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岩石边坡锚索加固设计与施工

张伟

2000级土木工程专业岩土工程班

第一节岩石边坡工程勘探

山东省莱州市金仓矿业有限公司仓上金矿位于莱州市境内，年产黄金70000两，是我国大型露天金矿之一。矿区位于莱州市以北25公里，属过西乡管辖。矿区采场坑口地势较为平坦，标高为+3m左右。上口尺寸为1200×415m，分东西两个采场。西部采场终了设计坑底标高-118m，终了边坡最大高度-121m。目前开采水平为-154m和-142m，形成157m的包边坡，边坡台阶高度为12m，并段后为24m。台阶边坡角第四系为40°，强风化带为50°~62°，斜长角闪岩为60°~65°，花岗岩为60°~75°，上盘综合边坡角为42°52′44″~43°40′04″，下盘综合边坡角为42°33′10″~43°23′38″。

东部采场北帮地质构造复杂，断层交错，北帮西部F18断层与边坡面形成小角度相交，为逆断层。断层产状182°，∠54°~∠56°，上缓下陡，表面光滑，并充填有10mm厚的黑色断层泥。局部有断层破碎带，使部分边坡出现稳定性不足。本工程加固范围位于东部采场北帮西部的481~491线之间，该面边坡受F18和F7的影响，边坡稳定性明显不足，这两个断层形成楔体，上部为-94m汽车运输道，一旦楔体失稳，将直接影响采场的安全生产，使该矿生产瘫痪、停产。为此，莱州市金仓矿业有限公司于1998年委托鞍钢矿山研究所对仓上金矿北帮西部进行边坡稳定性分析及综合治理方案研究，并进行了边坡加固设计，加固设计范围为-106m~-118m。

第二节边坡预应力锚索治理方案设计

一、边坡治理方案

本设计主要采用预应力锚索加固方案。在加固范围内（包括F7断层以西）共分A、B、C和D四个区。A区宽30m；B区宽27.5m；C区宽20m；D区宽25m，采用5排预应力锚索防护，外设钢筋混凝土锚墩结构，并挂网喷射混凝土。

二、预应力锚索设计与计算

1、滑坡推力：单位宽度坡体重量

A：

B：

C：左10m：

右10m：

D：

2、按坡顶有裂隙破坏计算

临界张裂隙深度：

取

水位高度取

浮力：

裂隙中的净水压力：

3、锚固力计算

稳定系数取1.5

T——锚固力，kN；

——锚杆的安装角；

A段锚固力T，由下式：

得出TA=838kN

同理得出

TB=1218kN

TC1=1597kN

TC2=838kN

TD=1787kN

4、锚索截面积

选择8根ф15.24钢绞线组成锚索，每根最大抗拉力20t，锚索抗拉力8×20=160t。

5、锚固段长度

各段长度如下表：

位段置位度长

位

段

置

位

度

长

A段

B段

C左段

C右段

D段

锚固段

14

14

14

14

14

自由段

10

12

15

10

15

总长度

24

26

29

24

29

6、张拉力验算

张拉力验算考虑一定的安全储备

T0=160×75%=120t=120×9.8kN=1176kN

间排距选择@2.5×2.5m

第四节锚索施工工程监测

一、工程监测的目的

监测的主要目的是了解边坡的变形情况，可能导致滑坡的外部因素的变化，以及滑坡发生前可能会出现的征兆。对于边坡的变形情况，除了要了解重点位移监测量的量值大小，还要了解位移的变化速度和变化加速度等。对于可能导致滑坡的外部因素的变化，重点掌握降雨的强度、地震和边坡周边的自然环境变化和人类活动对边坡稳定的影响情况。对于滑坡征兆，需要及时了解诸如山体张裂缝的出现和发展、局部岩体崩塌、异常的地下水冒水现象和动物活动行为的异常表现等。及时掌握这些情况，将有助于预测滑坡发生的时间和滑坡规模，为有关部门作出决策采取避险行动提供依据。

人为的开挖或砌筑等改变了原来固有的动态平衡，使其应力重分布，找到新的平衡，在重新平衡期间可能出现不稳定趋势，需要实现的动态监测。另外，设计中考虑不到的不利因素也会使应力重分布的过程与预期不符。因此边坡监测工作的根本目的有以下四个方面：（1）对人工开挖边坡实现动态监测，监测边坡在开挖过程中因应力重分布、开挖爆破引起的卸荷裂隙变化、软弱层的蠕动等变形位移大小及其规律性，发现设计中未考虑的边坡稳定性影响因素，为分析判断边坡稳定性提供可靠依据。（2）为施工期安全施工提供保障，同时反馈指导工程方案。（3）为高边坡的支护和加固处理提供设计依据，使加固处理措施具有合理性。（4）掌握开挖后的变形规律，为边坡投入使用以后运行作安全预报。

二、监测的内容和方法

1、坡表变形监测

边坡水平位移可使用长距离测量的精密水准仪和进行角度测量的经纬仪，亦