岩石边坡锚固正交优化设计研究

目前边坡工程中锚固参数的确定多以经验和规范为主,各参数之间的匹配不尽合理。正交设计作为处理多因素试验的一种科学的试验方法,只要少次数的试验就可判断出较优的试验条件,若再对试验结果进行统计分析,还可以更全面、更系统的掌握试验结果,做出试验因素对评价指标的正确判断。运用正交设计方法对京珠高速公路大悟段某边坡锚固参数进行了优化设计,优化结果表明以边坡水平变形量为评价指标,主要锚固参数对错固效果的影响显著性依次为:锚杆长度＞锚杆间距＞混凝土喷层厚度,得出的最优参数方案为锚杆长度3.0m、锚杆间距2.0m、混凝土喷层厚度100mm。     

岩石边坡锚固支护的结构形式及应用

近些年来,对于边坡的支护处理,设计者一改传统的砌体挡土墙结构形式,将矿山井巷、隧洞或洞室等地下工程的锚固支护技术,扩展应用到对地面上临空岩石边坡的加固支护处理。这类工程技术的特点主要表现在：支护结构占地面积少,结构的最大厚度未超过１ｍ;安全性高,抗震能力强,达到永久性支护;支护的岩石高度由数米至数十米,施工多不受场地的限制,施工机械化程度高,周期短,见效快,施工质量易于保证;结构形式多样,外形美观;工程造价较低。因此,锚固支护技术是建设单位和设计人员广泛采用的方案。近年来,我院承担的边坡治理工程…     

岩质高边坡开挖及加固中快速锚固技术的研究

针对采用“边开挖、边加固”施工方法的高边坡工程对预锚施工速度提出的要求，本文在室内及现场试验的基础上，研究开发出快速锚固技术。研究内容包括：高早强、抗侵蚀锚根胶结材料及内锚固段压力灌浆工艺两个方面，其中部分成果－高早强、抗侵蚀锚根胶结材料已广泛用于李家峡水电站岩质高边加固施工中。解决了边坡开挖和加固的许多矛盾，大大加快了施工速度，取得了明显的经济效益和社会效益。     

非预应力格构锚固机制与优化设计研究

非预应力格构锚固是集坡面生态防护、浅表层与深层加固于一体的新型边坡加固技术,但目前无论就其加固力学机制,还是工程设计计算方法而言,学术界尚未达成共识。在分析边坡开挖失稳破坏力学过程与稳定性工况的基础上,依据应力扩散原理与Mohr-Coulomb强度理论,探讨了非预应力全长黏结格构锚固通过自主调动稳定区岩土体的力学强度来有效改善不稳定区边坡的受力状态和主动约束边坡不稳定变形持续发展的综合加固机制,包括双向挤密效应、锚拉效应、销钉效应、框箍效应与土拱效应;依照优化设计的基本原理与有关规范,构建了格构框架的优化设计数学模型与相关约束方程;利用Matlab7.0编写了该结构优化模型的自动寻优程序;通过在三峡库区某边坡治理工程中的应用,详细地介绍了其优化设计的计算过程;与基于工程类比法的原设计相比,可达到节省工程造价和优化设计结果的目的。     

水布垭马崖高边坡岩体地下开挖三维数值模拟研究

清江水布垭水电站是清江上游拟建的一个特大型水电工程,马崖高边坡位于水布垭峡谷出口右侧,总体地质结构具上硬下软特征,电站导流洞及尾水洞将从马崖高陡边坡坡脚穿出,地下开挖主要在软岩层中。应用FINAL及ROCKY程序对水布垭马崖高陡边坡岩体地下开挖进行数值模拟,研究了边坡岩体内进行地下洞室开挖后边坡力学状态的改变及洞室岩体（含岩柱）的稳定性,基于削坡是水布垭马崖高陡边坡的重要整治措施之一,研究中进行了各种分步开挖工况下的削坡有效性定量研究,重要工况还同时进行了VI度地震作用下的动力作用分析。     

三维滑体锚固力计算方法及工程应用

基于恰当的假设,构造了锚固边坡的三维滑面正应力分布,建立了一种三维滑体锚固力计算方法。首先通过类比经典土压力理论和Spencer的条间力假定,提出了条柱间作用力假设模型,并由典型条柱的平衡条件构造了滑面正应力的分布函数(含3个待定参数),再根据整个滑体的4个主要平衡条件,建立了关于3个待定参数及1个锚固力系数的线性方程组,可直接求解出预定安全系数下的锚固力系数。这种新的三维滑体锚固力计算方法的优点是计算过程简单,易于实现;满足4个主要平衡条件,精度较高。该方法已用于乌江银盘重力坝左岸边坡三维滑体的加固设计,取得了令人满意的效果,具有进一步推广应用的价值。     

