錨桿長度對千枚巖邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響

江學輝

（江西外語外貿(mào)職業(yè)學院 江西南昌 330099）

研究邊坡穩(wěn)定性具有重要的理論和現(xiàn)實意義，其一直以來都被作為一個高速公路上行駛過程中的棘手問題，近年來，自然災害以及人為行為，高速公路邊坡突發(fā)事故已經(jīng)呈現(xiàn)逐漸增多的趨勢，尤其是在山區(qū)中，其高速公路的高度不斷升高，使得事故突發(fā)率大為增加。對于巖土工程界的專家來說，必須應嚴肅對待該選題，其中之一的原因就是在目前經(jīng)濟飛速發(fā)展的工程中，基礎設施建設項目猶如雨后春筍，但其建設水平卻參差不齊，因此在其建設過程中會不可避免的涉及到各種邊坡問題，隨著工程基礎設施建設項目的規(guī)模不斷擴大，其建設要求也逐漸嚴格起來，難度升級使得對邊坡的處理技術(shù)不容忽視，若穩(wěn)定性差則會直接導致國家投資增加，人類面臨邊坡變形等問題的可能性提升。

1 千枚巖邊坡穩(wěn)定性發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

1.1 邊坡穩(wěn)定性發(fā)展現(xiàn)狀

目前能夠引起邊坡變形失穩(wěn)的因素有很多，總的來說分為地形地貌、水、自然災害如地震等自然因素，以及開挖卸荷、開挖坡形、支護結(jié)構(gòu)等人文因素，其中每一項都至關重要，在防護或開發(fā)過程中都必須引起重視。無論是哪一項環(huán)節(jié)出錯都會引起不必要的麻煩。對于自然災害這一項來說，中國屬于地質(zhì)災害的多發(fā)國家，各種地質(zhì)災害頻發(fā)，強降雨以及各種人文工程都會引發(fā)災害，在山區(qū)邊坡的問題整治方面，方法有很多，都各有利弊，但其中最為突出的還是錨固技術(shù)，而對于邊坡穩(wěn)定性研究的方法有現(xiàn)場監(jiān)測分析法、相似模擬法、非確定性分析法、理論計算方法、數(shù)值分析法、定性定量分析法，如現(xiàn)場監(jiān)測分析法，則使用監(jiān)測儀器，通過對邊坡穩(wěn)定性信號的反饋、變化以及回應，可總結(jié)出信號變化的一般規(guī)律，有利于進一步做好防范措施，以免產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。而對于定性分析法來說，則是通過現(xiàn)場勘測，從而收集到一些有價值的數(shù)據(jù)，并對結(jié)果進行深入研究，進一步得出失穩(wěn)的破壞形式等條件，再對其分析，總結(jié)勘測目標的性質(zhì)以及發(fā)展趨勢，其中的SMR法以及圖解法都是常用的定性分析法。

1.2 千枚巖邊坡穩(wěn)定性發(fā)展趨勢

對于邊坡來說，影響其穩(wěn)定性的因素有很多，但其中巖土體的性質(zhì)起主導作用，尤其是對于千枚巖來說，穩(wěn)定性差，一旦遇水更不穩(wěn)定，以綠泥石、石英等為主要成分，如今邊坡的防治技術(shù)也已經(jīng)逐步走向成熟，雖說這是一項技術(shù)復雜、施工困難的大工程，但也隨著經(jīng)濟而逐步發(fā)展起來，如20世紀90年代有了壓力注漿加固手段、框架錨固結(jié)構(gòu)等。并且有一些學者對邊坡的處理技術(shù)發(fā)展趨勢進行推測，總結(jié)出以下幾點：①則是新視角新思路；②在防治過程中引入綠色設計，節(jié)能防治；③不斷開發(fā)新工藝、新技術(shù)。正是由于目前研究邊坡穩(wěn)定性的技術(shù)不斷成熟，因此該課題的研究才有了一定的理論支撐，重點研究錨桿長度與邊坡穩(wěn)定性的關系具有很大的現(xiàn)實意義，為這一課題的研究空白畫上一筆意義匪淺。

