格构锚固优化设计-研究

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1、引言引言边坡失稳是人类所面临的三大自然灾害(边坡失稳、地震、洪水)之一，其发生频率远远超过其它两项，发生地区也遍布全球各地。例如1963年世界著名的意大利瓦依昂库岸滑坡造成了2000人死亡，滑坡体积高达3×107m3；1989年我国云南漫湾水电站发生滑坡，方量10．6×104m3，处理费用1．2亿元，延误工期超过一年，总经济损失高达10亿元；1985年广东发生的潭布滑坡造成12人死亡，经济损失达100万元；1985年发生的长江新滩滑坡使得整个新滩古镇全部被毁而滑入长江，因监测预报、疏散及时而使得全镇1371人幸免遇难。据报道：仅我国每年由于各类边

2、坡失稳所造成的财产损失就高达200亿元，而三峡库区近年来用于地质灾害治理方面的费用也高达数十亿元【l---41。特别是近20年来，随着我国现代化事业的飞速发展，如大中型水利水电设施、高等级公路、矿山、铁路和大型能源等工程项目的建设，不可避免地会遇到大量的各类自然边坡或人工边坡，这些复杂多样的自然或人工边坡，若处置不当，不仅会严重地影响和威胁人们的生命和财产安全，而且还会直接影响到工程建设项目的顺利实施和安全运营。由此可见，进一步加强边坡治理工程的研究具有十分重要的现实意义。边坡工程是岩土工程的一个重要分支，涉及工程地质、工程数学、岩土力学、结构力

3、学等多个学科领域，它包括人工边坡和自然斜坡、滑坡以及崩塌体。人们对边坡工程的研究已经过了近一个世纪的发展历程，研究内容涉及岩土体的基本理论与结构、试验方法、稳定性分析、数值模拟计算与仿真、防治技术与监测方法等。就边坡防治技术而言，传统的治理措施主要包括：(1)减轻或终止诱发边坡失稳的外部环境因素，如截流排水、卸载反压、坡面防护等；(2)采取改善边坡岩土体内部或结构面的力学性质和物理结构，如土质改良、土钉墙、灌浆加固等；(3)采取抗滑工程措施直接阻止边坡的失稳，如挡土墙、抗滑桩、锚杆(索)加固等【5】。而格构锚固技术则是上个世纪末首先在日本开始应用

4、并逐步传入我国的一种集边坡坡面生态防护、岩土体改良、浅表层及深层岩土加固于一体的新型加固、防护技术，具有边坡加固与坡面防护的双重武汉l：样人学硕十学位论文功效，被誉为是理想的地质灾害治理的绿色工程f6J。该防治技术目前在我国各类边坡工程特别是高等级公路、三峡工程中得到越来越广泛的应用，备受国内工程界重视。但由于格构锚固技术发展历程较短，应用超前于理论研究，当前无论就其加固机理分析、试验研究，还是工程设计计算都有待进一步深入研究，以便该项新技术在我国能够得到更好、更快的发展和应用。第l章绪论1．1格构锚固技术研究现状第1章绪论边坡防治技术包括边坡加

5、固技术与防护技术。纵观国内外边坡防治技术的发展历程，基本可分为以下四个阶段：一是自20世纪50年代以前，边坡防治技术主要以各类挡土墙支挡为主，同时辅以排水阻渗；二是自20世纪60年代至70年代，在继续使用各类挡土墙对边坡进行支挡的同时，大力开发了抗滑能力强，应用于大、中型滑坡的抗滑桩新型支挡结构，并对其受力机理和设计计算进行了深入研究；三是自20世纪80年代至90年代初，在继续使用小直径抗滑桩的同时，开始将大直径人工挖孔抗滑桩用于大型、特大型滑坡的工程支挡中，同时锚杆(索)在边坡防治工程中开始大量使用，这时锚杆(索)一般多采用锚墩作为反力装置，特

6、别是锚索与抗滑桩的联合应用，出现了桩锚支护结构，大大改善了一般抗滑桩的受力条件，并节减了抗滑桩的工程造价；四是自20世纪90年代初至今，在继续使用传统的支挡加固技术的同时，开始应用格构锚固技术，同时喷锚网技术在岩质边坡中也大量使用，特别是进入2l世纪以来，随着高速公路的快速发展和三峡工程的建设，人们对环境保护意识的进一步增强和对边坡治理工程中美观的要求，喷锚网技术在边坡治理工程中应用有逐年下降的趋势，而格构锚固技术则得到了快速发展和广泛的应用，并成为当前边坡防治技术中研究的热点问题之J7叫。1．1．2国内外研究现状格构锚固技术主要由格构框架梁、锚

7、杆(索)和框架内植被三部分组成。可认为格构锚固技术是随锚杆(索)加固技术和格构护坡技术的发展而逐渐发展起来的一种新型边坡加固与防护技术。就单纯锚杆技术而言，其发展历史已武汉I：科人学硕十学位论文超过一个世纪，早在1891年美国工程师就开始将锚杆技术应用于矿山隧道工程加固，1934年法国人A．Coyne又首次将预应力锚索加固技术应用于Algeria河的Ch商传大坝加高工程中【10】⋯】。之后锚杆(索)技术逐步得以应用和发展，并成为岩土工程领域的一个重要分支。目前国内外对锚杆(索)技术己进行了大量的理论研究、数值模拟研究以及试验研究等，所使用的各类锚

8、杆的种类多达600余种，其设计计算理论相对成熟，各国也先后颁布了相应的国家或行业技术规范或规程，应用领域涉及矿山、水利、公路、铁路、市政