锚杆长度对千枚岩边坡稳定性产生的影响

江学辉

（江西外语外贸职业学院 江西南昌 330099）

研究边坡稳定性具有重要的理论和现实意义，其一直以来都被作为一个高速公路上行驶过程中的棘手问题，近年来，自然灾害以及人为行为，高速公路边坡突发事故已经呈现逐渐增多的趋势，尤其是在山区中，其高速公路的高度不断升高，使得事故突发率大为增加。对于岩土工程界的专家来说，必须应严肃对待该选题，其中之一的原因就是在目前经济飞速发展的工程中，基础设施建设项目犹如雨后春笋，但其建设水平却参差不齐，因此在其建设过程中会不可避免的涉及到各种边坡问题，随着工程基础设施建设项目的规模不断扩大，其建设要求也逐渐严格起来，难度升级使得对边坡的处理技术不容忽视，若稳定性差则会直接导致国家投资增加，人类面临边坡变形等问题的可能性提升。

1 千枚岩边坡稳定性发展现状及趋势

1.1 边坡稳定性发展现状

目前能够引起边坡变形失稳的因素有很多，总的来说分为地形地貌、水、自然灾害如地震等自然因素，以及开挖卸荷、开挖坡形、支护结构等人文因素，其中每一项都至关重要，在防护或开发过程中都必须引起重视。无论是哪一项环节出错都会引起不必要的麻烦。对于自然灾害这一项来说，中国属于地质灾害的多发国家，各种地质灾害频发，强降雨以及各种人文工程都会引发灾害，在山区边坡的问题整治方面，方法有很多，都各有利弊，但其中最为突出的还是锚固技术，而对于边坡稳定性研究的方法有现场监测分析法、相似模拟法、非确定性分析法、理论计算方法、数值分析法、定性定量分析法，如现场监测分析法，则使用监测仪器，通过对边坡稳定性信号的反馈、变化以及回应，可总结出信号变化的一般规律，有利于进一步做好防范措施，以免产生失稳现象。而对于定性分析法来说，则是通过现场勘测，从而收集到一些有价值的数据，并对结果进行深入研究，进一步得出失稳的破坏形式等条件，再对其分析，总结勘测目标的性质以及发展趋势，其中的SMR法以及图解法都是常用的定性分析法。

1.2 千枚岩边坡稳定性发展趋势

对于边坡来说，影响其稳定性的因素有很多，但其中岩土体的性质起主导作用，尤其是对于千枚岩来说，稳定性差，一旦遇水更不稳定，以绿泥石、石英等为主要成分，如今边坡的防治技术也已经逐步走向成熟，虽说这是一项技术复杂、施工困难的大工程，但也随着经济而逐步发展起来，如20世纪90年代有了压力注浆加固手段、框架锚固结构等。并且有一些学者对边坡的处理技术发展趋势进行推测，总结出以下几点：①则是新视角新思路；②在防治过程中引入绿色设计，节能防治；③不断开发新工艺、新技术。正是由于目前研究边坡稳定性的技术不断成熟，因此该课题的研究才有了一定的理论支撑，重点研究锚杆长度与边坡稳定性的关系具有很大的现实意义，为这一课题的研究空白画上一笔意义匪浅。

2 锚杆长度对千枚岩边坡稳定性造成的影响

本课题对于其相关性的研究主要运用FLAC3D中的强度折减法进行模拟分析，对于边坡强度折减法来说，其安全系数的概念可定义为：分析边坡刚好达到临界破坏状态的那一刻，对岩土体的抗剪强度进行折减的程度。其计算公式为：

强度折减法正是通过这两个公式，不断对C和φ进行调整。从而使得边坡刚好达到临界破坏状时得出的Ff值，其中Ff表示折减系数。

假设某一地区的工程概况为千枚岩边坡，其中分为上层、下层、顶层三个层次，依次为强风化千枚岩、中风化千枚岩，以及灰岩。可以看到若千枚岩风化性太强，则会使得边坡的稳定性大大降低，不利于工程的建筑施工，因此必须应使用锚杆加固。

该课题的技术路线大致为锚杆加固——运用FLAC3D创建模型——稳定性分析，运用强度则减法——得出结论——提出优化措施。

其中对于运用FLAC3D创建模型来说，首先假设该地块的地质剖面相同，则可以更为简便的将三维问题化解为平面问题，有利于节省时间，较为直观的分析结果。在建模过程中，模型的Y轴方法使用5m作为一个单元的宽度，另外还需对模型进行进一步优化，之研究上下层千枚岩，及强风化以及中风化层。其次使用强度折减法对千枚岩边坡的稳定性进行深入具体的分析。千枚岩坡面采用10根锚杆对该边坡加固处理，这是由于从结论中可以看出往往边坡最易发生事故的地方分布于强风化层。用FLAC3D数值模拟分析该千枚岩边坡稳定性，模拟分析不同的锚杆长度对边坡稳定性的影响，共模拟分析8种情况，锚杆长度分别为5m、10m、15m、20m、25m、30m、35m、40m。最后可看出，滑动面向内滑动程度随锚杆长度的增长而增大，可见两者存在一定的相关性，但并不意味着边坡的稳定性会一直随着锚杆长度的不断增长而增大，其有一个临界值，在该临界值前，锚杆的长度会在很大程度上增强其稳定性，而超过了该临界值，就会适得其反，该临界值最好为25m左右比较合理，从25～40m，安全系数也从1.44～1.45。在组织千枚岩边坡滑动的过程中。靠近坡脚的锚杆比其他部位的锚杆发挥更大的作用，从而印证了前面的结论。

因此可以得出以下结论：①千枚岩边坡稳定性低，易产生变形滑坡等事故，通过锚杆加固可极大程度的增强其稳定性。②通过一些数据可看出，锚杆长度与稳定性大小存在一定的相关性，锚杆长度越长，稳定性越高，但增长到25m是最佳值，大于该值，其加固效果减小。③越是靠近坡脚的锚杆越起着举足轻重的作用。

3 小结

通过对本课题的选材及研究，首先着眼于当前边坡防治的重要性以及现状，可发现由于自然因素和人为因素，边坡变形滑坡事故甚多，一方面消耗国家财力，另一方面引发人身事故。而千枚岩边坡由于其稳定性极低，更是需要严肃对待，本课题正是基于这样的背景以及当前技术的发展进行探讨，从锚杆长度与其相关性这一角度论证其加固效果，从而得出三点结论，具有一定的现实意义。

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