邊坡巖土局部安全隱患區膨脹型支撐治理方法
2023-07-26 12:20:56 4
專利名稱：邊坡巖土局部安全隱患區膨脹型支撐治理方法
技術領域：
本發明涉及一種巖土邊坡災害防治技術，尤其涉及一種邊坡巖土局部安全隱患區膨脹型 支撐治理方法。
背景技術：
我國山地丘陵佔國土總面積2/3以上，隨著我國高等級公路的快速修建和山區城鎮建設 高速發展，巖土高邊坡數量R益增多、高度越來越大、坡度越來越陡，地質安全問題R漸突 出，參見圖1、 2，兩種典型邊坡災害隱患的地貌特徵。造成的一些重大災害事例，如2007 年11月20R，湖北省巴東縣高陽寨的國道3I8線K1405邊坡發生巨型崩塌災害， 一輛車牌 號為鄂Q20684的客車被崩塌體掩埋，車內31人全部遇難，該崩塌災害源位於路面以上34m 處，崩塌體沿陡崖走向的長度約35m，高約24m，厚5m左右，總體積4512m3，墜落在路面 的殘餘塊體體積500n^左右，危巖體由灰巖組成；2001年5月1日發生在重慶市武隆縣城北 高切坡跨塌(高切坡垂直高度46.8m，前緣寬55.2m，後緣寬度25 30m，體積約1.6萬m3) 事件，使一幢9層居民樓房瞬間被摧毀掩埋，造成79人死亡、4人受傷，震驚中外。初歩統 計表明，重慶市近10年來公路沿線已形成的高邊坡累計長度已達300km左右，威脅著500 多公裡公路交通運輸安全。顯然，有效治理高邊坡，具有必要性、緊迫性。
巖土高邊坡防治工作中，山於高邊坡不同部位的巖土安全性態存在顯著差異，控制邊坡 安全性態的關鍵是邊坡內巖土局部安全隱患區。因此，在目前我國財力有限的條件下，實施 高邊坡巖土局部安全隱患區的有效治理，具有重要的現實意義和經濟意義。
迄今，國內外在邊坡研究及防治方面取得了重要的科技進展，國家標準《建築邊坡工程 技術規範》(GB50330-2002)對高度小於20m的巖土邊坡的有效防治提出了成套技術方法， 但是，對於高度超過20m的巖土邊坡，該規範明確提出"需要進行專題論證"，並且，對邊 坡巖土局部安全隱患區的治理問題未給出任何防治措施建議。
發明內容
本發明提出了一種邊坡巖土局部安全隱患區膨脹型支撐治理方法在界定的邊坡巖土的 安全隱患區，植入多排軸向平行的膨脹型素混凝士錨杆。
膨脹形素混凝土錨杆的直徑d取值範圍為15 20cm，膨脹型素混凝土錨杆的膨脹率 r = 30 35%，膨脹型素混凝土錨杆膨脹後直徑i)-(l + r)t/，膨脹型素混凝土錨杆的長度 / = 3 。
按梅花樁形式布設膨脹型素混凝土錨杆，各膨脹型素混凝土錨杆的間距為a^:
4& 4早32《
式中，a為沿邊坡走向方向相鄰膨脹型素混凝土錨杆的中心間距(m); b為沿邊坡高度方向相鄰膨脹型素混凝土錨杆的中心間距(m);
其中，P為局部安全隱患區所需支承力，P-c^^-a,為局部巖土安全隱患區頂部受到的最大壓應力(kPa); y為邊坡巖土介質平均容重(^V/m3); zo為坡頂距離巖土安全隱患區頂部的垂直高度(m); B為邊坡巖土安全隱患區沿坡高方向的高度(m);
￡"為治理前安全隱患區土體的壓縮模量(kPa); ￡:±為治理後安全隱患區土體的壓縮模量(kPa);《w為膨脹型素混凝土錨杆的彈性模量(kPa);
