【正文】 坡面采用混泥土肋梁做為錨桿的錨固體 巖體和土層的錨固是一種把受力拉桿埋入 地層的技術(shù) 巖土錨固能充分發(fā)揮巖土能量 調(diào)用和提高巖土的自身強(qiáng)度和自穩(wěn)能力 大大減輕結(jié)構(gòu)自重 節(jié)約工程材料 并確保施工安全和工程穩(wěn)定 具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益 因而世界各國都是在大力開發(fā)這門技術(shù) 錨桿由錨頭、桿體和錨固體三部分組成 錨頭位于錨桿的外露端 通過它將錨固力傳給結(jié)構(gòu)物 桿體連接錨頭和錨固體 通常利用其彈性變形的特性 錨固體位于錨桿的根部 把拉力從桿體傳給地層 巖土錨固的基本原理就是依靠錨桿周圍地層的抗剪強(qiáng)度來傳遞結(jié)構(gòu)物的拉力或保持地層開挖面自身的穩(wěn)定 巖土錨固的主 要功能是： (1)提供作用于結(jié)構(gòu)物上以承受外荷的抗力 其方向朝著與巖土相接觸的點(diǎn)； (2)使被錨固地層產(chǎn)生壓縮應(yīng)力區(qū)或?qū)νㄟ^的巖石起加筋作用； (3)加固并增加地層強(qiáng)度 也相應(yīng)地改善了地層的其它力學(xué)性能； (4)通過錨桿 使結(jié)構(gòu)與巖石連鎖在一起 形成一種共同工作的復(fù)合結(jié)構(gòu) 使巖石能更有效地承受拉力和剪力 錨桿的這些功能使互相補(bǔ)充的 對某一特定的工程而言 也并非每一個功能都發(fā)揮作用 (1)抵抗豎向位移 對于水池、車庫、水庫、船塢等坑洼式結(jié)構(gòu) 當(dāng)?shù)叵滤纳细×Υ笥诮Y(jié)構(gòu)物的重力時 將 導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物上漂、傾斜和破壞 因此在設(shè)計上必須采用抵抗豎向位移的方法 傳統(tǒng)的方法是用壓重法 即加厚結(jié)構(gòu)尺寸 這會時結(jié)構(gòu)進(jìn)一步下沉 從而又增加上浮力 因而增大的結(jié)構(gòu)自重又會被增大的體積所排開的水所抵消 采用錨固結(jié)構(gòu)抵抗豎向位移 可大大減小結(jié)構(gòu)的體積 而且由于對錨固結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力 當(dāng)?shù)叵率耶a(chǎn)生的上浮力不大于預(yù)應(yīng)力值時 就不會出現(xiàn)豎向位移 (2)抵抗傾倒 對于壩工建筑 壩體的穩(wěn)定性常取決于作用在結(jié)構(gòu)物的繞轉(zhuǎn)動邊的正負(fù)彎矩的比值 結(jié)構(gòu)物的重力和該中心至基礎(chǔ)轉(zhuǎn)動邊的距離直接影響著有利于穩(wěn)定負(fù)彎矩 水壓力和上浮力則產(chǎn)生 不利于穩(wěn)定正彎矩 若完全依賴壩體積即結(jié)構(gòu)物重力來平衡產(chǎn)生傾覆的正彎矩 不僅需要龐大的混凝土體積 而且產(chǎn)生傾倒的力也難以根據(jù)混凝土體積來加以調(diào)整 用錨固技術(shù)來抵抗傾覆 其錨固力中心可以位于距轉(zhuǎn)動點(diǎn)的最大距離處 這就能以較小的錨固力 產(chǎn)生較大的抗傾覆彎距 對于深基坑工程 采用護(hù)壁樁或連續(xù)墻維護(hù)其坑穩(wěn)定 也常出現(xiàn)傾倒危險 采用錨索（桿）拉固護(hù)壁樁 既能抵抗傾倒 也有利于減小護(hù)壁樁的彎距 (3)控制地下洞室圍巖變形和阻止塌落 地下開挖會擾動巖體原始的平衡狀態(tài) 導(dǎo)致巖石的變形、松散、破壞甚至塌落 采用預(yù)應(yīng)力錨固技 術(shù) 既能為圍巖提供徑向抗力 