使锚杆应力值接近锚杆抗拉强度或锚固强度。当原岩应力和洞室断面尺寸大,岩体C、φ值和E值低时应采用较长的锚杆。锚杆过长,锚杆的平均应力就会降低,不能充分发挥效用,因此锚杆长度一般不宜超出塑性区范围。锚杆过短,也难以起到稳定围岩和保护岩体强度的作用,因此锚杆的最小长度一般不应小于围岩松动区厚度。
原设计中Ⅴ级围岩洞段的锚杆长度为4m,Ⅳ级围岩洞段的锚杆长度为3.5m。现场监测资料分析表明:Ⅴ级围岩松动圈大约2.5~3.0m,Ⅳ级围岩松动圈大约2.0~2.5m。综合上述分析,再结合其它三车道大断面公路隧道支护参数,我们建议:Ⅴ级围岩洞段锚杆长度4.0m是合理的,Ⅳ级围岩洞段锚杆长度可以优化为3.0m。此优化在确保支护结构安全的前提下,不仅增加了施工时的可操作性,而且可以节约工程投资。
6小结
(1)锚杆支护作用机理较为复杂,主要有悬吊作用、组合梁作用、内压作用、加固作用、减跨作用,此外还有组合拱作用等。在实际工程中上述锚杆的支护作用机理并非孤立存在,通常是多种作用机理复合作用,只是在特定的工程条件下,某种或某几种作用起到主导作用。
(2)通过现场监控量测,分析锚杆内力变化特征,可以得出:Ⅴ级围岩松动圈大约2~3m;Ⅳ级围岩松动圈大约1.5~2m。同时,随着掌子面的不断推进和时间的推移,锚杆内力量测值有一定的增加,中性点往围岩深部移动,围岩松动圈逐渐变大。
(3)根据现场监测不同部位围岩内部位移量的统计分析,随着时间的推移,各点位移都有不同程度的增加,同时,各测点的累计位移量随着距洞壁距离的增大而显著减小。同时可以得出:Ⅴ级围岩松动圈大约2.5~3.0m;Ⅳ级围岩松动圈大约2.0~2.5m。
(4)根据确定的围岩松动圈大小范围,可以优化锚杆长度,得出以下结论:Ⅴ级围岩洞段锚杆长度4.0m是合理的,Ⅳ级围岩洞段锚杆长度可以优化为3.0m。
参考文献:
[1] 王建宇 编著. 地下工程喷锚支护原理和设计[M]. 中国铁道出版社, 1980
[2] 刘秀敏. 软岩大断面隧道锚杆的优化设置[硕士学位论文]. 武汉:华中科技大学,2007
[3] 柏涵. 顺层岩质边坡稳定性分析与锚杆支护研究[硕士学位论文]. 长沙:中南大学,2013
[4] 谭忠盛,喻渝等. 大断面浅埋黄土隧道锚杆作用效果的试验研究[J]. 岩土力学. 2008(02)
[5] 陈力华,林志等. 公路隧道中系统锚杆的功效研究[J]. 岩土力学. 2011(06)
[6] 高超. 大跨度小净距隧道支护结构力学特征研究[硕士学位论文]. 重庆:重庆交通大学,2012
关键字:桩墙-锚喷组合 结构 高边坡 详细分析 计算 设计结果
中图分类号:TD229 文献标识码:A 文章编号:
在城市不断发展延伸的过程中,各类功能性建筑也随之扩展,在平原、盆地等利于进行建筑工程建设的地方被利用殆尽后,建筑工程逐渐转向地形比较崎岖的山区、丘陵,其中功能性建筑占大多数,观赏性建筑如雕像、寺庙等建筑占少数。而要保护这些实用性建筑通常采取的做法是桩墙-锚喷组合结构,下面我们通过借鉴一个实例来讲解桩墙-锚喷组合结构在高边坡中的支护设计。
1.工程基本情况
1.1工程简单叙述
某集团因空间问题,需在一处山坡山上拟建一座具有四层楼和一层地下室的建筑,此建筑物的结构为钢筋混凝土框架结构。因为室外地面上控制标高的要求,在平整场地时,土方开挖后在所建的建筑物的东、西、北面形成了一个4米到17米高的土坡。经研究决定,对于工程的要求需要对这个高边坡进行长久性的支护。
1.2所建工程的地质情况
目前在拟建场地地面标高开挖后,处于20.75m到22.17m之间地形较平坦。此处的地貌单元在长江二级阶梯上。据拟建产地岩石土壤工程勘察相关报告显示,高边坡主要处于③—2可塑黄褐色的粉质粘土层中,其物理指标如下表:
表1③—2可塑黄褐色粉质粘土层土指标
2.针对工程实际情况提出的支护方案
根据土层分析的实际情况和坡高的差异,再把土层稳定性的分析加入其中,对边坡采用两种方法进行支护。
(1)在地段的坡高小于5.0m的地方,使用毛石与素混凝土有机结合,形成重力式挡土墙。
(2)在地段的坡高大于5.0m的地方,使用人工挖孔桩与喷锚的方式来形成支护结构,但要注意放坡的比例是1比0.3。
在支护工程中,可以从三方面入手:一、Φ1000人工采取挖孔桩的方式来加强对坡脚的防护,同时在孔桩的顶部位置设置一根锚杆,这样可以有效地提高土坡的稳定性。二、在坡面和孔桩顶部以上的高土坡体可以采用喷锚支护。三、在挖孔桩悬臂端的背后可以采用人工填土的方式进行夯实,在孔桩的顶部使用顶连和系梁的方式来保证支护结构的稳定,这样可以多角度地做到对高边土坡的支护。下面是高边坡支护的平面图的参考图:
