錨桿長度對千枚巖邊坡穩定性產生的影響

江學輝

（江西外語外貿職業學院 江西南昌 330099）

研究邊坡穩定性具有重要的理論和現實意義，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，高速公路邊坡突發事故已經呈現逐漸增多的趨勢，尤其是在山區中，其高速公路的高度不斷升高，使得事故突發率大為增加。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濟飛速發展的工程中，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不容忽視，若穩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 千枚巖邊坡穩定性發展現狀及趨勢

1.1 邊坡穩定性發展現狀

目前能夠引起邊坡變形失穩的因素有很多，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、支護結構等人文因素，其中每一項都至關重要，在防護或開發過程中都必須引起重視。無論是哪一項環節出錯都會引起不必要的麻煩。對于自然災害這一項來說，中國屬于地質災害的多發國家，各種地質災害頻發，強降雨以及各種人文工程都會引發災害，在山區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，而對于邊坡穩定性研究的方法有現場監測分析法、相似模擬法、非確定性分析法、理論計算方法、數值分析法、定性定量分析法，如現場監測分析法，則使用監測儀器，通過對邊坡穩定性信號的反饋、變化以及回應，可總結出信號變化的一般規律，有利于進一步做好防范措施，以免產生失穩現象。而對于定性分析法來說，則是通過現場勘測，從而收集到一些有價值的數據，并對結果進行深入研究，進一步得出失穩的破壞形式等條件，再對其分析，總結勘測目標的性質以及發展趨勢，其中的SMR法以及圖解法都是常用的定性分析法。

1.2 千枚巖邊坡穩定性發展趨勢

對于邊坡來說，影響其穩定性的因素有很多，但其中巖土體的性質起主導作用，尤其是對于千枚巖來說，穩定性差，一旦遇水更不穩定，以綠泥石、石英等為主要成分，如今邊坡的防治技術也已經逐步走向成熟，雖說這是一項技術復雜、施工困難的大工程，但也隨著經濟而逐步發展起來，如20世紀90年代有了壓力注漿加固手段、框架錨固結構等。并且有一些學者對邊坡的處理技術發展趨勢進行推測，總結出以下幾點：①則是新視角新思路；②在防治過程中引入綠色設計，節能防治；③不斷開發新工藝、新技術。正是由于目前研究邊坡穩定性的技術不斷成熟，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定性的關系具有很大的現實意義，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，其安全系數的概念可定義為：分析邊坡剛好達到臨界破壞狀態的那一刻，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。

假設某一地區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，以及灰巖。可以看到若千枚巖風化性太強，則會使得邊坡的穩定性大大降低，不利于工程的建筑施工，因此必須應使用錨桿加固。

該課題的技術路線大致為錨桿加固——運用FLAC3D創建模型——穩定性分析，運用強度則減法——得出結論——提出優化措施。

其中對于運用FLAC3D創建模型來說，首先假設該地塊的地質剖面相同，則可以更為簡便的將三維問題化解為平面問題，有利于節省時間，較為直觀的分析結果。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，這是由于從結論中可以看出往往邊坡最易發生事故的地方分布于強風化層。用FLAC3D數值模擬分析該千枚巖邊坡穩定性，模擬分析不同的錨桿長度對邊坡穩定性的影響，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，安全系數也從1.44～1.45。在組織千枚巖邊坡滑動的過程中。靠近坡腳的錨桿比其他部位的錨桿發揮更大的作用，從而印證了前面的結論。

因此可以得出以下結論：①千枚巖邊坡穩定性低，易產生變形滑坡等事故，通過錨桿加固可極大程度的增強其穩定性。②通過一些數據可看出，錨桿長度與穩定性大小存在一定的相關性，錨桿長度越長，穩定性越高，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

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狀，可發現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，另一方面引發人身事故。而千枚巖邊坡由于其穩定性極低，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的發展進行探討，從錨桿長度與其相關性這一角度論證其加固效果，從而得出三點結論，具有一定的現實意義。

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