使開挖后的巖石盡快避免處于單軸或雙軸應(yīng)力狀態(tài) 進(jìn)入三軸應(yīng)力狀態(tài) 以保持圍巖的固有強(qiáng)度 又可改善圍巖應(yīng)力狀態(tài) 在錨固范圍內(nèi)形成壓應(yīng)力環(huán) 進(jìn)一步提高洞室穩(wěn)定 (4)阻止地層的剪切破壞 在邊坡工程中 當(dāng)潛在滑體沿剪切面的下滑力超過時 即會出現(xiàn)沿剪切面的滑移和破壞 在堅(jiān)硬巖體中 剪切面多發(fā)生在斷層、節(jié)理、裂隙等軟弱結(jié)構(gòu)面上 在土層中 砂質(zhì)土的滑移面多為平面 粘性土的滑移面則呈現(xiàn)圓弧狀 有時也會出現(xiàn)上覆土和下臥巖層的臨界面滑動的情況 為了保持邊坡的穩(wěn)定 一種方法是大量削坡 直至達(dá)到穩(wěn)定 的邊坡角；另一種辦法室設(shè)置擋土墻結(jié)構(gòu) 在許多情況下 這些辦法往往不夠經(jīng)濟(jì) 或不可能實(shí)現(xiàn) (5)抵抗結(jié)構(gòu)物基底的水平位移 結(jié)構(gòu)對水平位移的阻力在很多情況下是由其自重決定的 除自重外 水平方向的穩(wěn)定也依靠基礎(chǔ)底平面的摩擦系數(shù) 如果計算得出的安全系數(shù)不能滿足要的方法求 則可用把結(jié)構(gòu)錨固于下臥層取代結(jié)構(gòu)重力的方法 這樣 就能大量節(jié)約工程材料和顯著地降低工程造價 錨桿設(shè)計錨固長度為 傾角為 15? 采用 2?? 28二級冷拉鋼筋 正方形布置 間距 沿坡高共布置 6排 鉆孔 ?? 110 灌注砂漿 M30 錨桿錨固設(shè)計值計算如下： 錨孔提供的錨固力設(shè)計值： Na1= La ?1 ? D frb (71) 式中 Na1錨孔提供的錨固力設(shè)計值 (KN)； La錨固長度 (m)； La= m frb巖石與錨固體粘結(jié)長度特征值 (kPa) 取較硬巖下限 550kPa； ?1錨固體與地層粘結(jié)條件工作系數(shù) 取 (永久錨桿 )； D鉆孔直徑 (m) D= m 將以上數(shù)值代入 (71)式得： Na1 = La ?1 ? D frb =5 550= KN 錨桿提供的錨固力設(shè)計值： Na2 = La ?3 n ? d fb (72) 式中 Na2錨桿提供的錨固力設(shè)計值 (KN)； d錨桿直徑 (m) d= m； n錨桿根數(shù) 等于 2； fb鋼筋與砂漿之間粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計值 (kPa) M30砂漿與螺紋鋼筋取 2400 ＝ 1680kPa； ?3鋼筋與砂漿之間粘結(jié)條件工作系數(shù) 取 (永久錨桿 ) 將以上數(shù)值代入 (72)得： Na2 = La ?3 n ? d fb =5 2 1680= 根據(jù)計算取 Na Na2計算所得的較小值 因此錨桿所能提供的軸向拉力設(shè)計值 Na = kN 錨桿軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值： Nak=Na/rQ (73) 式中： rQ何載分向系數(shù) rQ = Nak=Na/rQ =247。 ； C滑動面上巖體粘聚力 (kPa)；取 C=60kPa； γ 巖體的容重 (kN/m3) 取 ?=25kN/m3； θ 破裂角 (度 ) θ =45+φ /2 θ =45+176。 由其構(gòu)成的不穩(wěn)定塊體沿裂隙面產(chǎn)生滑移破壞 邊坡破壞模式及控制條件 邊坡的破壞模式有平面滑動、圓弧滑動、楔形滑動、傾倒、剝落等 根據(jù)破壞控制條件 巖質(zhì)邊坡的破壞形式分為：沿外傾結(jié)構(gòu)面 (或?qū)用?)