（交通運(yùn)輸工程專(zhuān)業(yè)論文）拉貢公路k18段大滑坡安全性能研究.pdf

摘要 本文結(jié)合拉貢路山體大滑坡治理工程，基于大量的國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料，對(duì) 工程建設(shè)中滑坡的治理措施做了詳盡的闡述和分析，總結(jié)出各種治理措施的適用 性；在分析國(guó)內(nèi)外滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法后，采用了評(píng)價(jià)滑坡的穩(wěn)定性較為準(zhǔn)確實(shí) 用的方法為該滑坡做出了安全穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。 對(duì)水文資料、地質(zhì)環(huán)境資料進(jìn)行了研究和實(shí)地工程地質(zhì)調(diào)查，分析了拉貢路 山體大滑坡的成因。在通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法獲得滑坡體的力學(xué)參數(shù)( 彈性模量e ，泊松比 ，粘聚力c 、內(nèi)摩擦角緲等力學(xué)參數(shù)) 后，結(jié)合實(shí)際工程治理措施，利用大型 有限元軟件a n s y s 建立模型，對(duì)該大滑坡加固前后的穩(wěn)定性進(jìn)行了仿真分析。通 過(guò)計(jì)算分析滑坡加固前后巖體的位移、應(yīng)力及塑性區(qū)的發(fā)展，對(duì)加固后的滑坡危 險(xiǎn)區(qū)域的發(fā)展變化做出了危害性預(yù)測(cè)，計(jì)算出加固前后滑坡體的安全系數(shù)，量化 了該滑坡的穩(wěn)定性能，為其穩(wěn)定安全性評(píng)價(jià)提供依據(jù)。 通過(guò)有限元計(jì)算分析結(jié)果表明，拉貢路山體大滑坡治理方案的合理可行。該 加固方案可為類(lèi)似工程在設(shè)計(jì)方案和滑坡穩(wěn)定性能評(píng)價(jià)提供重要的借鑒意義。 關(guān)鍵詞：滑坡，邊坡加固，穩(wěn)定性，有限元，安全系數(shù)，強(qiáng)度折減法 a b s t r a c t b a s e d0 1 1t h el a r g el a n d s l i d er e i n f o r c e m e n tp r o j e c to ft h el ag o o nr o a da n dal a r g e n u m b e ro fd o m e s t i ca n df o r e i g nl i t e r a t u r e , a na n a l y s i sa n dad e s c r i p t i 0 1o nl a n d s l i d e r e i n f o r c e m e n t sw e r eg i v e na n dt h es e r v i c e a b i l i t yo ft h er e i n f o r c e m e n t sw e r eg o t t e n a b e t t e rm e a n so fa s s e s s i n gl a n d s l i d es t a b i l i t yw a su s e di nt h i sl a n d s l i d ea f t e ra n a l y z i n g t h ed o m e s t i ca n df o r e i g na s s e s s m e n tm e t h o d so fl a n d s l i d es t a b i l i t y c o m b i n e dt h em e t e o r o l o g i c a la n dh y d r o l o g i c a ld a t a , t h eg e o l o g i c a li n f o r m a t i o no f e n v i r o n m e n t a lq u a l i t yw i 也t h eg e o l o g i c a ls u r v e y , t h er e a s o n so ft h el a r g el a n d s l i d eo f l ag o o nr o a dw e r ea n a l y z e dw h i c hp r o v i d e dt h eb a s i st oj u d g et h es t a b i l i t yo ft h e l a n d s l i d e a f t e rt h er o c km e c h a n i c a lp a r a m e t e r so ft h el a n d s l i d ew e r eg o t t e nb y e x p e r i m e n t s ：e l a s t i cm o d u l u se ，p o i s s o n sr a t i o ，c o h e s i o nc ，a n g l eo fi n t e r n a lf r i c t i o n a n do t h e rm e c h a n i c a lp a r a m e t e r s , af i n i t ee l e m e n tm o d e lw a sf o u n db ya n s y sw h i c h w a sal a r g ec o m p r e h e n s i v ef i n i t ee l e m e n ts 0 1 a r e ，c o m b i n e dw i t hp r a c t i c a le n g i n e e r i n g c o n t r o lm e a s u r e s a c c o r d i n gt o t h er e s u l t s ，t h ed i s p l a c e m e n t sa n dp l a s t i cz o n e d e v e l o p m e n t so ft h el a r g el a n d s l i d eb e f o r ea n da f t e ri t sr e i n f o r c e m e n tw e r ea n a l y z e d , a n dt h ed a n g e ri nt h ef u t u r ew a sf o r e c a s t e da f t e ri t sr e i n f o r c e m e n t t h el a n d s l i d e ss a f e t y f a c t o r sb e f o r ea n da f t e rt h er e i n f o r c e m e n tp r o j e c ta r ec a l c u l a t e du s i n gt h es t r e n g t h r e d u c i n gm e t h o d , w h i c hg a v ea b a s ef o rt h e e v a l u a t i o no ft h el a n d s l i d es t a b i l i t y t h ef i n i t ee l e m e n ta n a l y s i sr e s u l t ss h o wt h a tt h er e i n f o r c e m e n td e s i g nw a ss u i t a b l e f o rt h eb i