3.对方案中支护结构的计算
3.1高边土坡稳定性的分析
(1)Taylor法
在放坡比例为1比0.3的前提下,土层参数取值为Φ=20°,C=70kPa,H=17.0m,β=75°,r=19.2Kn/m。
根据数据查询可知N=7.7,而土坡的放坡高度为:H= NC/r=(7.7*70)/19.2=28.1m,安全系数K=28.1/17.0=1.65,而1.65大于1.30,根据计算所得的结果可以知道,土坡依照这种方法支护是安全的。
(2)Bishop法
使用Bishop圆弧滑动面计算的方法来测定土坡的整体的稳定性。因为拟建场地的土坡高度不相同,现采取5.0m,11.0m和17.0m三种不同高度值的土坡进行稳定性分析,通过计算公式的计算,得出三种高度最小安全系数对应的值,如下表:
表2 三种不同高度值安全系数对比
通过对以上表中的数据进行比较发现,最小安全系数接近1.30,表明土坡存在安全隐患,并通过分析可以知道,坡脚附近是土坡最不利的滑动面发生的位置。如果土坡在不受外力作用的情况下,其自身土质层的性质较好,在短期时间内能确保无问题,稳定性还不错,但时间长了,受到一些外力的作用,如雨、风或震动情况,会使土坡坡面及坡脚发生变化,从而影响其原有的稳定性。尤其是在颇高17m处,此处的最小安全系数为1.39,很容易在外力的作用下产生隐患,因此建议本工程对坡面及坡脚进行长期性的支护。
4.对支护结构的计算
4.1针对坡高在17m处得支护段的验算,土压力强度设计分为主动土压力强度与被动土压力强度。
主动土压力强度:
被动土压力强度:
4.2锚杆的水平拉力计算
在反弯点2以上力矩平衡的条件下,R*5=227.25*2.07可得R=94.08kN/m。
4.3桩长的计算
在上端点1假设为铰支的条件下,按照单支点浅埋的支护方式来计算出嵌固深度t
桩长L=5+1.2*3.6=9.32m,实际中取值10m。
4.4验证单支点浅埋式计算模型的合理性
在人工挖孔桩Φ1000mm的情况下,混凝土强度等级C25,b=0.9*(1.5*1.0+0.5)=1.8m,根据其自身特性取值m为35000Kn/m
I==0.0491m EI=1.85*2.8*10*0.0491=1.17*10Kn/m
说明了使用浅埋式的计算模式是合理的。
4.5锚杆连系梁的设计
(1)锚拉杆力的计算。锚杆的水平倾角取用15度和20度,使其间隔排列,锚杆的有效孔径D=15cm,然后取土层参数,r=19.2kN/m,φ=20.9,C=73.8kPa。自由段长度为:
实际去5.0m。
取锚固段长度L=13m,锚杆总长L=13+5.0=18m,土体与锚固体极限摩阻力取q=60kPa,锚杆拉力R=πDL*q=3.14*0.15*13*60=367.38kN
锚杆容许水平拉力,锚杆抗力分项系数r取2.0
(2)锚杆间距与强度的计算
锚杆间距L==1.83m,实际取锚杆间距为1.5m
锚杆强度的计算:使用两根1860级的钢绞线,D=14.2mm
5.其他建设性的防护措施
加强土坡表面的排水系统,积极疏通坡脚水沟,对水沟进行填土夯实,预防水渗入边坡,可以在边坡的两面用石块混凝土砌严实。
加强坡面整体的绿化面积,植树种草,减低雨水等外力对坡面土石的侵蚀,并对施工后的高边坡的支护进行监督检测,发现问题及时的维修。
总之,人们从以往的实际工程建设中得出治理高边坡防护的经验与方案,桩墙-锚喷组合结构体系被广泛采用,它在高边坡支护中的效果很明显,它不仅安全性能可靠,在经济上相对合理。对高边坡的支护工程要经过精细的验算后得出是否有安全隐患的结论,这样不会造成盲目施工,导致人力、物力和财力的浪费。希望在以后工程中的不断使用,使此方法得到更有利的改进和完善,为复杂地形下的施工提供更好的解决方案。
参考答案:
[1]张质衡,汪秀石.桩墙—锚喷组合结构在高边坡支护中的设计[J].低温建筑技术,2009,(05):91-93.
[2]姚立新,姜景,倪爱琳.桩—锚组合法在高边坡支护中的应用[J].江苏建筑,2010,(06):74-76.
[3]冯玉国,隋永波,周万东.预应力锚拉桩板墙在高边坡支护中的应用[A].中国地质学会.第十三届全国探矿工程(岩土钻掘工程)学术研讨会论文专辑[C].中国地质学会:,2005:4.