[發明專利]多層邊坡錨桿支護長度設計方法

有效

• 申請號: 201610188069.0
• 申請日: 2016-03-29
• 公開（公告）號: CN105804073B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 李亮;褚雪松
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: E02D5/74
• 分類號: E02D5/74
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司37212
• 代理人: 鞏同海

技術領域

本發明涉及多層邊坡錨桿支護長度設計方法，屬于邊坡或斜坡的穩定技術領域。

背景技術

我國巖土工程中邊坡種類繁多，除一少部分為均質簡單邊坡外，大部分邊坡由于受復雜地質歷史作用而呈現出多層現象，多層復雜邊坡的穩定性評價以及支護方法給巖土工程技術人員提出了較高的要求。由于設計不當或者支護長度設計方法不合理導致的多層邊坡滑坡現象時有發生。例如2015年12月20日深圳市光明新區發生的余泥渣土受納場滑坡，造成上百人失聯、遇難，給人民生命以及社會安全帶來巨大威脅。有鑒于此，如何合理地進行多層邊坡的支護設計，尤其是合理地確定錨桿的支護長度至關重要。

目前多層邊坡支護設計時，主要基于有限元或者有限差分強度折減法或者極限平衡方法的確定性分析，找到臨界滑動面對應的位置，從而確定錨桿支護的長度。另外，為保守設計，一般沿邊坡高度方向每隔一定距離設計一排錨桿，這就存在著過度設計問題，不僅浪費材料，而且有時并不能起到一定的支護效果。在多層邊坡最危險滑動面位置的確定以及邊坡錨桿支護長度的合理設計方面，缺少一種系統合理的設計方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有邊坡錨桿支護長度設計方面存在的上述缺陷，提出了一種多層邊坡錨桿支護長度設計方法，在系統地獲得危險滑動面的基礎上，通過量化各危險滑動面在滑坡風險中的比重，進而科學合理地設計錨桿支護長度，最終實現多層邊坡錨桿支護優化設計。

本發明是采用以下的技術方案實現的：一種多層邊坡錨桿支護長度設計方法，包括如下步驟：

步驟一：基于現場勘探確定邊坡的分層情況，分層情況包括分層厚度D_i，i＝1，2，……，n，n為分層個數。

步驟二：在邊坡的每一分層內，以相同間隔將原有分層細化為一定數量的小分層n_i，n_i＝D_i/0.5。

步驟三：基于圓弧滑動假設，在可能的邊坡滑出、滑入點范圍之內，利用均勻隨機數產生可行的滑動圓弧區域，滑動與未滑動土體之間的分界面，稱之為滑動面，記為Si。

步驟四：針對可行滑動面中的每一個滑動面，利用極限平衡方法中簡化Bishop法計算其的安全系數和可靠性指標值。

步驟五：危險滑動面的獲取，包括如下步驟：

第一步：從可靠性指標值中，選擇可靠性指標值最小的那個滑動面作為第一個危險滑動面S₁，并計算S₁滑動面的失效樣本個數N₁，并把N₁個失效樣本從總樣本中剔除，計算其他滑動面與S₁之間的相關系數ρ_i1，并剔除掉相關系數高于0.9的滑動面。

第二步：從剩余的滑動面中挑選可靠性指標值最小作為第二個危險滑動面，記為S₂，計算S₂滑動面的失效樣本個數，記為N₂。

第三步，如此重復第二步，直至滑動面均被檢查完畢，所有的危險滑動面記為S₁，S₂，……，Sp，其中，p為危險滑動面總個數。

步驟六：顯示所有的危險滑動面位置，并計算每個滑動面的失效樣本N_i與所有失效樣本之和的比值δ_i。

步驟七：根據δ_i的高低進行排序，結合危險滑動面的具體位置與錨桿角度確定支護長度。

步驟一中，在室內土工試驗基礎上確定每層材料的容重γ_i、內摩擦角以及粘聚力c_i的平均值μ_γi、μ_ci與標準差σ_γi、σ_ci；記變量其中m＝3n。

步驟二中，相同間隔優選為0.5m。

步驟三中，均勻隨機數產生可行的滑動圓弧區域優選為10000個，滑動面S_i中，i＝1，2，……，10000。

步驟三中，圓弧滑動假設的步驟包括：

(1)假設圓弧滑動面確定圓心和半徑；

(2)把滑動土體分成若干條；

(3)建立土條的靜力平衡方程求解。