gl a n d s l i d e t h er e i n f o r c e m e n td e s i g nh a dag r e a tr e f e r e n c ev a l u ef o ro t h e r s i m i l a rp r o j e c t si nd e s i g na n ds t a b i l i t ya s s e s s m e n to fl a n d s l i d e k e y w o r d s ：l a n d s l i d e ，l a n d s l i d es t r e n g t h e n , s t a b i l i t y , f i n i t ee l e m e n tm e t h o d , s a f e t y c o e f f i c i e n t , s t r e n g t hr e d u c t i o nm e t h o d 重慶交通大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究 工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人 或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體， 均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名： 耘餐日期：和o 年夕月“日 重慶交通大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保 留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 本人授權(quán)重慶交通大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部?jī)?nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索， 可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。同時(shí)授權(quán)中國(guó)科 學(xué)技術(shù)信息研究所將本人學(xué)位論文收錄到中國(guó)學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)，并進(jìn)行 信息服務(wù)( 包括但不限于匯編、復(fù)制、發(fā)行、信息網(wǎng)絡(luò)傳播等) ，同時(shí)本人保留 在其他媒體發(fā)表論文的權(quán)利。 學(xué)位論文作者簽名： 書(shū)襲 日期：加f o 年廣月z ze l 燧名：高峰 e l 期- , 知9 年于月2 - 4 , 日 本人i 司意將本學(xué)位論文提交至中國(guó)學(xué)術(shù)期刊( 光盤(pán)版) 電子雜志社c q 系 列數(shù)據(jù)庫(kù)中全文發(fā)布，并按中國(guó)優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù)出版章程規(guī) 定享受相關(guān)權(quán)益。 學(xué)位論文作者簽名：耜囊指導(dǎo)教師簽名焉哞 日期：入f 年尹月z 日 日期加d 年t - 月多曰 第一章緒論 1 1 引言 第一章緒論 近些年來(lái)我國(guó)西部多山地區(qū)的經(jīng)擠發(fā)展?fàn)顩r越來(lái)越好，但是由于山區(qū)自然條 件的特殊性，滑坡災(zāi)害的時(shí)續(xù)發(fā)生給經(jīng)濟(jì)建設(shè)和生命安全帶來(lái)很大的危害。 1 9 8 1 年雨季寶成鐵路發(fā)生滑坡2 8 9 處，中斷行車(chē)2 個(gè)多月，搶建費(fèi)用達(dá)25 6 億元【1 i ： 1 9 8 9 年1 月1 0 日在中國(guó)云南漫灣水電站大壩壩肩開(kāi)挖過(guò)程中發(fā)生的滑坡，不 僅耗資近億元進(jìn)行了治理，而且使這個(gè)1 5 0 萬(wàn)k w 的水電站推遲拄電近年，帶 來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失吐 2 0 9 1 年6 月2 4 日杭州拱墅區(qū)半山鎮(zhèn)石塘村由于山洪爆發(fā)而發(fā)生滑坡，導(dǎo)致 2 2 人死亡，7 人受傷和2 人重傷的特大事故； 2 0 0 2 年5 月1 日重慶市武隆縣發(fā)生的地質(zhì)滑坡，導(dǎo)致了7 9 人死亡的事故： 2 0 0 3 年7 月湖北株歸縣沙鎮(zhèn)溪千將坪發(fā)生大型惰坡，造成1 4 人死亡，1 0 人 失蹤，倒塌房屋3 4 6 問(wèn)，毀壞農(nóng)田1 0 0 0 余畝，4 家企業(yè)全部毀滅。滑坡還毀壞省 道3 k m ，2 0 k m 的輸電線路被毀壞，2 2 艘船翻沉，5 艘船舶斷纜走錨，廣播、電力、 國(guó)防光纜等基礎(chǔ)設(shè)施都受到嚴(yán)重破壞； 2 0 0 8 年5 月1 2 日汶川大地震，由于震后滑坡造成公路堵塞，給抗震救災(zāi)工作 制造了巨大障礙； 2 0 1 0 年4 月2 5 日下午臺(tái)灣基隆市附近山區(qū)的高速公路主干道發(fā)生可怕的短短 5 秒內(nèi)，約兩個(gè)足球場(chǎng)大、五六層樓高的土方覆蓋了路面。 圖11 寶成鐵路滑坡 f i 9 11l a n d s l i d e o f b a o c h e n g r a i l w a y 圉12 重慶武隆縣滑坡 f i 9 12 l a n d s l i d eo f w ul o n g i n c h o n g ：q i n g 第一章緒論 圖13 杭州石塘村滑坡 f i g 13 l a n d s l i d eo f s h l t a n g i n h a n g z h o u 圖14 湖北株歸縣沙鎮(zhèn)溪千將坪滑墟 f i 9 14 l a n d s l i d e o f x i q i a n j i 蚰g i n h u b e i 圍i5 泣川大地震滑垃圖i6 臺(tái)灣基隆市滑垃 f i g i5l a n d s l i d eo f w c r - c h u a nc 刪be 釉q u a k e f i 9 16l a n d s l i d e o f k e e l u n g i n t a w m 我國(guó)是個(gè)多山地區(qū)，滑坡災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成很大的 損失，對(duì)治理滑坡的研究和邊坡穩(wěn)定性能分析研究、減少滑坡災(zāi)害發(fā)生、保護(hù)人 民生命財(cái)產(chǎn)安全，意義重大。 1 2 國(guó)內(nèi)外對(duì)滑坡研究的歷史及現(xiàn)狀 1 2l 滑坡穩(wěn)定性研究歷史及現(xiàn)狀 巖體力學(xué)發(fā)展初期，在研究巖體力學(xué)問(wèn)題時(shí)，基本上采用了材料力學(xué)和簡(jiǎn)單 的均質(zhì)彈性理論為基礎(chǔ)的土力學(xué)的原理和方, 法e 3z 。土質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的計(jì)算分析方法 被應(yīng)用于巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題的研究。