深基坑边坡稳定性及支护技术分析

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  摘要:深基坑边坡稳定性问题是我国在进行基础建设过程中遇到的一项重大课题。原本处于稳定状态的自然边坡受到人为削坡卸载、爆破震动等影响,临空面又受到地表水侵蚀、地下水浸润等影响后,在结合边坡自身特殊的地质条件,很可能导致边坡发生过大的变形、坡体表面出现裂缝、坡体内部逐渐形成滑裂面,进而导致边坡的稳定性不断降低,最终发生失稳破坏,形成滑坡、崩塌等地质灾害。这时支护技术起着至关重要的作用。
  
  关键词:深基坑 边坡 稳定性
  中图分类号:U213文献标识码: A
  
  前言
  我国大部分地区地质灾害多发,长期的降雨以及地震、风化等作用导致原本稳定的地质体逐渐变得破碎。而目前随着工程建设的大量开展,人工边坡的出现使得原有地质体的应力平衡受到破坏 ,诱发了大量的地质灾害。边坡稳定性的分析方法的研究也是一个热点问题,目前如何真是的利用边坡岩土体物理力学参数对其稳定性进行定性,甚至准确的定量分析仍然是广大学者一直追求的目标。
  1、边坡稳定性分析方法
  边坡稳定性分析方法主要分为极限平衡法与数值分析方法,极限平衡分析法主要系指:岩土体发生破坏最主要是因为滑体里的滑动面发生滑动。滑动面形状是一定的:例如对数螺旋面、圆弧面、不规则曲面及平面,且滑动面上的土体完全服从破坏条件,滑动面所形成的隔离体,需要通过考虑其静力平衡,从而确定滑动产生的破坏荷载。极限平衡法通过某个点的力矩平衡或者某个方向上力的平衡来求解稳定系数。
  2、深基坑边坡稳定性的影响因素及支护方法
  (1)深基坑边坡稳定性受多个因素的影响,工程中常见的因素可以分类为边坡所处区域的地形与地质条件与触发因素两个类别。岩土体的物理力学强度是决定边坡稳定性的关键因素,但在某种程度上来说,当地质条件一定时,岩质边坡是否能保持长期稳定性又与促使边坡滑动的因素具有密切的关系。边坡岩体在外力作用下所能承受力的作用称为岩体的力学性能,这种能够承受力的性质,是岩石在形成过程、所处的环境共同决定的。对岩石力学性能有较大影响的因素有如下几点,岩土体物理力学性质,岩土结构面强度,岩体结构力学效应,岩石所处环境影响在某种意义上来说,岩石边坡的失稳不是某一个因素能够决定的,而是在所有影响边坡稳定性因素的共同作用下决定的。这些因素之间具有相互间的联系,当某一因素变化时,会相应的引起其它因素的变化。因此,在针对岩质边坡进行稳定性分析时,需要结合工程实际情况做全面的分析,为确定边坡的稳定性提供合理的科学依据。
  (2)就目前来看,国内外常用的边坡稳定性治理方法主要有两种:—个是支护方法,一个是防护方法。支护方法包括销固技术、抗滑桩技术、抗滑挡土墙、灌奖加固、削方减载、锚杆框架地梁等,防护方法包括绿色生态防护、工程防护、综合防护、排水措施等。描固技术作为一种目前较为有效的边坡防护技术,原理为将锚杆或者描索埋入岩体中,利用其应有的强度特征,来增大土体的强度与稳定性。由于锚固的作用,可以提供作用于结构物上以承受外部的抗力,可以使锚固地层压应力区,并对加固地层起到加筋作用,可以有效增大所加固地层的强度和力学特性,明显增大其承受拉力与承受剪力的能力。由于锚固技术的使用,可以有效的减小岩体边坡的自重、减小工程材料的同时还能使工程更加安全,不管是经济效益还是社会效益都非常的显著,因而在国内外,这一技术在工程建设中得到广泛的推广及应用。
  目前,锚杆(锚索)的使用不仅仅是单独使用,一般是与其它支挡结构联合一起使用。(1)锚杆(索)与钢筋混凝土板桩联合使用,构成钢筋混凝土排桩式锚杆(索)挡墙。排桩可以是钻孔桩、挖孔桩或钢筋混凝土桩,铺杆(索)可以使预应力或非预应力锚杆(索),锚杆(索)的数量根据边坡的高度及拉力荷载可釆用桩顶单锚点作法和桩身多锚点作法”如在位于滑坡区域的边坡支护。路塑开挖造成的牵引式滑坡或路堤引发的推力式滑坡,在抗滑桩难以支挡边坡推力荷载时,宜釆用预应力锚索抗滑桩结构。1、锚杆(索)与钢筋混凝土板助联合使用形成钢筋混凝上板助式铺杆(索)挡墙,这种结构主要用于直立开挖的类岩石边坡或土质边坡。2、锚杆(索)与钢筋混凝土板助、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。3、锚杆(索)与钢筋混凝土面板联合使用形成锚板支护结构,适用于岩体边坡,锚杆(索)在边坡支护中主要承担岩体压力,限制边坡侧向位移,而面板或框架梁则用于限制岩石单块塌落并保护岩体表面防止风化"面板或框架梁可根据岩石类别釆用现饶板或挂网喷射混凝土层。4、锚杆(索)加固边坡,在边坡中埋入短而密的抗拉构件与坡体形成复合体系,增强边坡的稳定性。这种方法主要用于土质边坡和松散的岩石边坡,加固高度较小,多用于临时边坡加固。5、对于经历了较为强烈的构造运动,节理裂隙发育,岩体呈破碎状态岩石边坡,多釆用铺杆框架地梁,预应力锚索框架地梁等支护方式。这种预应力锚固框架既有利于固定浅层岩土体,又有深层岩体的加固作用。
  3、深基坑邊坡锚固参数优化研究现状
  