A為巖土安全隱患區土體的初始孔隙比；^為巖土局部安全隱患區實施膨脹型支撐治理后土體的孔隙比；
根據下式計算e2:
—4虹e, — ;r(l + e,)CD — tf)"—4見+ ;r(l + e')(d)
式中B為巖土安全隱患區沿坡高方向的高度(m); L為巖土安全隱患區沿邊坡走向方向的長度(m); d為膨脹形素混凝土錨杆的直徑(m)。
根據axb的計算結果，分別確定a、 b的取值， 一般a、 b取等間距，即取a=b;
若a、 b大於1.5m時，取1.5m，若a、 b小於0.5m時，減小膨脹型素混凝土錨杆膨脹前直徑d，重新計算w6。
植入安全隱患區所需的膨脹型素混凝土錨杆的排數n和列數m:
其屮，[]為取整符號；a為沿邊坡走向方向相鄰膨脹型素混凝土錨杆的中心間距(m); b
為沿邊坡高度方向相鄰膨脹型素混凝土錨杆的中心間距(m); B為巖土安全隱患區沿坡高方向的高度(m); L為巖土安全隱患區沿邊坡走向方向的長度(m)。
植入膨脹型素混凝土錨杆的方法如下-
1)人工清除邊坡巖土安全隱患區的表面浮土；2) 在邊坡巖土的安全隱患區，按設計的錨杆位置、間距布設錨杆孔；
3) 在錨杆孔位置按設計要求鑽孔，清孔；
4) 配製膨脹型稀釋混凝土，注入鑽孔內，直到孔口有混凝土漿液溢出為止。
植入時，各個錨杆孔沿孔軸方向平行，且錨杆孔孔軸方向與十.表垂直，孔深3 5m，孔徑15 20cm;膨脹型稀釋混凝土注入鑽孔時，確保錨杆漿體飽滿。膨脹型稀釋混凝土中混凝土膨脹劑摻量為13 16%,膨脹型稀釋混凝土的膨脹率.r = 30 ~ 35% 。
本發明的有益技術效果是通過布設膨脹型素混凝土錨樸，發揮錨樸的側向膨脹作用，擠壓隱患區巖土體，提高該區域內巖土體的整體強度，實現邊坡巖土局部隱患區的有效支撐。
圖1、 2，邊坡災害中的兩種典型地貌特徵照片泥巖高切坡(圖1)，殘坡積物高切坡(圖
2);
圖3,邊坡巖土局部安全隱患區示意圖4，安全隱患區膨脹型素混凝土錨杆布覽斷面圖5，安全隱患區膨脹型素混凝土錨杆布置平面圖；圖6，膨脹型素混凝土錨杆布置尺寸圖；圖7，膨脹型素混凝土錨杆立體圖中，膨脹型素混凝土錨杆l、安全隱患區2， B為巖土安全隱患區沿坡高方向的高度；L,為巖土安全隱患區沼邊坡走向方向的長度；a為沿邊坡走向方向相鄰膨脹型素混凝土錨杆的中心問距；b為沿邊坡高度方向相鄰膨脹型素混凝土錨杆的中心問距；d為膨脹前膨脹型素混凝土錨杆直徑；D為膨脹型素混凝土錨杆膨脹後.M徑；
具體實施例方式
參見圖3，邊坡巖土安全隱患區2是指在巖土邊坡形成以後，由於失去側向支撐，邊坡
內應力調整形成的超過巖土介質容許承載力的高壓應力區，該區域的巖土介質易於產生流變破壞和外營力侵蝕破壞，進而危及整個邊坡的安全性。
本發明的工作原理如下
採用本發明的方法對邊坡巖土局部安全隱患區2進行治理後，參見圖4，膨脹型素混凝十錨杆l主要沿側向(錨杆徑向)膨脹，進而擠密巖十局部安全隱患區2巖土介質，使其孔隙比由治理前的e,減小到治理後的q ;擠密後的邊坡巖土安全隱患區2，巖土介質成為巖土-素混凝土樁複合體，其物理力學性能能得到顯著提高，滿足承載其上部巖土最大壓應力需求，實現邊坡巖土局部安全隱患區2膨脹型支撐治理目標。
施工之前先進行各項參數設計，參數設計歩驟如下