在這個(gè)時(shí)期，邊坡穩(wěn)定性的計(jì)算分析方法， 以半經(jīng)驗(yàn)半理論性質(zhì)及假定滑動(dòng)面具有某固定位置和形狀為其顯著特點(diǎn)。例如， 1 7 7 3 年的庫(kù)侖( c o u l o m b ) 理論，18 2 0 年法蘭西斯( f r a m a i s ) 和1 8 6 6 年庫(kù)爾曼 第一章緒論 3 ( c u l m a n ) 的平面滑動(dòng)面的分析方法，1 9 1 6 年彼得森( p e t t e r s o n ) 的只考慮摩擦 力不考慮粘聚力的圓柱滑動(dòng)面的分析方法，1 9 2 2 年瑞典國(guó)家委員會(huì)發(fā)表的并在以 后為費(fèi)勒紐斯( f e l l e n i u s ) 和太沙基( t e i z a g h i ) 等人發(fā)展的近似圓弧滑動(dòng)面的分 析方法，1 9 2 6 年費(fèi)倫紐斯的以同時(shí)考慮摩擦力和粘聚力及邊坡土體條分為基本內(nèi) 容的著名的瑞典圓弧穩(wěn)定分析法以及由費(fèi)倫紐斯和泰勒( t a y l o r ) 等人的摩擦圓法 為代表的圖表解析法等等，均為當(dāng)時(shí)世界各國(guó)所普遍采用1 4 】。 第二次世界大戰(zhàn)后，世界各國(guó)水利、交通和建筑等工程的大量興建，以及五 十年代采礦事業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)巖石力學(xué)課題做了大量的研究，其中許多礦山邊 坡，路基路塹邊坡，大壩壩肩和河谷岸坡等人工和自然的巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題也 急待解決。在吸取了前階段應(yīng)用土力學(xué)原理和方法于巖質(zhì)邊坡工程所產(chǎn)生的不良 效果以及有關(guān)數(shù)學(xué)力學(xué)科學(xué)的一定發(fā)展的基礎(chǔ)上，人們引進(jìn)一些較新的理論和方 法，斯體尼( s t i n i ) 、米勒( m u l e e r ) 、羅卡( r o c h a ) 、杰格爾( j a e g e r ) ，塔洛布爾 ( t a l o b e r ) 、薩烏斯多維奇( s a l u s t o w i c z ) 等人開(kāi)展了許多巖石力學(xué)研究工作，為 巖石力學(xué)奠定了基礎(chǔ)。這個(gè)基礎(chǔ)是以均質(zhì)體彈塑性理論和極限平衡理論的普遍應(yīng) 用，均質(zhì)體光彈試驗(yàn)和模擬材料模型試驗(yàn)的開(kāi)展，以及室內(nèi)小塊巖石的物理力學(xué) 試驗(yàn)大量進(jìn)行為其主要特點(diǎn)。在這一階段中，巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題相對(duì)于其它巖 石力學(xué)課題的研究顯得較差。1 9 5 4 年索柯洛夫斯基根據(jù)松散介質(zhì)極限平衡原理提 出的邊坡穩(wěn)定性的數(shù)學(xué)計(jì)算方法，有別于以往的任何方法而向前邁進(jìn)了一步，引 起了普遍的重視，這種方法是以通過(guò)嚴(yán)格的數(shù)學(xué)推導(dǎo)來(lái)解決邊坡在極限狀態(tài)時(shí)坡 面和滑動(dòng)面的形狀和位置為其主要內(nèi)容。由于其計(jì)算工作比較復(fù)雜和繁重，實(shí)際 應(yīng)用也有一定的限制，因此，木欣、斯拉戈維奇、戈魯什克維奇和費(fèi)先科等在原 有基礎(chǔ)上進(jìn)行了一定的簡(jiǎn)化以方便應(yīng)用。但是，這種方法所根據(jù)的原理嚴(yán)重地脫 離了巖體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和力學(xué)狀態(tài)，其計(jì)算結(jié)果與巖質(zhì)邊坡的實(shí)際滑動(dòng)面不相符合， 顯露出其嚴(yán)重缺陷【5 l 。費(fèi)先科考慮了巖體中軟弱結(jié)構(gòu)面對(duì)滑動(dòng)面的控制作用和根據(jù) 松散介質(zhì)極限平衡原理提出了一套巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的計(jì)算分析方法，在研究和解 決礦山邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題中起到一定的作用【6 】。但是，此法中采用了不夠合理的靜力 學(xué)條分法，從而使其計(jì)算分析結(jié)果也往往與實(shí)際情況的判別較大。 當(dāng)在巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的研究工作中，其計(jì)算分析方法存在一定的困難和問(wèn)題 的時(shí)候，巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的光彈性試驗(yàn)和相似料模擬試驗(yàn)則得到一定的重視。雖 然所依據(jù)的試驗(yàn)原理不完全符合巖質(zhì)邊坡中的巖體結(jié)構(gòu)特性和力學(xué)狀態(tài)，但是， 仍然取得了一定的直觀的和定性或半定量的效果。法國(guó)塔羅布爾于1 9 5 7 年、1 9 5 8 年較系統(tǒng)地闡述了巖石力學(xué)研究的理論、方法和重要意義，簡(jiǎn)述這些因巖體失穩(wěn) 而造成的嚴(yán)重事故以及工程建設(shè)中出現(xiàn)的重大的巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題和巖石力學(xué) 專(zhuān)著的出版等，進(jìn)一步促使世界各國(guó)認(rèn)識(shí)到巖體力學(xué)研究的重要性以及對(duì)巖質(zhì)邊 第一章緒論4 坡穩(wěn)定性問(wèn)題研究的迫切要求 7 1 。因此，為了解決工程實(shí)踐中出現(xiàn)的巖石力學(xué)問(wèn)題 和促進(jìn)巖石力學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展，深入地開(kāi)展了將巖體視為粘彈性、彈塑性或具有 裂縫的脆性介質(zhì)、巖體的非均勻性、各向異性和非連續(xù)性的研究、巖體的流變特 性及其它時(shí)間效應(yīng)的研究，巖體的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系和破壞機(jī)制的研究，巖體的非連 續(xù)介質(zhì)力學(xué)的研究，利用物探、紅外線、電磁波等方法開(kāi)展原地深部巖體和工程 擾動(dòng)區(qū)巖體的變形特性和應(yīng)力狀態(tài)的測(cè)試研究和利用遙測(cè)技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)巖體的變 形、位移特征的測(cè)試研究以及引進(jìn)了以快速電子計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的有限單元法 進(jìn)行巖體力學(xué)的計(jì)算分析等等，這一切都標(biāo)志著巖體力學(xué)進(jìn)入了全面、深入的嶄 新的發(fā)展階段。這些巖體力學(xué)問(wèn)題的研究測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用，促使了巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定 性以及其它巖體力學(xué)問(wèn)題等得到更有效的解決。 