  在岩质边坡锚杆加固的原理分析中可知,锚杆设施是将装备完整的锚杆的锚固段设置在滑动面以下的稳定边坡岩层中,在非锚固段,利用在地表设置的外部装置可以将表层岩体的下滑力转变为锚杆、锚索的压力。在销杆、锚索的设计时,不光光只考虑锚杆本身的设计,还需要对锚杆锚固体进行的反力装置进行设计。对于工程上常用锚索的设计一般包括确定边坡荷载类型和大小、确定锚索的设置位置、锚索设置角度、尺寸、类型等,最后还需对锚头进行验算。因此,在锚索的锚固施工时,为了使锚索发挥最大效益,又能使经济上更加节约,需要对锚索的锚固参数进行优化设计,以此要对锚索的锚固力大小、锚杆位置、锚索倾角、锚索长度、锚固段比例等进行优化设计。
  但是就目前的工程实际情况来看,锚固最合理倾角的问题常常造成许多不必要的浪费。而造成浪费的主要原因还是在于人们对最合理倾角没有一个准确的认识,比较流行的两个认识为是锚固“平行论”和“垂直论”。“平行论”指的是为了是锚固力发挥最大的作用,将锚固体平行于滑面设置,是锚固力的方向与下滑力的方向相反。“垂直论”是指依靠锚固体的抗剪强度,使锚固体垂直于滑动面,这种布设方式能够使锚固体的长度最短,达到经济节约的目的。目前对于锚杆最优化设计的研究已经开展了很多,方法主要为极限平衡法,极限平衡法也是目前边坡稳定性计算较为普遍与简便的方法,该方法便于对边坡的锚固参数设计提出基本的设计方案。目前对于锚固设计优化的参数研究主要放在锚固力的取值、锚固体设置位置、倾角的设置、长度设置等多个因素上。
  而事实上,猫索的锚固力与潜在滑移面的抗剪强度参数是与锚固体的最大抗滑力密切相关的,最大抗滑力的实现取决于锚固体的描固角。由此可见,针对销固体的优化设置重点需放在对锚固角的优化上。
  结束语
  首先从对深基坑边坡稳定性以及边坡支护技术的研究现状入手,对边坡稳定性的方法、边坡加固理论进行了全面的认识。并在此基础上对锚杆长度、锚杆间距、锚杆倾角对边坡稳定性的影响进行了解。在如何找到预应力锚索的最佳倾角,优化预应力锚索的设计方面仍需要做进一步的研究,并且需要大量的工程验证。
  参考文献:
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