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护坡锚固钉(边坡锚索封锚)

护坡锚固钉(边坡锚索封锚) 锚杆(索)边坡加固

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

项目

锚杆

锚缆/绳索/缆索

与锚索相比

锚杆的灵活性差,在狭窄阶段不宜安装长锚杆。

不受此限制

如果锚杆安装不当,容易产生弯曲应力,影响其效果。

即使在复杂的应力状态下,也能自我调整以适应岩体的变形,始终处于良好状态。

适用条件

层状、断裂岩体或复杂滑动面

有资格的

边坡上有一个潜在的剪切破坏面(或滑动面),它穿过坡脚,与水平面成A角(图2);滑动面和边坡面之间的岩石是潜在的不稳定岩体。破坏面外的岩体稳定,适合锚杆(索)锚固。

二、锚杆(索)的设计计算

(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

酒吧号码

一个

2

岩石属性

零偏移(zero shift)

零偏移(zero shift)

(×104N)

85.8

748.8

( )

62

37

( )

34

34

(×0.01兆帕)

2.1

2.1

(平方米)

13

60

75.75

450.63

526.4

54.46

529.35

583.8

表3锚固计算

计算项目

参数的选择或描述

计算步骤和结果

滑动体剩余滑动力的计算

根据工程要求,取K=1.15

来自公式1:

Es=22×104N

锚杆剪力和抗拔力的计算

根据数值,取加固锚杆的水平距离S=4.0m,计算锚杆的实际承载力f′τ和f′t。

根据公式2和公式3:

= 15×104牛顿

英尺= 16×104牛顿

f′τ= S = 60×104n

f′T = FTS = 64×104牛顿

锚杆的规格选择和数量计算

采用钻孔砂浆锚杆。选择=32mm,16Mn螺纹钢筋,有效直径=30mm,A=7.07cm2,=3400(×0.1Mpa)或=0.7 =23800(×0.1Mpa)。

根据公式4:

N= =3.56,取四根锚杆的总数。

=60件

锚位的确定和布置

根据加固段边坡的地质条件,在水平标高36 ~ 84m处,每级布置一排锚杆,全部布置在坡脚(图5)。

锚杆钻孔深度和长度的计算

锚头长度L1=0.5m,张拉段平均长度(以型材上的滑动体测量)L2=12m: D = 110mm: e ⊿ = 2 (× 0.1mpa)。

根据公式5:

L3=2.3m,取L3 = 2.5m。

锚杆总长度:

L=L1+L2+L3=15m

锚杆加固后边坡稳定性的验算

根据公式7和公式8:

P=18(×104N) K=1.15

 

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