六十年代以后，巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題的研究基礎(chǔ)理論和方法途徑等有著較大 的進(jìn)展，在巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的計(jì)算分析方面，基本上沿著兩種途徑進(jìn)行，一種是 以極限平衡理論為基礎(chǔ)，考慮巖體中斷裂結(jié)構(gòu)面控制因素，利用圖解法或數(shù)學(xué)計(jì) 算分析法，最后求得“安全系數(shù)”或類(lèi)似“安全系數(shù)”的概念來(lái)進(jìn)行巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的 定量評(píng)價(jià)，如太沙基1 9 6 2 年的陡坡的穩(wěn)定論文中提出的臨界邊坡理論， 約翰( k w j o h n ) 1 9 7 0 年的節(jié)理巖石邊坡的三維穩(wěn)定性分析論文中提出的“以剛 體極限平衡理論為基礎(chǔ)的半球體圖解計(jì)算分析法【3 】。另一種途徑則是以有限單元法 近似地分析計(jì)算邊坡巖體的變形特征和應(yīng)力狀態(tài)。這是一種目前公認(rèn)的比較先進(jìn) 和有前途的計(jì)算分析方法【9 l 。另外，利用物探原理進(jìn)行潛在滑動(dòng)面的探測(cè)，利用應(yīng) 力解除法等進(jìn)行坡體應(yīng)力狀態(tài)的測(cè)試以及開(kāi)展了錨固、灌漿及其它物理化學(xué)和工 程力學(xué)等的防治處理措施的研究等等。 以上各種研究的特點(diǎn)和概況顯示巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題研究的新進(jìn)展，由于邊 坡巖體的基本力學(xué)特征、坡體的力學(xué)狀態(tài)和應(yīng)力特征等研究得不夠給計(jì)算分析等 技術(shù)均帶來(lái)一定的困難。在巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性研究中，巖體力學(xué)引進(jìn)了以電子計(jì)算 機(jī)快速計(jì)算為基礎(chǔ)的有限單元法，標(biāo)志著巖體力學(xué)計(jì)算分析技術(shù)向前邁進(jìn)了一大 步，根據(jù)理論研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)巖體穩(wěn)定性有關(guān)問(wèn)題編制了有限單元法分析計(jì) 算程序，對(duì)巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題進(jìn)行了分析計(jì)算，對(duì)問(wèn)題的解決得到了較好的效 果。自從1 9 7 0 年c u n d a l 首次提出離散單元法d e m ( d i s t i n e te l e m e n tm e t h o d ) 模 型以來(lái)，這一方法在巖土工程數(shù)值計(jì)算與工程應(yīng)用方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，離散 單元法的個(gè)突出的功能是它在反映巖塊之間接觸面的滑移、分離與傾翻大位移 的同時(shí)，又能計(jì)算巖塊內(nèi)部的變形與應(yīng)力分布【lo 】。d d a ( d i s c o n t i n u o u sd e f o r m a t i o n a n a l y s i s ) 法是基于巖體介質(zhì)非連續(xù)性發(fā)展起來(lái)的一種嶄新的數(shù)值分析方法，以自 然存在的節(jié)理面切割巖體形成不同的塊體單元，單元的形狀可以是常見(jiàn)的規(guī)則形 狀，也可以是較為復(fù)雜的多面體，以各個(gè)塊體的位移為未知量，通過(guò)塊體間的接 第一章緒論5 觸和幾何約束形成一個(gè)塊體系統(tǒng)，可模擬出巖石塊體的位移、轉(zhuǎn)動(dòng)、張開(kāi)、閉合 等全部過(guò)程，可見(jiàn)判定巖體的破壞程度、破壞范圍，從而對(duì)巖體的整體和局部穩(wěn) 定性做出正確的評(píng)價(jià)l l 。8 0 年代以來(lái)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論和應(yīng)用研究在巖土工程領(lǐng)域 得到了迅速發(fā)展，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析方法和理論【1 2 】，可以盡可能的將各種影 響邊坡穩(wěn)定和變形的各種因素分別作為輸入變量，建立這些定性定量影響因素同 邊坡工程的安全系數(shù)中的變形量之間的高度非線性映射模型，然后用模型來(lái)預(yù)測(cè) 和評(píng)判邊坡的安全性，即給出其穩(wěn)定和變形狀態(tài)。 近2 0 年來(lái)，滑坡研究特點(diǎn)已由過(guò)去的單個(gè)滑波現(xiàn)象的描述，分類(lèi)治理，發(fā)展 到現(xiàn)在以定性描述為基礎(chǔ)的定量預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究。在各種邊坡穩(wěn)定性分析計(jì)算方法 中都將其邊界條件大大地進(jìn)行了簡(jiǎn)化。實(shí)際上，不僅邊坡中的各種計(jì)算參數(shù)是不 確定的，而且邊坡系統(tǒng)本身就是一個(gè)不平衡、不穩(wěn)定、充滿復(fù)雜性的復(fù)雜系統(tǒng)， 其與外界環(huán)境有著不斷的物質(zhì)、能量、信息的交換，具有類(lèi)似于天氣預(yù)報(bào)的不可 長(zhǎng)期確定性預(yù)報(bào)性和短期統(tǒng)計(jì)失效的復(fù)雜特點(diǎn)。由此產(chǎn)生了對(duì)邊坡穩(wěn)定分析評(píng)判 的新思路、新理論，包括混沌理論、分形理論、灰色系統(tǒng)、數(shù)學(xué)模糊理論、突變 理論等【1 3 】，這些理論的發(fā)展為定性定量評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)邊坡穩(wěn)定性開(kāi)辟了更為廣闊的 前景，邊坡穩(wěn)定性研究已步入系統(tǒng)工程分析的研究階段?？偟膩?lái)說(shuō)，邊坡工程具 有技術(shù)復(fù)雜、綜合性很強(qiáng)的難點(diǎn)，與眾多因素相關(guān)的綜合技術(shù)：它與場(chǎng)地工程地 質(zhì)勘察、支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工開(kāi)挖、邊坡穩(wěn)定、排截水情況、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)等密切相 關(guān)，邊坡設(shè)計(jì)與施工涉及地質(zhì)條件、巖土性質(zhì)、工程要求、氣候變化、施工工序 和方法許多相關(guān)的復(fù)雜性問(wèn)題，所以邊坡分析科學(xué)還是理論上尚待完善、成熟和 發(fā)展的綜合技術(shù)科學(xué)。 