土釘墻在強風化砂巖邊坡治理中的應用

張虎偉

（遼寧建筑職業學院， 遼寧 遼陽 111000）

土釘墻在強風化砂巖邊坡治理中的應用

張虎偉

（遼寧建筑職業學院， 遼寧 遼陽 111000）

結合遼寧省遼陽縣小屯鎮第三采石場的強風化砂巖邊坡的支護加固工程，介紹了土釘墻支護的原理，詳細闡述了土釘墻支護的施工工藝過程，并利用有限元軟件ADINA對支護工程進行模型的搭建和后處理分析，通過數值模擬驗證了土釘墻的支護效果。

土釘墻；邊坡支護；數值模擬

1 工程概況

遼寧省遼陽市小屯鎮第三采石場由于采石開挖形成了高陡邊坡、坡面裸露，且一直未進行任何有效的防護措施，對周圍的地質環境構成了一定的破壞，邊坡表面巖體裂隙較發育，在常年累月雨水沖刷及惡劣天氣的影響下，容易誘發崩塌、滑坡等地質災害。為消除采石場存在的地質災害隱患，該露天邊坡急需采用有效方案進行加固支護。

2 邊坡現狀穩定性評價

邊坡經人工開挖后裸露的巖體主要為強風化砂巖，坡頂、坡肩為薄層砂巖風化殘積粉質粘土。由于礦山采石開挖山體，形成了陡峭的邊坡，坡面未作支護處理，在降雨、風化、應力釋放因素影響下，巖體形成了方向、規模各異的結構面，這些結構面的不同組合方式，易形成楔形體，導致崩塌。

3 邊坡支護設計

綜合以往類似工程及周邊的施工經驗及本工程現場情況，確定采用土釘墻的加固方式治理該強風化砂巖邊坡。土釘的作用是通過錨桿與土體間的粘結力將周圍巖體固定為一個整體，通過被動拉力給予巖體約束增強其穩定性，降低邊坡巖體的水平和豎向位移。具體的支護措施如下：

（1）坡腳設砌石擋土墻，墻高1.50m，采取M10砂漿砌MU40塊石，墻底埋深0.5m，墻后設置反濾層，墻后回填碎石土，回填高度為1.0m；擋土墻內部埋設φ100PVC管，排水管向外傾斜5%，保證坡體排水順暢。

（2）清理坡面松動塊石，坡面掛設鍍鋅鐵絲網，采用14#鍍鋅鐵絲網，網距5×5cm。用錨桿進行固定，錨桿可分為長錨桿和短錨桿，長錨桿長為1.0m，短錨桿長為0.5m，局部較破碎地段，錨桿長度全部擴大為1.5m，橫向間距與縱向間距均為2.0m，長短錨桿按梅花型交叉布置。掛網后噴射混凝土，混凝土的標號為C20，利用噴射機將混凝土噴于坡面，噴射的平均厚度為 200mm。

（3）為防止雨水沖刷坡面，坡面修筑排水槽，按高程每10m設置一個排水槽，排水槽寬0.70m，排水槽底板與水平方向呈45°角， 排水槽主筋為C25@1000mm，構造筋采用Φ8@200mm，采用鐵絲綁扎。每間隔10-20m應設置一道沉降伸縮縫，縫寬2～3cm，伸縮縫處采用瀝青麻筋填塞，填塞深度不小于5cm。

4 ADINA有限元分析

利用大型有限元分析軟件ADINA對設計的土釘墻邊坡進行仿真分析，土體采用莫爾一庫侖屈服準則,土釘采用rear單元 ,相應的本構關系用彈塑性雙線形模型，混凝土護坡采用二維實體 8節點單元，對建立后的有限元模型進行開挖與支護的數值模擬分析。經過后處理得到該強風化砂巖邊坡的豎向位移云圖如圖 6所示，水平位置云圖如圖7所示。

圖6 邊坡豎向位移云圖

圖7 邊坡水平位移云圖

通過豎向位移云圖可以看到坡腳處的豎向位移為1.6×10-6m，坡頂處的豎向位移為3.2×10-6m，通過水平位移云圖可以看出坡腳出的水平位移為2.0×10-6m，坡頂處的水平位移4.0×10-6m。

5 結論

強風化砂巖邊坡治理的關鍵是將節理裂隙發育的巖體固定為一個整體，減小巖體的水平和豎向位移從而避免了邊坡的滑移，土釘墻的力學機理在于混凝土墻封閉了巖體表面的裂隙避免了其繼續發育貫通，土釘將多層巖體固定起來，形成整體。通過有限元軟件ADINA的數值模擬分析得到了砂巖邊坡的水平和豎向位移值，在土釘墻的支護下，其位移量均很小，從而證明了土釘墻支護的加固作用。

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