[发明专利]一种边坡锚固布局方法

说明书

技术领域

本发明属于边坡工程技术领域，特别涉及一种边坡锚固布局方法。

背景技术

岩体高边坡是山区工程建设中的主要工程载体，尤其是在中国西南地区，高边坡问题几乎成了重大工程建设的首要工程地质和岩体力学问题，控制着工程建设的可行性和运行效益。工程边坡的稳定状况，关系到工程建设的成败与安全，对整个工程的建设可行性，安全性起着重要的作用，并在很大程度上影响着工程投资及使用效益。

传统的复杂高陡边坡加固方法，是假设边坡坡体内存在一个破坏面，计算破坏面上的安全系数从而指导加固设计[参考各行业规范]。这种方法非常有效但非常保守，最大缺陷是不能识别边坡加固的关键区域，从而不得已之下对整个假设破坏面进行全面加固，造成人力和财力的极大浪费。

边坡破坏的关键区域是指边坡坡体内各质点安全系数低于设计值的区域。关键区域不破坏，其它区域就不会发生破坏，关键区域是加固的重点。

发明内容

本发明为了克服传统高陡边坡加固方法的缺点，提出了一种能够确定边坡坡体需要加固的关键区域即需要进行边坡锚固的布局点的方法，通过该方法能够减少盲目加固，减少工程投资，而且该方法理论充分，准确性好，能够在边坡坡体加固安全性能完全得到保障的条件下，确定边坡坡体需要加固的布局点。

本发明提供的技术方案为：

一种边坡锚固布局方法，包括下列步骤：

步骤一、在一块边坡上采集边坡上岩体的多组圆柱形样品，每组中不少于3个样品，然后利用三轴试验分别计算每组样品的以下岩体力学参数：弹性模量、泊松比、抗压强度、粘聚力、和内摩擦角，将多组样品的岩体力学参数平均值作为该边坡的岩体力学参数值；其中，所述的三轴试验中的三轴指三维空间的x，y和z轴，每组样品中至少有3个样品，才能完成三轴试验。

步骤二、将边坡坡体分解为由质点构成，根据上述计算得到的弹性模量、泊松比、抗压强度、粘聚力、和内摩擦角参数，利用拉格朗日有限差分方法进行边坡的应力场计算，得到每一个质点的应力场值，并且提取出每一个质点的最大主应力σ₁和最小主应力σ₃；

步骤三、计算每一个质点的导致该质点处边坡被破坏的最小主应力极小值，即破坏极小值σ_3c，计算方法如下：σ_3c=(σ₁-R_c)／tgθ²，其中，σ₁是最大主应力，R_c是该边坡的岩体力学参数值中的抗压强度，θ=π／4+φ／2，φ是该边坡的岩体力学参数值中的内摩擦角；其中，所述的导致质点处边坡被破坏的最小主应力极小值即破坏极小值σ_3c，一个质点处的边坡是否被破坏取决于最大主应力σ₁和最小主应力σ₃之间的差值，差值越大，则越容易导致破坏，因此在最大主应力σ₁的值不变的情况下，最小主应力σ₃越小，则差值越大，越容易导致该质点处的边坡被破坏，因此破坏极小值σ_3c就是指在不发生破坏的情况下最小主应力σ₃能达到的最小值。

步骤四、利用计算得到的σ_3c，计算边坡中每一个质点的岩体抗剪强度τ_c与坡体内部剪应力τ的比值即每一个质点的安全系数K，计算方法如下：

K=σ1-σ3cσ1-σ3;]]>

步骤五、将所有安全系数K小于国家规范规定的安全系数设计值的质点作为需要进行边坡锚固的布局点。

优选的是，所述的边坡锚固布局方法，所述步骤一中采集边坡上岩体的圆柱形样品时，可以采集3组样品，每组中的样品数量为5个。