1 2 2 滑坡治理方法歷史及現(xiàn)狀 從出現(xiàn)滑坡災(zāi)害以來(lái)人們都一直在采用各種治理方式來(lái)避免滑坡災(zāi)害帶來(lái)?yè)p 失，邊坡加固治理技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展過(guò)程可分為以下幾個(gè)階段： 2 0 世紀(jì)5 0 年代以前，邊坡治理工程主要以排除地下水為主，清方減載，清土 反壓，抗滑擋土墻及漿砌片石防護(hù)等治理。這些措施僅能使得邊坡暫時(shí)處于穩(wěn)定 狀態(tài)，如果外界條件發(fā)生改變邊坡仍可能失穩(wěn)【1 4 】。 2 0 世紀(jì)6 0 7 0 年代，在以排水工程和擋土墻為主的同時(shí)，大力開(kāi)發(fā)應(yīng)用抗滑 樁以解決擋土墻施工中的困難。歐美及前蘇聯(lián)多用鉆孔鋼筋混凝土灌注樁，樁徑 1 o m - - 1 5 m ，深2 0 m - - 3 0 m 。日本則多用鉆孔鋼管樁真徑4 0 0 m m - - 一5 0 0 m m ，深2 0 m 3 0 m ，孔中放入直徑3 1 8 5 m m - - 4 5 7 2 m m ，壁厚1 0 m m - 4 0 m m 的鋼管，在鋼管內(nèi) 外灌注混凝土或水泥砂漿，以增強(qiáng)樁的抗剪斷能力。7 0 年代以后，日本開(kāi)始使用 第一章緒論6 1 5 m - - 3 5 m 的挖孔抗滑樁。我國(guó)曾在貴昆線二梯巖滑坡治理中采用沉井式擋土墻， 在成昆線中使用了大截面挖孔鋼筋混凝土抗滑樁【1 5 1 。7 0 年代中后期，在深入研究 抗滑樁受力狀態(tài)和設(shè)計(jì)理論的同時(shí)，又研究開(kāi)發(fā)了排架樁、剛架樁、椅式擋墻等 新的結(jié)構(gòu)形式。 2 0 世紀(jì)8 0 年代以來(lái)，由于錨固理論研究和鑿巖機(jī)械的發(fā)展，錨噴防護(hù)技術(shù)發(fā) 展為邊坡治理提供了一種簡(jiǎn)便而又安全的防護(hù)手段，很快得到了廣泛的應(yīng)用。在 滑坡治理思想上人們有了新的認(rèn)識(shí)，主張以排水為主、結(jié)合抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨索 支擋結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合治理。同時(shí)這個(gè)時(shí)期為治理大型滑坡，抗滑支擋結(jié)構(gòu)的發(fā)展出 現(xiàn)了新的特點(diǎn)：挖孔抗滑樁直徑做得很大，錨索工程在滑坡治理中的大量應(yīng)用。 錨索可以與抗滑樁聯(lián)合使用，或在反力梁、錨墩的條件下單獨(dú)使用。 2 0 世紀(jì)9 0 年代以來(lái)，壓力注漿和框架錨固結(jié)構(gòu)越來(lái)越多的應(yīng)用于邊坡的治理， 它是一種邊坡的深層加固治理技術(shù)，能解決邊坡的深層加固及穩(wěn)定性問(wèn)題，具有 很好的治理效果l 】q 。 目前邊坡加固措施很多，如排水截水、混凝土抗剪結(jié)支擋構(gòu)措施、壓坡措施、 以及植物護(hù)坡等等；邊坡治理過(guò)程中強(qiáng)調(diào)多種措施綜合治理的原則，以較小的治 理代價(jià)起到較好的增強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定性能。 1 3 研究?jī)?nèi)容 通過(guò)學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外邊坡治理措施和邊坡穩(wěn)定性分析方法，本文結(jié)合拉貢路滑坡 工程實(shí)踐在以下幾個(gè)方面做研究： 1 針對(duì)現(xiàn)行的多種邊坡治理措施進(jìn)行分析，得到各種治理措施相適應(yīng)的工程 狀況； 2 分析現(xiàn)行的邊坡穩(wěn)定性分析方法，提出一個(gè)相對(duì)切合實(shí)際、工程實(shí)用的邊 坡穩(wěn)定性分析方法； 3 結(jié)合拉貢路滑坡治理工程對(duì)其做出穩(wěn)定評(píng)價(jià)分析，為其類(lèi)似工程的穩(wěn)定性 評(píng)價(jià)提供參考。 第二章滑坡工程治理措施 7 第二章滑坡工程治理措施 巖土體作為一種結(jié)構(gòu)體，一方面有著自身材料與結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和相應(yīng)的自穩(wěn)能 力，另一方面又因受人類(lèi)活動(dòng)的工程因素影響，其強(qiáng)度和自穩(wěn)能力可大幅度下降， 對(duì)不穩(wěn)定邊坡常需采取加固治理措施。邊坡治理是一項(xiàng)技術(shù)復(fù)雜，施工困難的災(zāi) 害防治工程，其支護(hù)方法很多如注漿加固、抗滑樁、擋墻、錨桿和錨索等加固措 施。現(xiàn)就工程中最為常用的加固措施作分析與評(píng)價(jià)。 2 1 擋土墻 擋土墻常被用來(lái)支擋路基填土、山坡土體，防止土體變形失穩(wěn)的一種構(gòu)造物。 擋土墻的使用以穩(wěn)定路堤和路塹邊坡，可減少土石方工程量，防止水流沖刷路基， 常用于整治滑坡等路基病害。 2 1 1 擋土墻的類(lèi)型 擋土墻的形式多種多樣，按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可分為：重力式、衡重式、加筋土 式、鋼筋混凝土懸臂式和扶壁式、樁板式、錨桿式、錨定板式及土釘式等類(lèi)型舊； 按其中路基橫斷面上的位置，又可分：路肩墻、路堤墻及路塹墻；按所處的環(huán)境 條件，又可分為：一般地區(qū)擋墻、浸水地區(qū)擋土墻及地震地區(qū)擋土墻。考慮擋土 墻設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)與其他工程方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，分析其技術(shù)的可行性、可 靠性及經(jīng)濟(jì)的合理性，然后才確定設(shè)計(jì)方案，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行擋土墻的選型。 2 1 2 擋土墻的選型 材料選擇 漿砌片石擋土墻取材容易，施工簡(jiǎn)便，適用范圍比較廣泛。山區(qū)公路中，石 料資源較為豐富，在擋土墻高 1 0 米時(shí)，因地制宜，采用漿砌片石砌筑，可以好地 滿足經(jīng)濟(jì)、安全方面的要求。 截面形式選擇 根據(jù)擋土墻結(jié)構(gòu)類(lèi)型及其特點(diǎn)分析，當(dāng)墻高 5 時(shí)，采用重力式擋土墻，可以 發(fā)揮其形式簡(jiǎn)單，施工方便的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，由于山區(qū)公路地面橫坡比較陡峭，若 第二章滑坡工程治理措施8 采用仰斜式擋土墻，會(huì)過(guò)多增加墻高，斷面增大，造成浪費(fèi)，采用俯斜式擋土墻 會(huì)比較經(jīng)濟(jì)合理【1 8 】。般在路塹墻、墻趾處地面平緩的路肩墻或路堤墻等情況下， 才考慮采用仰斜式擋土墻。當(dāng)墻高三5 且地基條件較好時(shí)，采用衡重式擋土墻，可 以有效地減小截面，節(jié)省材料。 圖2 1 常見(jiàn)擋土墻斷面形式 f i g 2 1c o m m o ns e c t i o n so fr e t a i n i n gw a i l s 位置選擇 在挖方邊坡比較陡峭時(shí)，采用路塹擋土墻，可以降低邊坡高度，減少山坡開(kāi) 挖，避免破壞山體平衡；在地質(zhì)條件不良情況下，還可以支擋可能坍滑的山坡土 體。