论类土质边坡特性及其锚固设计理论分析

论类土质边坡特性及其锚固设计理论分析

丁光发吴晓艳

新疆地矿局第二水文工程地质大队831100

摘要：本文首先对类土质边坡的概念和特性进行了简单的介绍，并确定了其于常规表破的区别，鉴于此，深层次阐述了边坡锚固设计，希望能够相关业内人士提供一定的参考价值，并确保类土质边坡的安全性，防止滑坡引发灾害。

关键词：类土质边坡；边坡特性；锚固设计

前言：基于类土质边坡由很复杂的情况组成，和常规的砂性或黏性边坡相比较，其加固要求、稳定性作用破坏形式存在着较大的不同，所以要对其锚固设计进行重视，从而对边坡的稳定性进行准确的判断，进一步保证滑坡灾害出现。

1类土质边坡概念与特性

1.1概念

类土质边坡在外观上来看，同属于砂性或黏性，但在构成介质上和常规的砂性、黏性边坡不同，其主要是由风化作用而形成的残积物，并未进行搬运、堆积。这样可以保证此介质保留相应的原岩属性，例如，软弱的结构面在坡体中存在等，这类结构不但使风化母岩和原生沉淀建造结构面的延续，而且也是浅表层改造而形成的，而显现结构面和隐微结构面是其最主要的表现形式。通过深入分析，可以看出这些结构面将在一定程度上直接影响边坡，导致类土质边坡的破坏形式不同于均质边坡。凡是具备上述特点的边坡构成介质，均属于类土质边坡。基于此种边坡有较为复杂的构成情况，故此，其破坏形式、加固要求和稳定性比较特殊。

1.2特性

通常，类土质边坡稳定性良好，一旦边坡表面受到外力冲击或掏挖坡脚处时，则会产生失稳现象，多数情况与斜坡土壤含水率的变化密切相关。但，此类边坡的破坏模式和均质土质边坡的圆弧滑动破坏和岩质边坡的线性直线滑动和折线滑动破完全不相同。所以，用经典土力学和岩石力学理论模型分析这种边坡是不合适的。这种斜坡的发展特点详细如下：

（1）大尺度滑坡主要在雨季发生，特别是暴雨期间较为严重。据有关资料分析，造成大滑坡的暴雨强度的日降雨量高于200mm，这与我国西南（200-240mm）等滑坡多发地区的统计结果非常接近。具体而言，山体滑坡通常在降雨高峰后4小时内发生。根据某地滑坡资料统计分析，可知，滑坡灾害多发生在这个时期内，不到10%的滑坡在4-16小时内发生。

（2）滑坡通常容易发生在中、幼林、灌木草地中，混合林区却不易发生。早期滑坡产生的裸地和草地，基本不会发生二次滑坡，且滑坡容易在阴坡上产生。

（3）滑坡一经发生就很严重，短时间会完成位移，滑坡的初始位移将在高陡边坡出现，更有利于滑坡位置的判断和防治。

（4）板岩、砂岩、页岩等强风化带经常发生滑坡，岩体通常风化成碎石土，但碎石土保持了原始岩石的基本特征，包括微细角砾岩。隐蔽的结构面上会常出现滑坡的滑动面，在没有控制结构且边坡长度完全相等的情况下，坡体滑动面的埋深程度随边坡的增大而减小；当坡度恒定时，坡体滑动面的实际深度随着斜率的增加而减小。这一特征进一步证实降雨入渗和地下水上升，是滑坡出现的重要因素。且在没有降雨的情况下，边坡通常没有弱面，这显然和传统的土质滑坡不同。实例分析：2015年6月10日，贵州省黔东南部凯里市三棵树镇季刀苗寨后山发生滑坡，滑坡的各种因素和上述特征基本吻合；贵州省雷山县郎德镇旅游中心大楼后滑坡，其岩土特征和上面的第四条岩土构成特征基本吻合。

2类土质边坡锚固设计

2.1岩土与锚固材料的相互作用

预应力锚固机理和其他加固方法完全不同。锚固作为主动的加固形式，可使土体本身的强度得到一定的增强，增加边坡稳定性。如图1表示的是类土质边坡锚固作用点。对类土质边坡的锚固进行深入分析，可知，锚固与岩土保持的受力关系如下：

（1）应用锚固材料可以完全改变岩石和土体的初始应力状态。第一，锚固材料可以位移和压实岩土体，使边坡的整体强度提高；二，将浆液灌入到锚固材料周围，从而使得岩体的裂缝中渗入浆液，最终形成网状的胶结体，从而使得岩土强度得以有效提高。三，预应力还可以对岩土体的物理力学性质进行一定的改善，从而使现有边坡的自稳能力得以调动。

（2）类土质边坡中应用锚固材料后，若岩土持续运动，静摩擦是锚固材料与岩土之间的主要作用；如果岩土边坡上的实际位移相对较小，锚固材料和岩土之间相互作用产生动摩擦，且锚固材料将直接受到张力。若边坡上的岩土体具有较大的实际位移，则在边坡上出现塑性破坏，从而大大降低了边坡岩土体的力学指标，同时锚固提升的硬度也慢慢消失掉，边坡与锚固结构的耦合作用也会消失。

（3）侧向压力传递、扩散。对于锚固结构来说，其主要功能是将边坡稳定区和滑移区可靠地连接，同时，滑移带的局部滑移力也转移到其它稳定区域。从土质边坡的角度看，锚固结构是均匀合理的，对边坡滑动区的部分滑动力是稳定的。此加固方法相当于边坡岩土沿锚固结构方向受到一定体积力的作用。

图１类土质边坡锚固作用点示意图

2.2岩土体受力

将岩土受力分成两个阶段，这样才能更好的对边坡锚固的实际效果进行分析，就边坡整体而言，岩土应力阶段对应的是耦合和解耦。在不同的应力阶段，实际应力状态不同，边坡稳定性的判断方法需要适当改变。

（1）耦合阶段

在张拉和锁定后，锚固材料一定的预应力可以施加在岩土上。此时，岩土的物理力学性质将在一定程度上得到改善。在这些性质完全消失之前，应力过程即为耦合阶段。

（2）解耦阶段

完全锁定锚固材料后，可施加的预应力将持续丧失，并受地震、地表水、地下水等因素的影响，由原来的计算方法得到的滑动力将显著增加。在复杂外部因素的作用下，岩土体将有向边坡移动的趋势，或已发生了相应的位移，锚固结构和岩土间的耦合将逐渐退去，锚固结构将进入解耦阶段。通过以上分析，我们可以看到解耦阶段，岩土体和注浆体间将存在一定的抗剪强度。

３总结

（1）类土质边坡的是一个新出现的概念，所以此种边坡的锚固特点和基本性质的研究上尚在初步阶段。为此，首先要对此边坡于常规均质土边坡间的定量界限指标进行确定，从而将两者之间的差异找出。

（2）由于离心模型试验足以满足平行实验的要求，因此可以优先考虑它们。来对预应力扩散方面的试验和研究进行进一步强化，与此同时，还要去深入研究坡体上各个电位的实际受力检测方式。。

（3）在解耦阶段，岩土体实际位移作为一个重要因素，直接影响着其稳定性。所以，锚固结构轴向位移分布的基本模型应是解耦阶段边坡稳定性分析的核心内容。

参考文献

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