[发明专利]一种适于非煤露天矿边坡滑坡治理的组合加固方法

权利要求书

1.一种适于非煤露天矿边坡滑坡治理的组合加固方法，清理需要加固的露天矿边坡表面的浮石，在需要加固的露天矿边坡上布设钻孔，采用预应力锚索、锚杆框架梁加固措施，所述的框架梁是由框架梁横梁(3)、框架梁纵梁(4)相互十字交叉组合构成，其特征在于：将2-5排锚索(1)、一排锚杆(2)、一排钢轨桩(5)穿过滑坡体(10)、推测结构面(6)并安插在基岩(11)的钻孔内并进行注浆粘结；所述的钢轨桩(5)布设在边坡底部滑面出口处，所述的锚索(1)安插于边坡的中上部，所述的锚杆(2)安插于边坡的下部，锚杆(2)位于钢轨桩(5)与最下一排锚索(1)之间；所述的锚索(1)、锚杆(2)、钢轨桩(5)的外锚端分别与框架梁横梁(3)、框架梁纵梁(4)的十字交叉部位连接，从而形成非煤露天矿边坡滑坡治理的桩-锚-梁一体化锚固体系。

2.如权利要求1所述的一种适于非煤露天矿边坡滑坡治理的组合加固方法，其特征在于采用以下步骤进行优化决策分析：

1)根据边坡滑坡体(10)的地质条件，确定推测结构面(6)的产状、形态以及延展尺寸，判断推测结构面(6)贯通性；以贯通性为依据，采用相应的计算理论，计算滑坡体剩余下滑力，确定规范允许的安全系数F_S下平衡剩余下滑力的总抗滑力F_抗；

2)考虑边坡滑坡体(10)、基岩(11)的岩土体性状、锚固体系受力特征及施工条件，以安全可靠、经济实用以及施工时效性为指导原则，采用锚索(1)、锚杆(2)、框架梁横梁(3)、框架梁纵梁(4)、钢轨桩(5)提供总抗滑力F_抗，根据加固治理范围，选择不同桩-锚-梁组合形式，计算所需工程量；

3)综合考虑锚固效果的各影响因素，并进行敏感性分析，确定敏感性较强的影响因素；

所述锚固效果的影响因素包括：锚索锚固角θ_锚(7)、锚索锚固长 度L_锚、锚索间距D_间、锚索排距D_排、钢轨桩锚固角θ_钢(9)、钢轨桩长度L_钢、锚杆长度L_锚、锚杆角度、钢轨桩与锚杆排距；

4)对不同桩-锚-梁组合形式下，锚索锚固角θ_锚(7)、锚索锚固长度L_锚、锚索间距D_间、锚索排距D_排、钢轨桩长度L_钢、锚杆角度进行最优化决策分析，以满足稳定性为要求，经济最优为目标，设计函数关系式以及约束条件；

设决策变量集为X，由变量X₁，X₂…X_N组成，F(X₁，X₂…X_N)为目标函数，所述的目标函数为经济成本函数，以经济最优为目标，建立数学模型：

式中：s.t.—约束条件；

F_抗—总抗滑力，KN；F_S—规范允许的安全系数；F_余—滑坡剩余推力，KN；

θ_锚—锚索锚固角(7)，°；其约束范围在最大锚固力角度φ-α和经济最优角度π/4+φ/2-α之间，其中：φ为推测结构面(6)内摩擦角，°；α为推测结构面倾角(8)，°；

L_锚—锚索锚固长度，m；其约束范围在数值模拟优化长度L₁(m)与设计计算长度L₂(m)之间；

D_间—锚索间距，m；其取锚索作用的扰动半径D₁(m)、群锚加固内锚固段应力叠加的合理间距D₂(m)、数值模拟优化设计间距D₃(m) 最大者；

D_排—锚索排距，m；其约束范围在群锚加固内锚固段应力叠加的合理间距D₂(m)与治理范围空间允许设计间距D₄(m)之间；

θ_钢—钢轨桩锚固角(9)，°；钢轨桩(5)为框架梁纵梁(4)的基础，考虑其功能及受力特征，其约束范围在0°角与π/2-α角度之间；

L_钢—钢轨桩长度，m；其约束范围在边坡坡面到推测结构面(6)距离L₃(m)与计算设计长度L₄(m)之间；

4)按照上述数学模型，利用MATLAB编制相关程序，求出的“最优解”，得出本发明一种适用于露天矿边坡滑坡治理的桩-锚-梁优化组合加固方法最佳支护参数组合。