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专利号: 2018107706803
申请人: 青岛理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 水利工程;基础;疏浚
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

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;步骤二,确定岩体边坡稳定性系数Fs;步骤三,确定岩体边坡稳定性修正系数△FS;步骤四,确定锚杆布设及锚杆加固抗滑力值△Fri;步骤五,确定岩体边坡预应力锚杆最优入射角α′;步骤六,确定岩锚极限粘结强度qr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△lri;步骤八,确定预应力锚杆最优设计总长度lri。

2.根据权利要求1所述的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,确定待加固边坡基本物理力学参数的方法如下: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qr并绘制qr、Rc关系曲线。

3.根据权利要求2所述的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,确定岩体边坡稳定性系数Fs的方法如下:岩体等效内摩擦角Ψd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Fs为:式中:Ψd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。

4.根据权利要求3所述的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,确定岩体边坡稳定性修正系数△FS的方法如下:边坡稳定性修正系数△FS为边坡安全系数K与边坡整体稳定性系数Fs的差值,即:△FS=K-FS

式中:△FS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。

5.根据权利要求4所述的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,确定锚杆布设及锚杆加固抗滑力值的方法如下:

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,锚杆宜采用行列式排列;锚杆水平间距不宜小于1.5m;锚杆竖向间距不宜小于2.0m,设滑坡体的宽度为Lb,预应力锚杆横向间距为b(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nH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一般在1.5m~

2.0m处,设锚杆竖向间距为hm,边坡高为H,第一排锚杆距离坡顶距离为h1,则锚杆排数nv为:

2)单根锚杆所承担的稳定性修正系数△Fsri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:Gri为第r排i根锚杆所承担的岩体重力,r≤nv,i≤nH。

3)岩体边坡各锚杆所需加固抗滑力值的确定:

△Fri=△Fsri×Gri sinθ

式中:△Fri为第r排i根锚杆所施加的加固抗滑力值。

6.根据权利要求5所述的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,确定岩体边坡预应力锚杆最优入射角的方法如下: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△fri:对上式中的α求导得:

式中:Ψd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Ψd-θ≥10°时,边坡锚杆加固最优入射角度为α′=Ψd-θ;

(2)当Ψd-θ<10°时,边坡锚杆加固最优入射角度为α′=10°。

7.根据权利要求2所述的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,确定岩锚极限粘结强度与其单轴抗压强度定量关系的方法如下:岩锚极限粘结强度与岩石单轴抗压强度的关系曲线符合ln函数曲线,因此,假设岩锚极限粘结强度qr与岩石单轴抗压强度Rc的函数关系为:qr=aln Rc+b

式中a、b的值运用最小二乘法拟合求得。

8.根据权利要求6和7所述的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,确定预应力锚杆最优锚固长度△lri的方法如下:根据《岩土锚固与喷射混凝土支护工程技术规范》(GB50086-2015)第4.6.10条的锚固力的计算公式,可确定各锚杆优化锚固体长度△lri:式中:△lri为第r排i根锚杆优化锚固体长度(m);D为锚杆锚固体直径(mm);qr锚固体表面与周围岩体之间的极限粘结强度(MPa);△fri为第r排i根锚杆加固预应力值(kN);K′为锚固体与周围岩体间的粘结抗拔安全系数,按表3取值;n为钢筋或钢绞线的根数;ξ为界面的粘结强度降低系数,取0.70-0.85;ψ为锚固长度对粘结强度的影响系数。

9.根据权利要求1所述的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,确定预应力锚杆最优设计总长度的方法如下:

1)确定各锚杆施工处岩体边坡坡面到锚杆与潜在滑移面交点之间的距离作为锚杆自由段长度△Lri:

2)确定锚杆的最优设计总长度lri:

lri=△Lri+△lri

式中:lri为第r排i根锚杆的设计总长度;△Lri—第r排i根锚杆自由段长度;α′为锚杆的最优入射角;β为岩体边坡的坡角;θ为岩体边坡平面破坏潜在滑移面倾角;hri第r排i根锚杆与岩体坡面交点处的坡高。