i)通過數值模擬及現場監測方法明確界定r邊坡巖土局部安全隱患區2的範圍，並且巖土安全隱患區2上部巖土體的平均容重y及最大壓應力a^ 、巖土安全隱患區2 土體初始孔隙比^和壓縮模量&±、素混凝土材料的彈性模量E^等參數均為已知值。
2) 擬定膨脹型素混凝土錨杆1膨脹前直徑d取15 20cm，膨脹型素混凝土錨杆1長度3~5m (也即鑽孔時孔深)，澆注錨杆的混凝土材料採用C20標號的水泥，根據混凝土材料的標準配合比，添加13 16%的膨脹劑，故取膨脹率^ = 30~35%，則有膨脹型素混凝土錨杆l膨脹後直徑D，
D = (l + f)d
3) 量測邊坡巖土安全隱患區2的幾何尺寸B和L，量測巖土安全隱患區2上部巖土體的垂直高度z。，由卜式計算巖土安全隱患區2布設膨脹型素混凝土錨杆1后土體的孔隙比62 ，
—祖e, -7"l + e。(U)& —祖+ a'(l + e,)(Z)-d)
其中，B為巖土安全隱患區2沿坡高方向的高度；L為巖土安全隱患區2沿邊坡走向方向的長度。
4) 計算膨脹型素混凝土錨杆1的間距a和b，計算式為
《i +#22 +4^,3
《=——r〖2 =
… A :
￡:±為治理後安全隱患區2 土體的壓縮模量(kPa);
根據aXb的計算結果，可分別確定a、 b的取值， 一般取等間距即a=b;當a=b且大於1.5m時，取1.5m;當a=b且小於0.5m時，減小膨脹型素混凝土錨杆1膨脹前直徑d，重新計算ax/，。
植入安全隱患區所需的膨脹型素混凝土錨杆的排數n和列數m由下式確定—a —
其中，[為取整符號;a為沿邊坡走向方向相鄰膨脹型素混凝土錨杆的中心間距(m); b
為沿邊坡高度方向相鄰膨脹型素混凝土錨杆的中心間距(m); B為巖土安全隱患區沿坡高方向的高度(m); L為巖土安全隱患區沿邊坡走向方向的長度(m)。參數設計完畢即可施工，參見圖5、 6，具休施工步驟如下
1) 人工清除邊坡巖土安全隱患區2的表面浮土；
2) 在邊坡巖士的安全隱患區2，按梅花樁形式布設多個錨杆孔；
3) 在錨杆孔位置按設計要求鑽孔，清孔；
4) 配製膨脹型稀釋混凝土，注入鑽孔內，直到孔口有混凝土漿液溢出為止(混凝土漿液凝固後即為膨脹型素混凝土錨杆1);確保膨脹型素混凝土錨杆1漿體飽滿。
權利要求
1、一種邊坡巖土局部安全隱患區膨脹型支撐治理方法，其特徵在於在界定的邊坡巖土的安全隱患區(2)，植入多排軸向平行的膨脹型素混凝土錨杆(1)。
2、 根據權利要求1所述的邊坡巖土局部安全隱患區膨脹形支撐治理方法，其特徵在於膨脹型素混凝土錨杆(1)的直徑d取值範圍為15~20cm，膨脹型素混凝土錨杆(1)的膨脹 率r = 30 35% ，膨脹型素混凝土錨杆(1 )膨脹後直徑Z) = (1 + 。d ，膨脹型素混凝土錨杆(1 ) 的長度/ = 3~5附。
