摘要：在对滑坡体进行治理措施选择时，多数专家不赞同把不同受力结构共同使用在同一传力体上，但在一些工程中，这项技术已被应用，且实际效果尚好[1-2]。本文以广西某工程为实例，以预应力锚索和非预应力锚杆组合形式为研究对象，依靠FLAC3D分析其受力状况及是否存在破坏风险。
关键词：滑坡；预应力锚索；非预应力锚杆；FLAC3D；受力分析
边坡是人类施工活动中最基本、最常见的地理环境和工程类型之一。因我国的疆土面积大、地形地势复杂多变，造成了滑坡等地质灾害相当频繁，每年国家都会投入相当一部分资金用来治理不稳定边坡。进入21世纪，我们经济快速发展，但经济仍然主要以低端、耗能、污染大、和重工业等第一产业发展为主，这就造成了全国大部分地区为了发展经济而无节制的破坏环境，全国上下大兴土木，各种人为不稳定边坡、矿山、基坑开挖等不良地质现象随处可见，所造成的经济损失也不断攀升[1-3]。
本文以广西某工程不稳定斜坡为研究对象，依靠Flac3D对治理工程效果进行建模分析，对同类工程的治理具有一定的参考价值。
1 工程概况
广西某住房建设项目，因施工原因，其建筑场地四周形成高边坡，受降雨、风化及自重等作用下，以有两处滑坡产生，边坡处于不稳定状态，危及周边人员安全，急需治理。
2 支护方案确定
经勘查，场地地层从上到下依次为稍密状角砾、全风化泥岩、强风化泥岩及中风化泥岩。
根据实际情况将工程分为两种工况组合，分别为：自重+地下水；自重+地震+地下水。依据《滑坡防治工程勘察规范》(DZ/T0218-2006)附录E推荐的公式E.9对滑坡的稳定性进行计算，得到边坡自然状态下两种工况稳定性系数0.954、0.928，边坡处于不稳定状态，急需治理[3-4]。
边坡剩余下滑推力，根据最不利原则，利用工况Ⅱ的组合情况，并按照《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T0218-2006)附录E推荐的公式E.10来进行计算，得出P=160.744KN/m。
通过整合，设计人员采用预应力锚索与非预应力锚杆在同一格构组合使用共同支护不稳定边坡，此种方案被认为合理经济，既满足设计需求又省时省力。
3 设计参数
（1）锚杆设计
根据岩土工程、施工等条件，采用φ28/φ32普通螺纹钢，锚杆与水平方向的夹角α为25°。其锚杆设计抗拔力分别为：φ28锚杆的设计抗拔力为Tf=200KN；φ32锚杆的设计抗拔力为Tf=260KN。钢筋锚杆采用HRB335级φ28/φ32mm钢筋，水平间距为1.8～2.4m，坡面间距4m，垂直间距2.0m。
（2）预应力锚索设计
设计孔径为φ150，倾角30度，采用3～5×7φ5钢绞线，锚索应于边坡外表面的面板或腰梁、格构梁进行张拉锁定，多余部分裁切掉，外露长度不小于30mm，然后采用C20喷射砼封闭。预应力锚索的Tf、Ty值分别为：边坡上部Tf=500KN、Ty=350KN；下部Tf=450KN、Ty=300KN 。
（3）格构梁设计
格构梁断面受剪强度设计安全系数取1.3，主筋抗拉设计强度设计值取值为300N/mm2。格梁断面300×300mm，水平间隔4m，垂直间隔2m，锚杆（索）布设于格梁交叉部位。
4 FLAC3D数值模拟分析
建立天然无支护状态下的边坡模型，模型中划分四个地层，并在模拟中做了如下假设[5]:
（1）边坡的破坏是按照Mohr-coulomb准则进行破坏；
（2）岩土体的介质为连续的力学介质；
（3）岩土体内不存在微小的空洞。
注明：带“*”的参考相关资料取值
依据参数及实际地质情况建立模型，并得出无支护条件下边坡的位移等值线云图，如图1。
可以明显看出边坡的滑坡段和不稳定段的分布及滑动方向，其中滑坡段的底部可发生最大位移量为3.5m，中段及上段位移量在1.5-3.0m之间，边坡处于不稳定状态，必须进行支护。
对天然状态下模型进行支护模拟，得出通过支护处理后边坡的位移等直线云图，如图2所示。
预应力锚索和非预应力锚杆共同在同一格构对边坡进行支护时，预应力锚索受到的轴力明显大于非预应力锚杆所受到的轴力，且边坡上段的轴力大于边坡下段的轴力。由于此时预应力锚索是主要承受滑体推力的构件，而非预应力锚杆是起到辅助和分担推力的作用，所以锚索的轴力较大而锚杆的轴力变小。
对于此种组合结构，因为预应力锚索承受的下滑力较大，在支护过程中很容易造成锚索整体破坏甚至断裂，故存在一定的风险[6]。在设计过程中一定要充分考虑边坡的实际情况，不能因这种组合结构施工起来较省时省力而盲目设计，造成不必要的损失。
由图4、5可知，锚索最大轴力为497KN，锚杆最大轴力为195KN，均未超过设计荷载，处于正常工作状态。对于这种组合结构虽然治理效果尚可，但因锚索承受的下滑力较大，易使构件断裂，存在风险，设计需谨慎。
5 结论
1、预应力锚索和非预应力锚杆在同一格构共同作用时，可以起到提高支护结构整体抗滑能力的作用，通过施工结束后对治理后的边坡不定期监测，治理效果尚可，但因此种结构受力不均，使主要受力的预应力锚索易发生结构破坏，设计需谨慎。
2、预应力锚索和非预应力锚杆组合支护结构可以一定程度的提高支护构件整体抗滑性，但因支护构件受力不均，设计时应谨慎考虑滑体推力在施工过程中或施工结束后的变化，可能对支护构件造成的损坏。当下滑力过大时，应考虑选用其他支护结构或对此种组合结构做结构上的适当调整。
参考文献
[1]郑颖人主编.边坡与滑坡工程治理[M].北京：人民交通出版社，2007.1
[3]赵明阶，何光春等编著. 边坡工程处治技术.北京：人民交通出版社，2003.9.
[4]李毅，徐文杰，覃朝科，苏厦征，姚柏华. 广西防城港那勤滑坡稳定性评价及防治对策[J].中国地质灾害与防治学报，2005.09.30.
[5]潘龙.土钉支护的能量法稳定分析[J].合肥工业大学学报自然科学版，2011年34卷5期.
[6]曾权.高速公路路基非预应力锚杆框架梁边坡加固技术[J].福建交通科技，2012年第2期.
论文作者:李野,杨燕
论文发表刊物:《基层建设》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/8
标签：预应力论文; 组合论文; 锚杆论文; 滑坡论文; 结构论文; 定边论文; 工程论文; 《基层建设》2017年第11期论文;