一、锚杆(索)的类型、锚固原理及应用条件
用于锚固边坡的金属材料有两种:锚杆和锚索。锚杆有四种类型:坑弯型、预拉伸型、剪切型和拉伸型。常用于抗剪螺栓。
锚杆(索)锚固的原理是在稳定的岩体中,锚杆周围的岩石相互挤压,锚杆与岩石连成一体,形成挤压带(如图1),阻止了岩体的变形破坏,改变了边坡内部岩体的应力状态,从而提高了边坡不稳定部分的整体性和稳定性。
锚(索)的使用条件见表1。
表1锚杆(索)的应用条件
(1)滑体剩余滑动力的计算
首先计算潜在滑动体的稳定性,得到抗滑力和滑动力,然后通过公式1计算滑动体的剩余滑动力。
(1)
式中,Es——为滑动体的剩余滑动力,×104n;
K——根据工程要求的边坡稳定系数;
Wi——第I个滑块的重量,×104n;
Ai——第I个滑块与水平面的夹角,();
Ci——第I个滑块的粘聚力,×0.01 MPa;
——第I个滑块的内摩擦角,();
Li——第I个滑块的面积,m2。
(2)作用在锚杆(索)上的剪力和抗拔力的计算
根据图2,Es力分解为垂直作用在锚杆(索)上的剪力和沿锚固方向作用在锚杆(索)上的抗拔力。计算公式如下:
(2、3)
式中——作用在锚杆上的剪力,×104n;
——作用在锚杆上的抗拔力,×104n;
——锚杆与水平面的夹角或锚杆的安装角度一般取= 5°。
(3)锚(索)规格的确定及其数量的计算
锚杆(索)规格的确定:原则是以最少数量的锚杆(索)获得最大的锚固力。一般选用22号钢筋或32号16Mn钢筋。计算钢筋数量的公式为:
(4)
其中n是螺纹钢筋的根数;
A——钢筋的有效截面积,cm2;
[]——钢筋的容许剪应力,×0.1 MPa;
[ ]=(0.5~0.8)[ ]
[] ——螺纹钢筋的容许拉应力,× 0.1mpa
(4)锚杆锚固位置的确定和布置
锚的位置取决于锚的间距。合理的间距应使加固岩体形成连续的压缩区(图1b),其宽度约为锚杆长度的1/3 ~ 1/4,锚杆的布置取决于加固岩体的范围和地质条件。锚杆加固边坡布置见图3。
(5)钻孔深度和锚(索)长度的计算
锚的钻孔深度由锚的总长度决定。锚杆总长度L包括锚头、张拉段(传力段)和锚固段。锚头长度L1一般为0.5m;抗拉长度L2是从坡口到潜在滑动面的距离;对于钻孔砂浆锚杆,根据锚杆的抗拔能力FT和孔壁上钢筋砂浆与岩层间的有效粘结应力e⊿,计算锚杆截面长度L3。当按公式5计算的L3值很小时,根据一般经验可选用锚杆L3 = 2 ~ 2.5m和锚杆L3 = 3 ~ 5m。锚固长度L3的计算公式为:
(5)
式中L3——锚杆(索)锚固段长度,m;
D——钻孔直径,毫米(mm);
钢筋砂浆与井壁岩石之间的E⊿——有效粘结应力(可实测得到),× 0.1mpa
(6)锚索加固后的边坡稳定性验算
锚杆(索)加固后边坡的稳定性可按公式1或3进行验算。锚杆与滑坡的力学关系见图4。
对于钻孔砂浆锚
(6)
(7)
对于钻孔预应力锚杆
(8)
(9)
式中p——锚杆对滑动体提供的总抗滑力,×104N。
三。计算实例(海南铁矿)
(一)边坡加固的条件
H = 48m走向长度为60m;=37 ;⊿=5 ;c = 2.1×0.01 MPa;=34 ;= 2.6×104n/m3;=45 ;
(2)锚杆的设计与计算
抗滑力和滑动力的计算见表2,其他计算见表3。
2面滑体的抗滑力和滑动力
计算参数
计算结果相当于下一篇:乙酸正丙酯(异丙基黄原酸钠)