2 錨桿長度對千枚巖邊坡穩(wěn)定性造成的影響

本課題對于其相關性的研究主要運用FLAC3D中的強度折減法進行模擬分析，對于邊坡強度折減法來說，其安全系數(shù)的概念可定義為：分析邊坡剛好達到臨界破壞狀態(tài)的那一刻，對巖土體的抗剪強度進行折減的程度。其計算公式為：

強度折減法正是通過這兩個公式，不斷對C和φ進行調(diào)整。從而使得邊坡剛好達到臨界破壞狀時得出的Ff值，其中Ff表示折減系數(shù)。

假設某一地區(qū)的工程概況為千枚巖邊坡，其中分為上層、下層、頂層三個層次，依次為強風化千枚巖、中風化千枚巖，以及灰?guī)r?？梢钥吹饺羟稁r風化性太強，則會使得邊坡的穩(wěn)定性大大降低，不利于工程的建筑施工，因此必須應使用錨桿加固。

該課題的技術(shù)路線大致為錨桿加固——運用FLAC3D創(chuàng)建模型——穩(wěn)定性分析，運用強度則減法——得出結(jié)論——提出優(yōu)化措施。

其中對于運用FLAC3D創(chuàng)建模型來說，首先假設該地塊的地質(zhì)剖面相同，則可以更為簡便的將三維問題化解為平面問題，有利于節(jié)省時間，較為直觀的分析結(jié)果。在建模過程中，模型的Y軸方法使用5m作為一個單元的寬度，另外還需對模型進行進一步優(yōu)化，之研究上下層千枚巖，及強風化以及中風化層。其次使用強度折減法對千枚巖邊坡的穩(wěn)定性進行深入具體的分析。千枚巖坡面采用10根錨桿對該邊坡加固處理，這是由于從結(jié)論中可以看出往往邊坡最易發(fā)生事故的地方分布于強風化層。用FLAC3D數(shù)值模擬分析該千枚巖邊坡穩(wěn)定性，模擬分析不同的錨桿長度對邊坡穩(wěn)定性的影響，共模擬分析8種情況，錨桿長度分別為5m、10m、15m、20m、25m、30m、35m、40m。最后可看出，滑動面向內(nèi)滑動程度隨錨桿長度的增長而增大，可見兩者存在一定的相關性，但并不意味著邊坡的穩(wěn)定性會一直隨著錨桿長度的不斷增長而增大，其有一個臨界值，在該臨界值前，錨桿的長度會在很大程度上增強其穩(wěn)定性，而超過了該臨界值，就會適得其反，該臨界值最好為25m左右比較合理，從25～40m，安全系數(shù)也從1.44～1.45。在組織千枚巖邊坡滑動的過程中?？拷履_的錨桿比其他部位的錨桿發(fā)揮更大的作用，從而印證了前面的結(jié)論。

因此可以得出以下結(jié)論：①千枚巖邊坡穩(wěn)定性低，易產(chǎn)生變形滑坡等事故，通過錨桿加固可極大程度的增強其穩(wěn)定性。②通過一些數(shù)據(jù)可看出，錨桿長度與穩(wěn)定性大小存在一定的相關性，錨桿長度越長，穩(wěn)定性越高，但增長到25m是最佳值，大于該值，其加固效果減小。③越是靠近坡腳的錨桿越起著舉足輕重的作用。

3 小結(jié)

通過對本課題的選材及研究，首先著眼于當前邊坡防治的重要性以及現(xiàn)狀，可發(fā)現(xiàn)由于自然因素和人為因素，邊坡變形滑坡事故甚多，一方面消耗國家財力，另一方面引發(fā)人身事故。而千枚巖邊坡由于其穩(wěn)定性極低，更是需要嚴肅對待，本課題正是基于這樣的背景以及當前技術(shù)的發(fā)展進行探討，從錨桿長度與其相關性這一角度論證其加固效果，從而得出三點結(jié)論，具有一定的現(xiàn)實意義。

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