巖體錨固位置估算和應(yīng)用

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1、巖體錨固位置估算和應(yīng)用［摘要］在巖體錨固工程中，巖體潛在破壞面位置的確定是錨固深度設(shè)計的重要依據(jù)。在實際工程中，對于巖體的傾倒式破壞，由于后緣裂隙出露面有限，難以確定其潛在破壞面的位置。結(jié)合廣西鳳山縣石灰?guī)r邊坡治理工程，通過現(xiàn)場勘查發(fā)現(xiàn)節(jié)理裂隙具有成組的特性，對數(shù)據(jù)做赤平投影，判定控制巖體破壞的結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況及破壞方式；通過分析潛在破壞面的發(fā)育位置與安全系數(shù)的關(guān)聯(lián)性，按規(guī)范已知設(shè)計安全標(biāo)準(zhǔn)，反推出錨固深度的下限值，對巖體邊坡錨固位置的估算有一定的參考價值。［關(guān)鍵詞］錨固深度潛在破壞面傾倒破壞［中圖分類號］U213.1+3［文獻(xiàn)碼］B［文章編號］100

2、0-405X(2014)-4-196-31引言巖質(zhì)邊坡是巖溶發(fā)育地區(qū)常見的邊坡形式，這類邊坡具有高、陡、險等特點，常見于貴州、廣西等喀斯特地貌發(fā)育地區(qū)。近年來，由于交通建設(shè)、礦石開采等社會發(fā)展的需要，出于對經(jīng)濟成本和地質(zhì)環(huán)境等因素的考慮，常常需要對巖質(zhì)山體進行高切坡，從而產(chǎn)生了一系列與巖質(zhì)邊坡相關(guān)的工程地質(zhì)問題。在對巖質(zhì)邊坡進行治理時，錨固支護是常用的方法。其具有支護成本較低、作用效果明顯等優(yōu)點。在錨固深度的確定中，潛在滑移面位置是一個關(guān)鍵的影響因素。目前滑移面多是參照均質(zhì)土坡按圓弧形滑面確定發(fā)育位置［1］，其結(jié)果往往與實際情況差別較大，導(dǎo)致設(shè)計方案

3、不合理，進而導(dǎo)致邊坡支護迗不到設(shè)計要求或造成設(shè)計浪費。按《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB50330-2002)巖質(zhì)邊坡的破壞形式分滑移型和崩塌型，其中滑移型又分為外傾結(jié)構(gòu)面控制的滑移以及不受或無外傾結(jié)構(gòu)面控制的巖體滑移破壞。對于外傾結(jié)構(gòu)面發(fā)育位置的確定規(guī)范沒有明確。鑒于此，常用的方法一般是假設(shè)滑移面發(fā)育位置，求得相應(yīng)安全系數(shù)，再通過數(shù)學(xué)擬合得到位置與安全系數(shù)的關(guān)系。本文依據(jù)規(guī)范所提供的公式，聯(lián)系滑移面發(fā)育位置與安全系數(shù)的關(guān)系，進而確定安全錨固深度。2外傾結(jié)構(gòu)面特性巖體結(jié)構(gòu)面包含原生結(jié)構(gòu)面、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面、次生結(jié)構(gòu)面三類。其中，巖體在構(gòu)造應(yīng)力的作用下所形成的

4、結(jié)構(gòu)面具有成組特性(第六章)。因此，對于任一巖質(zhì)邊坡，除表面可見的結(jié)構(gòu)面外，在其內(nèi)部也應(yīng)發(fā)育有產(chǎn)狀近似的結(jié)構(gòu)面，這些成組的結(jié)構(gòu)面一起控制著巖體的變形。對于外傾式邊坡，只需要對控制其外傾的結(jié)構(gòu)面展開研究即可。可假設(shè)外傾式破壞的邊坡內(nèi)部發(fā)育有一系列與控制結(jié)構(gòu)面相平行的結(jié)構(gòu)面。由于巖體內(nèi)的結(jié)構(gòu)面總是交錯發(fā)育的，巖石都具有一定的吸水和透水性，雨季來臨時，巖體內(nèi)部靠近表層的結(jié)構(gòu)面可以通過其它與之相貫通的、非控制性的結(jié)構(gòu)面進行水流傳遞，使自身處于充水（或者賦水）狀態(tài)，在水壓力作用下，也可以導(dǎo)致邊坡沿這類非出露的結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生破壞。3后緣裂隙深度與穩(wěn)定性的關(guān)聯(lián)性F=穩(wěn)

5、定性系數(shù)是判定巖體是否穩(wěn)定的常用的計算方法。通過對各種地質(zhì)災(zāi)害穩(wěn)定性計算公式的，判定地質(zhì)體穩(wěn)定的一般思路是：(1)一F為穩(wěn)定性系數(shù)。對于傾倒式破壞，規(guī)范《重慶地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘察規(guī)范》（DB50143-2003）根據(jù)后緣和底部巖體抗拉強度控制巖體破壞的形式將計算方式分為a、b兩類。本文只討論由底部巖體抗拉強度控制的破壞（即b類）。V—裂隙水壓力（kN/m）flk一危巖體抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值（kPB）（根據(jù)巖石抗拉強度乘以0.4的折減系數(shù)確定）當(dāng)危巖體由底部巖體抗拉強度控制破壞時，其重心點與傾覆點的作用矩a與b成正比，設(shè)&=1<113，其中00，其余因子均為

6、正數(shù)，故傾倒塊體安全系數(shù)隨裂隙發(fā)育深度的深入而遞增，這與經(jīng)驗常識相同。因此，對于特定的坡面，在后緣裂隙未出露或出露不明顯的情況下，可根據(jù)b與F的相關(guān)性，求取規(guī)范所要求的F值對應(yīng)的b值大小，進而確定錨固段錨深度的下限值。如遇圖示節(jié)理發(fā)育情況，即結(jié)構(gòu)面反傾下的破壞形式，一旦底部出現(xiàn)貫通，則塊體極易產(chǎn)生變形，發(fā)育至繞支點產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的傾倒破壞初步形式。規(guī)范未明確提出，故需對公式加以推導(dǎo)。4錨固深度估算的分析過程x為后緣裂隙充水部分某處深度。分母部分不利力矩為：當(dāng)TO的對穩(wěn)定性不利的情況。將上式代入（3）式中，得5工程案例國內(nèi)某礦山治理工程為一高邊坡治理項目。經(jīng)

7、現(xiàn)場勘察，某一治理分區(qū)內(nèi)普遍發(fā)育2?3組構(gòu)造節(jié)理，坡面：337°Z85°，主要節(jié)理產(chǎn)狀：J1：132°Z82°J2：205°Z83°J3：295°Z85°區(qū)內(nèi)各組結(jié)構(gòu)面的組合不會構(gòu)成滑移型崩塌體。J1節(jié)理和坡面反傾，走向小角度相交，具備發(fā)生傾倒或拉裂式破壞的可能性。根據(jù)規(guī)范要求，治理后安全系數(shù)需達(dá)到1.25。在AUTOCAD輔助設(shè)計軟件中將塊體1構(gòu)造為一個面域，使用massprop命令求出該面域質(zhì)心，質(zhì)心距傾倒點距離為0.8m，傾倒點距坡頂高為26.08mo參數(shù)選?。簬r體重度V-27kN/m3水重度Yw=10kN/m3抗拉強度:flk二2.25X10

8、00X0.4kN/m2傾倒體高度：h=26.08m節(jié)理視傾角：0=72°重心位置：a=0.8m,b=3.31