小湾水电站进水口边坡稳定性复核及锚固力研究

小湾水电站施工期间,笔者基于现场调查,分析、复核了进水口边坡内控制性结构面的产状和性状,确定了7个可动块体;基于块体理论,计算了各块体的稳定性及所需要的锚固力,认为,f89-1南侧块体为控制边坡稳定的主要块体,由此确定边坡下限锚固力为351029kN;综合二维极限平衡分析成果,确定小湾进水口正面边坡所需总锚固力为516121.5kN,其较前期预估总锚固力有明显减小。     

锚固岩石边坡地震稳定性拟动力分析

地震易发地区的锚固岩石边坡,需要研究其地震稳定性。对于锚固典型岩石边坡,在考虑水平与竖向地震力、张裂缝积水深度、坡顶超载、锚索倾角、锚索位置、锚索拉力及静水与动水压力等的条件下,运用拟静力和拟动力方法分别推导了不同工况条件下其抗滑和抗倾覆地震安全系数。分析表明,竖向向上地震力有利于锚固岩石边坡的抗滑稳定,而竖向下的地震力有利于锚固岩石边坡的抗倾覆稳定;在相同工况条件下,当岩体放大系数等于1.0时,拟动力与拟静力方法所得锚固岩石边坡地震安全系数相差无几,但是,当岩体放大系数逐渐增大时,拟动力方法所得地震安全系数越来越明显地小于拟静力方法所得地震安全系数。因此,在抗震设计当中适当的考虑岩体放大系数,将会有利于锚固岩石边坡的安全设计。     

基于坡面稳定的黄土路堑高边坡优化设计

通过室内外黄土边坡的冲刷试验结果发现,随着坡度的增加,坡面上的最大冲沟深度呈先减少、后增大的趋势。黄土边坡坡角值越接近临界坡角,坡面产生破坏的可能性越小。根据坡面流理论,导出黄土路堑高边坡抗冲刷的临界坡角。根据调查发现,当边坡的坡角相同时,单级坡体越高,坡体（即坡长越长）越易形成明显的冲沟。根据坡角、坡面长和坡面冲刷量之间的关系,建立了基于坡面稳定的黄土路堑高边坡优化设计模型。用该模型对典型路堑高边坡进行计算验证,优化结果和实际情况吻合较好。     

岩质边坡预应力锚索加固的优化设计方法

预应力锚固是改善岩质边坡稳定性的主要手段,尤其在水利水电工程建设中,通常采用预应力锚索(杆)来加固不稳定的边坡。然而,至今为止,用于确定预应力锚索长度、间距、锚孔直径及单束锚索荷载等参数的设计方法仍然是没有很好解决的问题,所用方法大多过于保守。在分析锚固系统失效模式的基础上,应用优化与决策分析的理论,提出了确定岩锚设计参数的优化方法,并分别对锚固间距、锚固角、锚索荷载及内锚段长度进行了优化分析。实践证明了该方法的经济性及可行性。     

糯扎渡电站溢洪道边坡稳定分析及系统锚固方法

糯扎渡水电站位于云南省思茅市境内,是澜沧江流域开发中具有十分重要意义的工程。设计土石坝方案的溢洪道开挖边坡的稳定性关系到该方案的合理选择。通过对溢洪道附近的平硐与露头的野外调查,获得了1 400余条结构面的详细信息,在岩体结构面统计基础上,运用随机网络模拟的方法得到了溢洪道开挖边坡的裂隙网络图像,分析了岩体结构面的连通率,采用Hoek和Brown提出的GSI体系,对岩体质量进行综合定量评价,在此基础上,提出各高边坡岩体力学参数的综合指标。应用模拟退火算法,搜索出边坡潜在的最危险滑裂面的位置,并运用Sarma法分析了开挖边坡的稳定性,提出各个边坡稳定性的分析评价成果以及建议的边坡系统锚固措施。     

边坡水平排水孔幕的渗流计算

为了简化边坡水平排水孔幕的渗流计算,根据排水孔两侧水位曲线对称的特征,选取隔离体来模拟研究边坡中地下水的运动规律。将排水孔视作强透水的管状渗透介质,建立隔离体的渗流模型,采用数值法模拟分析水平排水孔幕工作时渗流场的分布特征。实例表明,该方法合理有效,可用于边坡水平排水孔幕系统的排水效果评价及边坡水平排水孔幕系统的合理设计。      

