[发明专利]带有预警耗能减震控制系统的边坡锚固结构及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种带有预警耗能减震控制系统的边坡锚固结构，主要用于高陡边坡的监测、预警和提高地震作用下锚固边坡的安全性，属于岩土锚固防灾减灾领域。

背景技术

影响边坡稳定性的因素有很多，主要有人类工程活动、降雨和地震等；特别是地震或爆破等动力作用诱发的山体滑坡越来越频繁，给人类的生命财产带来巨大威胁。为了减轻地震诱发的边坡失稳，人们通过抗震设防措施来抵御灾害造成的破坏，目前主要采用增加支护结构刚度的被动抗震方法，但这种方法的局限性已不能满足高标准的抗震安全性和适用性能要求。针对现有锚喷支护结构抗震性能差的缺点，专利号：201310666447.8提出一种半主动变刚度耗能减震控制锚杆，此控制锚杆将减震控制思想应用于边坡加固设计中，构造出一种边坡智能减震控制系统，该体系将耗能减震与控制功能于一体的变刚度控制锚杆，实现了边坡锚固隔震减震设计及控制，该控制锚杆不但使外框架不被破坏，而且使锚固边坡的地震响应减小，而且具有Fail-safe特征，当控制器失效时就变为被动隔震及耗能装置，同样具有良好的减震性能。监测预警作为减缓地质灾害风险的措施之一，在滑坡灾害防治中得到广泛的应用，通过山体滑坡监测，可以了解和掌握滑坡体的演变过程，及时捕捉滑坡灾害的特征信息，以便在山体滑坡形成次生灾害前及时发出警报，以免造成巨大的生命财产损失。目前山体滑坡的预警方式主要有：一是采用人工巡回检查的方式对山体进行实地排查，该方式的缺陷在于，投入劳动力多，且不能24小时自动监控。二是采用现代网络、通讯技术和量测系统相结合的预警系统，该系统监测较为准确，但需要先解决供电问题，且通过卫星定位检测山体滑坡的设备成本极高。介于上述控制锚杆的支护结构不具有预警系统，预警系统不能够耗能减震控制。所以，寻找同时具备预警系统和耗能减震的智能支护结构来减轻滑坡灾害已成目前研究的重点。为此，本发明在现有预警技术和减震控制的基础上，结合两种技术的优点，形成一种既能预警又能耗能减震的支护结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够监测、预警和耗能减震控制的智能化边坡锚固结构。

本发明是带有预警耗能减震控制系统的边坡锚固结构及施工方法，其结构包括框架1与锚杆6和控制锚管16通过锚具14锚固，通讯线10将框架1上的位移传感器11和控制锚管16的电液伺服阀25与单片机9连接，形成减震控制锚固结构，在单片机9内安装预警程序，并与报警器13连接，在框架1与不稳定土体30之间增设隔震层7，锚杆6与控制锚管16间隔布置穿过框架1，通讯线10将电源系统8与单片机9连接，单片机9还通过通讯线10分别与放大器12、位移传感器11和电液伺服阀25连接。

带有预警耗能减震控制系统的边坡锚固结构的施工方法，其步骤为：

（1）放线定位：根据工程设计要求，用测量工具进行定位；

（2）制作锚杆6和中空锚管17：根据设计要求，在锚杆6和中空锚管17的前段车削螺纹，并在中空锚管17的后段钻出浆孔；

（3）钻孔：用钻机在边坡岩土体上钻孔，分别将锚杆6和中空锚管17安置于相应的孔中；

（4）注浆：分别在锚杆6相应的孔和在中空锚管17内压力注入水泥砂浆29；锚杆6周围的水泥砂浆29将锚杆6锚固在稳定土体31中；中空锚管17内的水泥砂浆29从出浆孔渗出，使得中空锚管17锚固在稳定土体31中；

（5）在坡面上铺设隔震层7，并使锚杆6和中空锚管17穿过隔震层7；

（6）在隔震层7外挂钢筋网并喷射水泥砂浆29，形成面板4；

（7）浇注横梁2和立柱3：在第一根立柱3和第一排横梁1的设计位置处支模，在支模而成的槽内绑扎横梁2、立柱3的钢筋骨架并浇筑混凝土；

（8）待横梁2、立柱3的混凝土强度达到85%以上时对锚杆6进行预应力张拉，用锚具14将锚杆6紧固连接的锚头锁死，然后做用于保护锚头和锚具14的混凝土喷层；

（9）按照此步骤施工下一个工作面的锚杆6和横梁2、立柱3，并完成各层锚杆6的预应力张拉与锚固；

（10）在立柱3的底端对应位置处制作基础桩5：在开设的桩孔内放入钢筋笼，将立柱3的底端外伸钢筋和基础桩5内钢筋焊接连接，浇注基础桩5；

（11）施作控制锚管16：将垫板15和锚固弹簧19套在中空锚管17上，之后用锚具14将中空锚管17锚固在框架1上，并施加预应力；

（a）组装变刚度装置18：在嵌套双出杆活塞22的液压缸21内充填油液23，用旁通管路24连接液压缸21和电液伺服阀25，排气调试，充满油液23；