破壞、由巖體強(qiáng)度控制的破壞 對無外傾結(jié)構(gòu)面的邊坡 破壞形式為巖體強(qiáng)度控制的破壞 對無軟弱結(jié)構(gòu)面有傾角大于 40?的外傾硬性結(jié)構(gòu)面的邊坡 破壞形式為沿外傾硬性結(jié)構(gòu)面滑動或由巖體強(qiáng)度控制的破壞 由相應(yīng)側(cè)向壓力的較大值確定 巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性受優(yōu)勢面控制 (結(jié)構(gòu)面、裂隙面等 ) 邊坡巖體各不連續(xù)面中及其組合構(gòu)成了巖體的分離體和滑動邊界 邊坡穩(wěn)定性評價關(guān)鍵在裂隙面及坡面的組合關(guān)系的評價 綜合前述邊坡巖土工程地質(zhì)條件 分析該邊坡滑移存在三種失穩(wěn)模式： (1)順層滑移破壞 在順向坡中 巖體中發(fā)育有順坡向?qū)用? 巖體在層面和結(jié)構(gòu)面的切割下 在邊坡臨空面上 形成順層塊體 塊 體在重力作用下 產(chǎn)生滑移破壞解體 其變形破壞模式演化過程見圖 圖 順層塊體滑移破壞模式演化圖 (2)巖體破裂面滑移破壞 在邊坡中 在巖體的自重作用下 沿破裂面產(chǎn)生滑移破壞解體 其變形破壞模式演化過程見圖 圖 巖體破裂面滑移破壞模式演化圖 (3)沿裂面滑移破壞 在邊坡中 巖體發(fā)育外傾結(jié)構(gòu)面 巖體在外傾結(jié)構(gòu)面與其它結(jié)構(gòu)面的切割下 在邊坡臨空面上 沿裂隙面產(chǎn)生卸荷拉開 塊體在重力作用下 產(chǎn)生滑移破壞解體 其變形破壞模式演化過程見圖 圖 沿裂面滑移破壞模式演化圖 邊 坡巖石的物理力學(xué)性質(zhì) 邊坡巖石主要為：粉砂質(zhì)泥巖 泥質(zhì)粉砂巖和砂巖 依據(jù)巖石試驗(yàn)與經(jīng)驗(yàn)類比 提出邊坡巖體 (石 )的力學(xué)參數(shù)建議值 (見表 ) 表 巖體物理力學(xué)參數(shù)建議值表 巖性 風(fēng)化 分帶 密度 (g/cm3) 抗剪強(qiáng)度 抗壓強(qiáng)度 σ (MPa) 抗拉 強(qiáng)度 (MPa) 變形 模量 E0(GPa) 泊 松 比 μ 軟化 系數(shù) C(MPa) ?? (度 ) 飽和 天然 砂 巖 強(qiáng)風(fēng)化 ~ 24 4 8 中等 風(fēng)化 ~ 29 15 25 ~ 泥質(zhì) 粉砂巖 強(qiáng)風(fēng)化 ~ 23 3 5 中等 風(fēng)化 ~ 27 8 15 2 ~ 粉砂質(zhì) 泥巖 強(qiáng)風(fēng)化 ~ 22 2 4 中等 風(fēng)化 ~ 25 5 10 ~ 結(jié) 構(gòu) 面 泥巖層面 ~ 19~24 砂巖層面 ~ 25~27 泥質(zhì)粉砂巖裂 隙面 ~ 20~22 考慮巖層層面為滑動面 如圖 圖 邊坡穩(wěn)定性平面滑動計算示意圖 巖坡中層面與垂直裂縫的組合面為 ABC 由它切割的邊坡滑體為 ABCD 滑塊的重量為 W BC面傾角為 ? 坡面傾角為 ? 坡高為 H (61) 根據(jù)極限平衡條件 邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)為： (62) 式中： ?巖體的容重 kN/m3； H滑坡體高度 m； L滑動面長度 L=(H－ Z)/sin? m； Z坡頂垂直裂縫深度 m； ?滑動面傾角 度； ?坡面傾角 度； C滑動面上的粘聚力 kPa； ??