對(duì)于采用路肩擋土墻或路堤擋土墻，應(yīng)結(jié)合具體條件考慮，必要時(shí)應(yīng)作技術(shù) 經(jīng)濟(jì)比較。因?yàn)槁返虛跬翂Τ惺芎奢d較大，受力條件較為不利，截面尺寸也較大， 所以路堤墻與路肩墻的墻高或截面污工數(shù)量較為接近，基礎(chǔ)情況相仿時(shí)，采用路 肩墻比較有利。 布置原則 擋土墻的布置應(yīng)根據(jù)滑坡的位置、類(lèi)型、規(guī)模、滑坡推力的大小以及基礎(chǔ)的 條件等因素綜合分析，在這些常見(jiàn)的擋土墻中這里給出了各種擋墻的適用條件如 下表2 1 第二章滑坡工程治理措施 9 表2 1 常見(jiàn)擋墻性能 t a b l e2 1t h ep e r f o r m a n c eo f t h ec o m m o nr e t a i n i n gw a l l s 類(lèi)型特點(diǎn)適用范圍 依靠墻身自重抵抗土壓力的作用形式簡(jiǎn)單，旌工 產(chǎn)砂石地區(qū)墻高6 m 以下基礎(chǔ)良 重力式好，非地震區(qū)和沿河受河水沖刷 簡(jiǎn)單 時(shí) 利用衡重臺(tái)上部天宇的下壓作用和全墻重心的 產(chǎn)砂石地區(qū)，山區(qū)、地面橫坡陡 衡重式的路肩墻，可以用于路塹，兼有 后移增加墻身的穩(wěn)定性，節(jié)約斷面尺寸 攔擋墜石的作用 由立柱擋板和錨桿組成，依靠錨桿錨固在山體內(nèi) 錨桿式高檔墻，較易于路塹墻 拉住立柱，立柱擋板可以預(yù)制，施工速度快 由立柱底板拉桿和基座組成，借底板的土重平衡 高檔墻，路塹墻，特別用于支擋 柱板式全墻，基礎(chǔ)開(kāi)挖比懸臂式扶壁式少，斷面尺寸小， 可以預(yù)制，快速施工 土質(zhì)路塹邊坡、處置邊坡坍滑 鋼筋混 由立柱，墻趾板和墻踵板三個(gè)懸臂梁組成，斷面 缺乏石料地區(qū) 凝土懸尺寸較小，墻高是立壁下部彎矩大，消耗鋼筋多， 普通高度的路肩墻基礎(chǔ)較差 臂式不經(jīng)濟(jì) 鋼筋混 凝土扶 沿懸臂式墻的長(zhǎng)度方向間隔一定的距離加一道在高擋墻是比懸臂式經(jīng)濟(jì)，其余 扶壁，使得立壁與墻踵板連接起來(lái)更好的受力同懸臂式 壁式 加筋擋 由加筋當(dāng)面墻和填土三部分組成，借筋帶與填料缺乏石料地區(qū)，適用于石質(zhì)土砂 之間的摩擦力保持墻身的穩(wěn)定，施工簡(jiǎn)單對(duì)地基性土黃土地區(qū)修建較高的路肩 土墻 的適應(yīng)性強(qiáng) 墻或路堤墻 2 2 錨網(wǎng)噴漿 2 2 1 噴錨網(wǎng)原理 噴錨網(wǎng)支護(hù)是通過(guò)錨桿、鋼筋網(wǎng)和噴射混凝土的聯(lián)合作用來(lái)改善被加固巖土 介質(zhì)的力學(xué)性質(zhì)，靠錨桿、鋼筋網(wǎng)和混凝土層共同工作來(lái)提高邊坡巖土的結(jié)構(gòu)強(qiáng) 度和抗變形剛度，減小巖( 土) 體側(cè)向變形，增強(qiáng)邊坡的整體穩(wěn)定性，也可以起 到封閉坡面，防風(fēng)化的作用是一種柔性主動(dòng)支護(hù)技術(shù)?；驹砭褪前炎鳛楹奢d 看待的圍巖轉(zhuǎn)化成能夠承受外荷的一種結(jié)構(gòu)( 巖石結(jié)構(gòu)) ，而把襯砌( 人工結(jié)構(gòu)) 轉(zhuǎn)變成扶持圍巖穩(wěn)定的種支護(hù)措施。錨網(wǎng)噴支護(hù)和圍巖粘在一起，形成一個(gè)統(tǒng) 一體，二者互相依存，彼此制約，共同變形，聯(lián)合受力，而真正起作用的是圍巖【1 9 1 。 錨網(wǎng)噴支護(hù)能夠積極保持和提高邊坡巖石的強(qiáng)度。錨網(wǎng)噴支護(hù)的及時(shí)性和密 貼性，隔絕大氣對(duì)圍巖的風(fēng)化作用，特別是對(duì)那些易于風(fēng)化、解體的軟弱巖體更 第二章滑坡工程治理措施 加重要，它是保持和發(fā)揮巖題自穩(wěn)能力的關(guān)鍵。高壓射流形式噴射的混凝土一部 分砂漿滲入巖體結(jié)構(gòu)面中，使互不聯(lián)系或聯(lián)系較弱的巖塊膠結(jié)在一起，加強(qiáng)了圍 巖的整體性，提高了巖塊問(wèn)的抗剪能力。穿過(guò)巖體結(jié)構(gòu)面的錨桿，既起到一定的 懸吊作用，又具有整體加固的效果。由于錨桿制約圍巖變形，巖體結(jié)構(gòu)面問(wèn)的壓 密程度增加，摩阻力加大。錨桿本身的抗拉抗剪能力，能防止巖塊松動(dòng)和滑移。 噴射混凝土和錨桿提供的支護(hù)抗力，改善了圍巖的受力條件，使接近二維的受力 狀態(tài)又向三維受力狀態(tài)轉(zhuǎn)化，大大提高了巖石的強(qiáng)度。這樣，既遏制了可能最先 出現(xiàn)的那些局部破壞，也有利于維持巖體的整體穩(wěn)定性。 錨網(wǎng)噴支護(hù)能夠合理解決圍巖和支護(hù)之間的矛盾。錨網(wǎng)噴支護(hù)的密貼性，它 和圍巖緊緊地粘結(jié)在一起，同時(shí)噴層可以看作是一層人工巖石，巖體可以看作是 一個(gè)天然結(jié)構(gòu)，二者形成一個(gè)統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)體，互相依存，彼此制約，共同變形， 聯(lián)合受力。 2 2 2 錨網(wǎng)噴的基本構(gòu)造 噴射混凝土 噴射混凝土是將符合要求的砂、豆石、水泥和外加劑等按一定比例混合放在 噴射機(jī)中，利用壓縮空氣等為動(dòng)力，將適于噴射的混凝土拌合料通過(guò)輸料管和噴 嘴直接噴射到受?chē)娒嫔喜⒖焖倌Y(jié)硬化的一種工程技術(shù)。噴射混凝土不僅能夠隔 絕空氣，防止圍巖風(fēng)化，而且可以作為結(jié)構(gòu)物承受荷載，從而起到保護(hù)圍巖穩(wěn)定 的作用。噴射混凝土分為干噴和濕噴兩種，噴射混凝土的標(biāo)號(hào)不應(yīng)低于c 1 5 ，通常 應(yīng)優(yōu)先選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，且強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于3 2 5 m p a 。為了盡 快獲得強(qiáng)度，及早向圍巖提供支護(hù)力，通常都在混合料中加入一定數(shù)量的外加劑， 如速凝劑、減水劑、早強(qiáng)劑、增黏劑、防水劑等f(wàn) 2 0 】。 為了提高支護(hù)的承載能力，也可以在噴射混凝土中設(shè)置鋼筋網(wǎng)，稱(chēng)為網(wǎng)噴支 護(hù)。鋼筋網(wǎng)應(yīng)隨巖面鋪設(shè)，并與錨桿聯(lián)結(jié)牢固，防止噴射混凝土?xí)r震動(dòng)。近年來(lái)， 鋼纖維噴射混凝土技術(shù)發(fā)展較快。在噴射混凝土中摻入鋼纖維或玻璃纖維以取代 鋼筋網(wǎng)，工藝簡(jiǎn)單，施工方便，既節(jié)約勞動(dòng)力和時(shí)間，又能夠提高抗拉強(qiáng)度，增 大結(jié)構(gòu)韌性，改善抗沖擊荷載的性能，可能成為今后發(fā)展的一種趨向。 錨桿支護(hù) 錨桿支護(hù)是在巖石中鉆孔，并在其中固定各種材料或形式的錨桿，用來(lái)加固 和支護(hù)圍巖的一種是形式。錨桿和噴射混凝土起，廣泛使用在地下工程中。