[发明专利]岩质边坡预应力锚杆加固参数的优化测定方法

权利要求书

1.一种岩质边坡预应力锚杆加固参数的优化测定方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，确定待加固边坡基本物理力学参数：根据现行《岩土工程勘查规范》(GB50021-2001)对岩质边坡进行岩土工程勘查与现场原位试验，获取边坡坡体的岩块内摩擦角标准值岩体重度γ、粘聚力c、岩质边坡坡角β、坡高H；运用测绘方法绘制出边坡剖面图，同时在边坡坡体上取多个点，分别通过岩石饱和单轴抗压强度试验和锚杆极限抗拔试验测出岩体单轴抗压强度值Rc和岩锚极限粘结强度值q_r并绘制q_r、Rc关系曲线；

步骤二，确定岩体边坡稳定性系数F_s：岩体等效内摩擦角Ψ_d由岩块内摩擦角标准值按岩体裂隙发育程度乘以边坡岩体内摩擦角折减系数确定；根据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330—2002)确定岩体边坡平面破坏潜在滑移面倾角为根据平面滑动法确定岩体边坡稳定性系数F_s为：

式中：Ψ_d为岩体等效内摩擦角，θ为岩体边坡平面破坏潜在滑移面倾角；

步骤三，确定岩体边坡稳定性修正系数△F_s：

边坡稳定性修正系数△F_s为边坡安全系数K与边坡整体稳定性系数F_s的差值，即：

△F_s＝K-F_s

式中：△F_s为边坡稳定性修正系数，K为边坡安全系数，K取值根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)中表5.3.1；

步骤四，确定锚杆布设及锚杆加固抗滑力值△F_ri：

1)边坡锚杆布设间距的确定：根据现行《建筑边坡工程技术规范》(GB50030-2013)中10.3的规定确定锚杆布设情况，锚杆采用行列式排列；锚杆水平间距不小于1.5m；锚杆竖向间距不小于2.0m，设滑坡体的宽度为L_b,预应力锚杆横向间距为b，其中b为滑坡体两端第一根锚杆位置距滑坡体边缘，则每排锚杆数量n_H为：

根据《建筑边坡工程技术规范》(GB50030-2013)，第一排锚杆距坡顶距离在1.5m～2.0m处，设锚杆竖向间距为h_m，边坡高为H，第一排锚杆距离坡顶距离为h₁，则锚杆排数n_v为：

2)单根锚杆所承担的稳定性修正系数△F_sri的确定：

对岩体边坡坡体进行垂直条分，假设单根锚杆的有效作用范围取本锚杆与相邻锚杆之间范围的均分之和，所以锚杆承担岩体产生的下滑力是有效作用范围内潜在滑移面上方的岩体重力所产生的，则各单根锚杆所承担的稳定性修正系数的比例可以根据所承担的岩体重力的比重进行划分：

式中：G_ri为第r排i根锚杆所承担的岩体重力，r≤n_v，i≤n_H；

3)岩体边坡各锚杆所需加固抗滑力值的确定：

△F_ri＝△F_sri×G_risinθ

式中：△F_ri为第r排i根锚杆所施加的加固抗滑力值；

步骤五，确定岩体边坡预应力锚杆最优入射角α′：

对于平面破坏型的滑坡，岩体边坡破裂面的倾角相同，所以岩体中打入的锚杆入射角度α相同，加固预应力值△f_ri：

对上式中的α求导得:

式中：Ψ_d为岩体等效内摩擦角；θ为岩体边坡破裂面的倾角；α为锚杆入射角；

根据《岩土锚固与喷射混凝土支护工程技术规范》(GB50086-2015)第4.6.5条规定，边坡锚杆加固入射角度宜避开与水平面成-10°～+10°，所以边坡锚杆加固最优入射角度的确定如下：

(1)当Ψ_d-θ≥10°时，边坡锚杆加固最优入射角度为α′＝Ψ_d-θ；

(2)当Ψ_d-θ＜10°时，边坡锚杆加固最优入射角度为α′＝10°；

步骤六，确定岩锚极限粘结强度q_r与其单轴抗压强度Rc定量关系；

步骤七，确定预应力锚杆最优锚固长度△l_ri；

步骤八，确定预应力锚杆最优设计总长度l_ri。