3、 根據權利要求1所述的邊坡巖土局部安全隱患區膨脹型支撐治理方法，其特徵在於按梅花樁形式布設膨脹型素混凝土錨杆(1)，各膨脹型素混凝土錨杆(1)的間距為W6:2人',式中，a為沿邊坡走向方向相鄰膨脹型素混凝土錨杆(1)的中心間距(m); b為沿邊坡 高度方向相鄰膨脹型素混凝土錨杆(1)的中心間距(m):其中，P為局部安全隱患區所需支承力，P = amax-pQ， 。_為局部巖土安全隱患區(2) 頂部受到的最大壓應力(kPa); y為邊坡巖土介質平均容重(A:W/W3); z。為坡頂距離巖土安 全隱患區(2)頂部的垂直高度(m); B為邊坡巖土安全隱患區(2)沿坡高方向的高度(m);五^為治理前安全隱患區(2) 土體的壓縮模量(kPa);五.:i為治理後安全隱患區(2) 土體的壓縮模量(kPa);五^為膨脹,素混凝土錨杆(1)的彈性模量(kPa);^為巖上安全隱患區(2) 土體的初始孔隙比；e2為巖土局部安全隱患區(2)實施膨脹 型支撐治理后土體的孔隙比；根據下式計算Q:_ 4fiZet —;r(l + e, )(D 二力式中B為巖土安全隱患區(2)沿坡高方向的高度(m); L為巖土安全隱患區(2)沿 邊坡走向方向的長度(m); d為膨脹形素混凝土錨杆(1)的直徑(m)。
4、根據權利要求3所述的邊坡巖土局部安全隱患區膨脹型支撐治理方法，其特徵在於根據axb的計算結果，分別確定a、 b的取值， 一般a、 b取等間距，即取a=b;若a、 b大於1.5m時，取1.5m，若a、 b小於0.5m時，減小膨脹型素混凝土錨杆(1) 膨脹甜直徑d，重新計算flx^。
5、根據權利要求1所述的邊坡巖土局部安全隱患區膨脹型支撐治理方法，其特徵在於 植入安全隱患區所需的膨脹型素混凝上錨杆(1)的排數n和列數m:w》附其中，[]為取整符號；a為沿邊坡走向方向相鄰膨脹型素混凝土錨杆(1 )的中心間距(m);b為沿邊坡高度方向相鄰膨脹型素混凝土錨杆(1)的中心間距(m); B為巖土安全隱患區(2) 沿坡高方向的高度(m); L為巖土安全隱患區(2)沿邊坡走向方向的長度(m)。
6、 根據權利要求1所述的邊坡巖土局部安全隱患區膨脹型支撐治理方法，其特徵在於植入膨脹型素混凝土錨杆(1)的方法如下1) 人工清除邊坡巖土安全隱患區(2)的表面浮土；2) 在邊坡巖土的安全隱患區(2)，按設計的錨杆位置、間距布設錨杆孔；3) 在錨杆孔位置按設計要求鑽孔，清孔；4) 配製膨脹型稀釋混凝土，注入鑽孔內，直到孔口有混凝土漿液溢出為止。
7、 根據權利要求6所述的邊坡巖土局部安全隱患區膨脹型支撐治理方法，其特徵在於各個錨杆孔沿孔軸方向平行，且錨杆孔孔軸方向與土表垂直，孔深3 5m，孔徑15 20cm-， 膨脹型稀釋混凝土注入鑽孔時，確保錨杆漿體飽滿。
8、 根據權利要求6所述的邊坡巖—L.局部安全隱患區膨脹型支撐治理方法，其特徵在於 膨脹型稀釋混凝土中混凝土膨脹劑摻量為13 ！ 6% ，膨脹型稀釋混凝土的膨脹率 r = 30 ~ 35% 。
全文摘要
本發明公開了一種邊坡巖土局部安全隱患區膨脹型支撐治理方法，在邊坡巖土的安全隱患區，植入多排軸向平行的膨脹型素混凝土錨杆；本發明的有益技術效果是通過布設膨脹型素混凝土錨杆，發揮錨杆的側向膨脹作用，擠壓隱患區巖土體，提高該區域內巖土體的整體強度，實現邊坡巖土局部隱患區的有效支撐。
文檔編號E02D17/20GK101487265SQ20091010319
公開日2009年7月22日 申請日期2009年2月16日 優先權日2009年2月16日
發明者唐紅梅, 陳洪凱 申請人:陳洪凱;唐紅梅