錨 桿的種類(lèi)很多，本文重點(diǎn)介紹鋼筋砂漿全長(zhǎng)錨固錨桿( 簡(jiǎn)稱(chēng)砂漿錨桿) 。錨桿桿體 鋼筋宜采用i i 、級(jí)鋼，鉆孔直徑為2 8 - - 3 2 m m 時(shí)，宜采用q 2 3 5 鋼筋。桿體直徑 第二章滑坡工程治理措施1 1 一般為1 6 - - 3 2 m m 。固結(jié)錨桿的水泥砂漿強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于m 2 0 ，錨固力必須滿 足設(shè)計(jì)要求。錨桿通常成梅花形布置，間距不宜大于桿體長(zhǎng)度的二分之一。錨桿 一般應(yīng)與主結(jié)構(gòu)面垂直或盡可能有較大的交角。當(dāng)主結(jié)構(gòu)面不明顯時(shí)，則沿周邊 徑向布置。砂漿錨桿又有兩種注漿方法。其一，在鉆孔中先灌注水泥砂漿，然后 插入錨桿；其二，在鉆孔中先安設(shè)桿體，然后用真空法壓注水泥砂漿。無(wú)論采用 哪種注漿方法都必須保證砂漿在鉆孔中充填飽滿1 2 1 1 。砂漿錨桿的承載能力取決 于鋼筋與砂漿間的握裹力和砂漿與鉆孔巖壁間的粘結(jié)力，它與鋼筋的類(lèi)型、直徑 以及錨桿的錨長(zhǎng)度等因素有關(guān)，一般都由試驗(yàn)直接測(cè)定。 2 2 3 錨網(wǎng)噴適用范圍 錨網(wǎng)噴支護(hù)方式主要適用于巖性較差、強(qiáng)度較低、易于風(fēng)化的巖石邊坡；或 雖為堅(jiān)硬巖層，但風(fēng)化嚴(yán)重、節(jié)理發(fā)育、易受自然力影響、導(dǎo)致大面積碎落，以 及局部小型崩塌、落石的巖質(zhì)邊坡；或巖質(zhì)邊坡因爆破施工，造成大量超爆、破 壞范圍深入邊坡內(nèi)部，路塹邊坡巖石破碎松散、極易發(fā)生落石、崩塌的邊坡防護(hù)。 鋼筋錨固于混凝土板內(nèi)，使整個(gè)邊坡的非穩(wěn)定體與錨桿連成一片，并牢固地錨固 在穩(wěn)定區(qū)內(nèi)，以限制邊坡的變形，同時(shí)承受土壓力、水壓力及邊坡上的外荷載； 不僅防止了邊坡失穩(wěn)，而且還能防止局部土體剝落、崩塌、掉塊，能有效的維護(hù) 邊坡穩(wěn)定，同時(shí)該技術(shù)施工周期短、設(shè)備簡(jiǎn)單、工程造價(jià)低。 2 3 抗滑樁 樁是深入土層或巖層的柱形構(gòu)件，邊坡處治工程中的抗滑樁是通過(guò)樁身將上部 承受的坡體推力傳給樁下部的側(cè)向土體或巖體，依靠樁下部的側(cè)向阻力來(lái)承擔(dān)邊 坡的下推力，而使邊坡保持平衡或穩(wěn)定見(jiàn)圖2 2 ，與防治滑坡的傳統(tǒng)措施，例如減 載、擋土墻等工程相比，抗滑樁施工簡(jiǎn)便，效果突出，因而在國(guó)內(nèi)外均得到了迅 速的發(fā)展，廣為人們所重視。 第二章滑坡工程治理措施 2 3 1 抗滑樁樁型 圖2 2 抗滑樁作用機(jī)理 f i g 2 2a c t i o nm e c h a n i s mo fa na n t i s l i d i n gp i l e 抗滑樁樁型的選擇應(yīng)根據(jù)滑坡性質(zhì)、滑坡處的地質(zhì)條件、滑坡推力大小、工 程造價(jià)、施工條件和工期要求等綜合考慮，按安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、方便的原則， 結(jié)合設(shè)計(jì)人員的工程經(jīng)驗(yàn)來(lái)選擇。 抗滑樁的分類(lèi) 2 2 1 抗滑樁按材質(zhì)分為木樁、鋼筋混凝土樁、鋼樁和組合樁等。 抗滑樁按成樁類(lèi)型分為打入樁、靜壓樁和灌注樁。灌注樁又分為沉管灌注樁和 鉆孔灌注樁。 按結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)，有單樁、排樁、群樁和錨樁。排樁型式常見(jiàn)的有椅式樁墻、 門(mén)式剛架樁墻、排架抗滑樁墻見(jiàn)圖2 3 ：錨樁有分為錨桿和錨索樁，錨又可以是單 個(gè)或者多個(gè)。 圖2 3 排樁結(jié)構(gòu)形式 f i g 2 3l i n e - p e g ss u p p o r t i n gs t r u c t u r e s 第二章滑坡工程治理措旖 1 32 抗滑樁的適用特點(diǎn) 木樁是晟早采用的樁，其特點(diǎn)是就地取材、方便、易于施工，但長(zhǎng)度有限， 樁身強(qiáng)度不高，一般用于淺層滑坡的治理、臨時(shí)工程或搶險(xiǎn)工程。鋼樁的強(qiáng)度高 施打容易、快速，接長(zhǎng)方便，但受樁身斷面尺寸限制橫向剛度較小，造價(jià)偏高。 鋼筋混凝土樁是邊坡處治工程廣泛采用，斷面剛度大，抗彎能力高，施工方式多 樣，可預(yù)制、靜壓、機(jī)械鉆孔就地灌注和人工成孔就地灌注其缺點(diǎn)是混凝土抗 拉能力有限。單樁是抗滑樁的基本型式，其特點(diǎn)是簡(jiǎn)單，受力和作用明確。當(dāng)邊 坡的推力較丈，用單樁不足以承擔(dān)其推力或使用單樁不經(jīng)濟(jì)時(shí)，可采用排樁。排 架樁的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，抗彎能力強(qiáng)，樁壁阻力較小，樁身應(yīng)力較小，在軟弱 地層有較明顯的優(yōu)越性。有錨樁的錨可用鋼筋錨桿或預(yù)應(yīng)力錨索，錨索和樁共同 工作，改變樁的懸臂受力狀況和樁完全靠側(cè)向地基反力抵抗滑坡推力的機(jī)理，使 樁身的應(yīng)力狀態(tài)和樁頂變位大大改善，是一種較為合理、經(jīng)濟(jì)的抗滑結(jié)構(gòu)刪。注 意的是錨桿或錨索的錨固端需要有較好的地層或巖層以提供可靠的鋪固力。 2 4 預(yù)應(yīng)力錨索格構(gòu) 24 1 預(yù)應(yīng)力錨索格構(gòu)支護(hù)原理 混凝土格構(gòu)梁與預(yù)應(yīng)力錨索復(fù)合結(jié)構(gòu)屬于一種主動(dòng)抗滑結(jié)構(gòu)，錨索受到預(yù)應(yīng) 力的作用時(shí)該力通過(guò)格構(gòu)粱傳到坡面上，坡體受壓產(chǎn)生抗滑力，以達(dá)到穩(wěn)定滑坡 的目的。 圖24 某預(yù)應(yīng)力錨索框架結(jié)構(gòu)實(shí)倒 f i g24 0 n e i n t e r n a l f o r c e s o f a n c h o rc a b l e6 m n e 第二章滑坡工程治理措施 2 4 2 結(jié)構(gòu)組成 圖2 5 錨索框架構(gòu)造圖示 f i g 2 5s t m c t u r eo f i n t e r n a lf o r c e so f a n c h o rc a b l ef l a m e 預(yù)應(yīng)力錨格構(gòu)由預(yù)應(yīng)力錨索格構(gòu)梁和框架組成；框架分別由豎肋、橫梁和頂 梁組成，錨索框架依靠的是錨固于穩(wěn)定巖和土體的高強(qiáng)度低松弛鋼經(jīng)線來(lái)拉緊坡 面的鋼筋混凝土框架，利用它提供與邊坡破壞力相反方向的抗力來(lái)克服破壞；錨 索預(yù)應(yīng)力還能夠控制因人工開(kāi)挖邊坡形成的松弛區(qū)發(fā)展，主動(dòng)限制邊坡變形并為 其提供支擋作用力阱】。