青岛崂山路拓宽工程边坡加固稳定性研究

针对青岛崂山路拓宽工程中高陡岩质边坡加固问题,选择典型（C区）坡体,建立数值分析模型,基于强度折减法采用三维快速拉格朗日法（FLAC^3D）对该边坡加固前后的稳定性进行了数值模拟。通过对计算边坡稳定性的3种失稳判据进行比较分析,选取特征点位移突变为失稳判据,确定了边坡加固前后安全系数的变化。基于现场实际监测数据,对加固后边坡的稳定状态和加固效果进行评价。对该边坡的数值分析及监测结果分析表明,边坡处于安全状态,加固工程取得了明显的效果。     

云南省小湾水电站引水沟堆积体锚索施工技术与改进设计探讨

小湾水电站工程地质条件复杂、边坡防护施工难度大、施工任务及艰巨。文章主要通过引水沟堆积体2^#山梁抢险边坡工程的施工及施工中采用的特殊工艺，重点介绍偏心钻跟管钻进、双管接力钻进等施工工艺、方法以及为解决孔内多处不同深度的大裂缝跑风、漏浆的问题而采用的孔内摄像、封堵裂缝等措施。通过特殊的钻孔工艺与施工技术、经过全国几十家锚索专业施工队伍奋力的抢险，终于保住了国家大型水电站的安全。通过抢险施工，对设计尚存在的不尽完善之处提出改进意见。     

地震作用下含软弱层岩体边坡锚固界面剪切作用分析

基于FLAC3D软件,以含软弱层的锚固岩体边坡为研究对象,通过修正的cable单元建模和改进剪应力提取方法,分别模拟分析了地震作用下含软弱层岩体边坡两锚固界面剪切作用及其演化。研究发现:砂浆-岩体界面上的剪应力远比锚杆-砂浆界面上的小,并均以锚杆上的中性点为界方向相反,分布很不均匀,且均在中性点附近发生突变;随边坡地震响应增强危岩中的锚固界面率先脱黏,基岩中的锚固界面紧随脱黏,且脱黏分别向锚头和锚根发展,直至拉拔段或锚固段全部脱黏锚固破坏。获得了地震波作用下边坡两锚固界面上剪应力及其分布和脱黏破坏过程,揭示了锚固界面上的剪切相互作用和锚固破坏机制,并得到了试验印证,为边坡锚固设计和施工提供了参考。     

基于岩体质量的红层软岩边坡坡度设计公式研究

在前人研究基础上,对四川、重庆及云南等西南地区221个红层软岩边坡现场调查研究,通过统计分析建立基于岩体质量评价方法的软岩边坡坡度设计公式,分析了不同软岩边坡坡度设计公式之间的差异。将建立的坡度设计公式运用在工程实例,结果表明,其建立的坡度公式是合理可行的,可供红层软岩边坡设计参用。     

铁路悬索桥隧道式锚碇设计计算方法研究

悬索桥锚碇分为隧道式锚碇和重力式锚碇,采用隧道锚能较好地利用锚址区的地质条件,工程量相对重力锚小,性价比高且对周边环境扰动小。然而,隧道锚尚未形成相对完整的定量设计方法,其设计和施工主要依靠工程经验。结合我国首座铁路悬索桥隧道式锚碇工程,总结分析了隧道锚的4种破坏模式,即锚碇体侧壁界面破坏、倒圆锥台破坏、边坡整体滑移及锚碇体压缩破坏;建立了隧道锚典型破坏模式的计算模型,并基于极限平衡理论推导出相应的承载力计算公式;使用有限元法对关键设计参数进行敏感性分析;给出了隧道锚设计计算操作流程及方法,并针对依托工程给出了一个较为完整的设计范例。研究成果对铁路悬索桥隧道式锚碇设计具有指导意义。     

水电站进水口高边坡稳定性三维极限分析

某水电站进水口边坡为一典型的顺向坡，岩层发育有数层软弱夹层，施丁开挖时坡脚岩层将被大范围切断，由此产生施工期和蓄水后进水口边坡的稳定问题，并给工程安全带来威胁。采用边坡稳定三维极限(上限)分析方法，对进水口边坡在施工期和运行期的三维抗滑稳定性进行了分析研究。分析表明，进水口边坡在施工期和运行期的稳定性较差，需采取进一步的加固措施。研究结果为工程建设提供了有价值的参考依据。