滑動面上的內(nèi)摩擦角 度； W為滑塊的重量 kN； U為滑動面上垂直方向靜水壓力 U=?w Zw L/2 kN； V為滑動面上側(cè)向靜水壓力 V=?w Zw2 L/2 kN； Zw為坡頂裂縫中地下水位深度 m； A水平地震力 A＝ ma kN； m滑體質(zhì)量 kg； a地震加速度 6度地震區(qū)取 即 a= 邊坡層面內(nèi)摩擦角折減系數(shù)為 邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)取值為 重要性系數(shù) 為 由于巖層傾角為 32? 則 ?＝ 32? 邊坡坡角為 ?＝ 64? 坡高 18米 不考慮地下水 坡頂無垂直裂縫 邊坡巖體的力學(xué)參數(shù)建議值 則： C=80kPa； ?? =20? =16?； ? =25kN/m3； Z=0； L=H/sin32?=； W= 25 182 sin(64?－ 32?)/sin32?sin64?=； m=W/g=； A=ma= =； 即邊坡巖層層面安全系數(shù)為 大于規(guī)范要求的 穩(wěn)定值 () 根據(jù)邊坡巖體的力學(xué)參數(shù)建議值 相關(guān)數(shù)值取值如下： ??巖體內(nèi)摩擦角 (度 ) ??=23176。 傾 角 50176。 裂面平直 寬 1～ 3mm 充填粘土 可見長 ~ 發(fā)育間距 ～ ③走向 358176。 傾向 325176。 傾角 65176。 邊坡為順向坡 (3)裂隙發(fā)育特征 邊坡內(nèi)未見發(fā)育斷裂 層間剪切帶不發(fā)育 巖體均為裂隙切割 統(tǒng)計坡體面上發(fā)育的裂隙 主要為如下三組裂隙： ①走向 90176。 巖層傾向 98176。 坡度 42176。 傾向 86176。 多呈上緩下陡狀 坡頂高程為 231m 坡底高程為 ～ 坡面略有起伏 坡面泥巖風(fēng)化剝落凹進(jìn) 砂巖凸出 坡長 60m 坡高 18m （ 1）巖性 ①基巖 邊坡的地層主要為蓬萊鎮(zhèn)組第 2段第二大層 J3P22地層 巖性主要為中厚層灰紫色泥質(zhì)粉砂巖、砂巖與夾少量紫紅色粉砂質(zhì)泥巖與薄層淺灰紫色泥質(zhì)粉砂巖夾紫紅色粉砂質(zhì)泥巖互層 ②第四系覆蓋層 分布于邊坡坡頂及外圍 主要為坡積物和人工堆積物 厚 ~ （ 2）巖體風(fēng)化 高邊坡地段出露的基巖 由于自身巖石礦物 成份、成巖條件的不同 其風(fēng)化程度有明顯的差異 泥巖類 抗風(fēng)化能力弱 其風(fēng)化后多為碎石及碎石土；砂巖類 一般抗風(fēng)化能力相對較強(qiáng) 風(fēng)化后礦物變異 巖石顏色變淺 力學(xué)強(qiáng)度降低 根據(jù)地表及人工邊坡出露的基巖的風(fēng)化特征 按《巖土工程勘察規(guī)范》（ GB500212020）中的巖石風(fēng)化分帶標(biāo)準(zhǔn) 可將區(qū)內(nèi)風(fēng)化巖體分為強(qiáng)風(fēng)化帶、中等風(fēng)化帶和微風(fēng)化帶 各風(fēng)化帶特征如下： 強(qiáng)風(fēng)化帶：巖石結(jié)構(gòu)大部分破壞 顏色變淺 礦物變異 巖石破碎 部分手搓呈砂?；蚰酄? 遇水容易松散 中等風(fēng)化帶：巖石結(jié)構(gòu)有輕微破壞 原巖礦物輕度變異 部分泥巖 、粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖浸水后容易破碎；砂巖僅沿裂隙、層面及所夾軟巖有色變現(xiàn)象 邊坡上部或表層巖體多呈強(qiáng)風(fēng)化狀 強(qiáng)風(fēng)化厚度 ～ 中風(fēng)化巖體完整 多出露于邊坡中下部 （ 1）地表水逕流條件 邊坡區(qū)為一向沖溝傾斜的斜坡 該區(qū)降雨充沛 大氣降水大部分多沿斜坡向沖溝排泄 僅有少部分降水滲入斜坡體的松散覆蓋層及基巖裂隙內(nèi) 匯水面積 （ 2）地下水賦存條件 該區(qū)內(nèi)的地下水 按其賦存條件可分為孔隙水