一般它有以下幾種形式： 圖2 6 方型格構(gòu) f i g 2 6r e c t a n g u l a rf r a m e w o r k 圖2 8 人字型格構(gòu) f i g 2 8h e r r i n g b o n ef r a m e w o r k 圖2 7 菱形格構(gòu) f i g 2 7d i a m o n d s h a p e df r a m e w o r k 圖2 9 弧型格構(gòu) f i g 2 9a r cf r a m e w o r k 第二章滑坡工程治理措施 2 4 3 預(yù)應(yīng)力錨索格構(gòu)的優(yōu)點(diǎn) 抗滑擋墻及抗滑樁結(jié)構(gòu)都是利用坡體變形或變位作用在結(jié)構(gòu)上使其產(chǎn)生反力 來(lái)抵抗邊坡變形破壞力的，如果邊坡體沒(méi)有變形或變位就不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生反力， 這一變形過(guò)程中邊坡巖體會(huì)進(jìn)一步松弛，原來(lái)巖體中各種軟弱結(jié)構(gòu)面會(huì)由密閉交 為逐漸張開(kāi)，容易受到地表水和地下水的軟化作用，因此在支擋結(jié)構(gòu)施工結(jié)束后 產(chǎn)生變形破壞的力還會(huì)增加1 2 5 。預(yù)錨格構(gòu)由于施加了預(yù)應(yīng)力，可代替因開(kāi)挖坡體 所失去的側(cè)向支撐力，使邊坡體處于或趨向三向受壓的狀態(tài)，因而限制邊坡擾動(dòng) 區(qū)的發(fā)展，提高坡體穩(wěn)定性和邊坡巖體的鑲嵌作用，減緩或阻止了邊坡病害條件 的逐步惡化。預(yù)錨格構(gòu)梁加固邊坡的優(yōu)點(diǎn)還現(xiàn)澆混凝土格構(gòu)梁與預(yù)應(yīng)力錨索復(fù)合 結(jié)構(gòu)不同于預(yù)應(yīng)力錨索單獨(dú)作用，現(xiàn)澆混凝土格構(gòu)梁除了護(hù)坡作用，也比原來(lái)錨 索的錨墩與地表接觸面積大且整體剛度大，能讓坡面受力更均勻、基底壓力更小， 在坡面地基承載力較小的滑坡治理上更適用。在框架內(nèi)進(jìn)行植被防護(hù)既能防治水 流對(duì)坡面沖刷，又能預(yù)防坡面巖土風(fēng)化剝落，還可以達(dá)到美化自然環(huán)境的效果。 2 4 4 預(yù)錨格構(gòu)梁的適用原則 邊坡病害整治工程在設(shè)計(jì)時(shí)需要進(jìn)行場(chǎng)地的工程地質(zhì)勘察，詳細(xì)了解和分析 病害發(fā)生的原因和條件，然后再有針對(duì)性地選用綜合工程措施，才能取得期望的 良好效果”實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)注意以下適用原則： 預(yù)錨格構(gòu)梁作為一種輕型支擋結(jié)構(gòu)可適應(yīng)一定規(guī)模的各種地層巖性的邊坡病 害整治工程的要求；它適用于高陡度土質(zhì)、石質(zhì)的不同規(guī)模邊坡崩塌、滑坡、坍 塌等人工及自然病害，還有各種表層、坡面病害的防護(hù)，但對(duì)錯(cuò)落型邊坡病害并 不適用；預(yù)錨格構(gòu)梁依靠高強(qiáng)度低松弛的鋼絞線產(chǎn)生的拉力來(lái)克服坡體破壞力， 因此場(chǎng)地工程地質(zhì)條件能否提供穩(wěn)定的錨固體，以及所能提供的錨固力大小，是 判斷該項(xiàng)工程是否適用需要考慮的要點(diǎn)之一，錨固段不應(yīng)設(shè)置在淤泥質(zhì)土、有機(jī) 質(zhì)土和液限的土層以及相對(duì)密度的土層中，對(duì)鋼筋、水泥有腐蝕性特別是強(qiáng)腐蝕 性的地層不應(yīng)采用，一旦采用應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的防腐處理；預(yù)錨格構(gòu)梁的間距與斷面 尺寸要適應(yīng)坡體巖土的特性【2 q ：鋼筋混凝土框架對(duì)邊坡巖土要起到框箍作用，必 須使框架整體剛度與邊坡巖體的剛度相匹配，還要考慮到基底的承載力；通常邊 坡巖體越堅(jiān)硬、密實(shí)、完整則其剛度越大，抗變形能力就越強(qiáng)，框架的間距可以 變大，鋼筋混凝土截面的尺寸可變小；預(yù)錨格構(gòu)梁適用性比較強(qiáng)，它同時(shí)適用于 坡率變化較大的邊坡，也適用于小范圍內(nèi)坡面起伏，但無(wú)明顯突變、相對(duì)平順的 邊坡【2 7 j 。預(yù)錨格構(gòu)梁作為一種空間結(jié)構(gòu)適合設(shè)置于多級(jí)挖方邊坡上，框架豎肋底 第二章滑坡工程治理措施 部適宜放置在較穩(wěn)固的基巖、土層上。 2 5 本章小結(jié) 目前，多數(shù)邊坡加固方法通過(guò)增加滑體抗滑力，只有少數(shù)通過(guò)減小下滑力達(dá) 到邊坡加固目的，作為滑坡治理的輔助手段。另外，排水也用于邊坡工程的治理 當(dāng)中，通過(guò)排水，可增加邊坡巖土體的抗剪強(qiáng)度，從而增大抗滑力，同時(shí)又減小 了水壓力的不利影響。 邊坡治理工程一般可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是排除滑坡產(chǎn)生的誘因，恢復(fù)滑坡平衡 狀態(tài)的工程方法，即控制滑坡產(chǎn)生的防治工程，如排水法；另一類(lèi)是通過(guò)設(shè)置阻 止滑坡作用的構(gòu)筑物，阻止滑坡移動(dòng)，即治理滑坡運(yùn)動(dòng)的工程。邊坡加固的本質(zhì) 在于提高滑體的抗滑力和下滑力的比值。 在實(shí)際工程應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)首先盡可能排除滑坡產(chǎn)生的誘因，然后在此基礎(chǔ)上設(shè) 計(jì)阻止滑坡作用的構(gòu)筑物等措施來(lái)增加滑體的抗滑力。 第三章邊坡穩(wěn)定性研究方法 1 7 第三章邊坡穩(wěn)定性研究方法 3 1 極限平衡分析法 極限平衡分析法是通過(guò)分析在臨近破壞狀況下，土體外力與內(nèi)部強(qiáng)度所提供 抗力之間的平衡，計(jì)算土體在自身和外荷作用下的土坡穩(wěn)定性程度，通常以邊坡 穩(wěn)定系數(shù)表示為：f - 蘭；其基本計(jì)算過(guò)程為：先假定邊坡破壞時(shí)的滑裂面，再根據(jù) 下滑力和抗滑力的比值確定可能安全系數(shù)的大小；然后通過(guò)各種優(yōu)化方法系統(tǒng)地選 取一系列可能滑動(dòng)面，用同樣的方法計(jì)算其可能安全系數(shù)，最后安全系數(shù)最小的 滑動(dòng)面就是最有可能產(chǎn)生滑動(dòng)的滑動(dòng)面，此最小的安全系數(shù)就為邊坡穩(wěn)定系數(shù)。 目前已有了多種極限平衡分析方法【2 8 】，如：斯賓塞法，畢肖普( b i s h o p ) 法，簡(jiǎn) 布( j a n b u ) 法，摩根斯一普賴(lài)斯法，剩余推力法，沙爾瑪( s a t i n ) 法，楔體極限平衡分 析法等等。工程中最常用的分析方法是圓弧法和條分法。 3 1 1 瑞典圓弧法 瑞典圓弧法是極限平衡方法中最早而又最簡(jiǎn)單的方法，其基本假定如下【2 9 】： ( 1 ) 假定土坡穩(wěn)定屬于平面應(yīng)變問(wèn)題， ( 2 ) 假定滑裂面在橫剖面上為圓弧，弧面上的滑動(dòng)體為剛體，即不考慮滑體內(nèi) 部的作用力； 卜_ 山一 圖3 1 瑞典圓弧計(jì)算圖示 f i g 3 1d i a g r a mo f t h es w e d e na r cm e t h o d 滑動(dòng)力矩：脅= 矽d 抗滑力矩：m r - -