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摘要:以某高陡挖方土質邊坡工程為背景，基于FLAC3D軟件，分析了錨桿長度、間距、傾角等參數對邊坡穩定性的影響，并探討了錨桿的優化設計方法，給出了該邊坡的優化設計方案，從而滿足邊坡加固經濟性與安全性的要求。

關鍵詞:錨桿，邊坡，穩定性，安全系數

錨桿技術是土質高邊坡治理中常見的加固手段［1，2］。錨桿設計能夠隨坡就勢、與坡面緊密貼合、布置靈活、無需額外的占地面積、施工方便快捷、經濟安全，而且錨桿支護的邊坡可以在坡面上植草綠化，美化環境，保護生態［3］。因此，錨桿支護在邊坡加固處理中應用越來越廣泛。錨桿設計中，涉及到錨桿長度、間距、傾角等諸多參數［4，5］。設計合理的參數，可以在確保安全的前提下，進一步提高錨桿支護的經濟性。本文以某高陡挖方土質邊坡為工程背景，基于FLAC3D分析了錨桿長度、間距、傾角等參數對邊坡穩定性的影響，探討了錨桿優化設計的方法，并給出了該邊坡的優化設計方案。

1工程背景

某小區東側為高陡土質挖方邊坡。該邊坡距離最近的住宅樓約14m，高約15m，邊坡坡度約為1∶0．8。該邊坡地層情況如表1所示。為保證住宅樓的安全，擬采用錨桿系統對該邊坡進行加固治理。

2加固前邊坡穩定性分析

錨桿設計前，先采用FLAC3D有限差分軟件對該邊坡穩定性進行了數值模擬分析。分析過程中地層模型采用摩爾—庫侖模型，采用自編的強度折減法進行穩定性分析。摩爾—庫侖模型中重度、內聚力和內摩擦角參數參照表1中的數據，其余參數選取如下:體積模量1．2e8Pa，剪切模量4e7Pa，抗拉強度1e6Pa。FLAC3D計算得到的邊坡穩定系數為1．08，剪應變增量云圖及速度矢量圖如圖1所示。計算結果說明該邊坡處于臨界穩定狀態，若遇持續降雨等擾動狀態，可能會發生滑移。因此，需進行加固處理。根據剪應變增量云圖，可以推斷出危險滑移面的位置。

3錨桿優化設計

采用錨桿對該邊坡進行加固，首先根據設計規范選取數組錨桿垂直間距、錨桿傾角以及錨桿長度的可行組合，分別采用FLAC3D進行數值分析，力求找到較優的加固設計方案。數值模擬中，地層模型仍選用摩爾—庫侖模型，錨桿采用結構單元進行模擬。3．1錨桿垂直間距對邊坡穩定性的影響設計錨桿傾角為20°，上下錨桿長度分別為12m或8m，錨桿垂直間距分別為2．5m，3m和3．5m進行數值模擬，間距不同時錨固體應力分布如圖2所示。）間距2.5mb）間距3mc）間距3.5ma圖2間距不同時錨固體應力分布圖2．5m，3m，3．5m三種間距加固情況下，邊坡穩定性安全系數分別為:2．6，2．1，1．7。根據CECS22:2005巖土錨桿(索)技術規程，當永久性邊坡穩定性危害較大但不致出現公共安全問題時，安全系數應大于2。因此，此三種情況下，認為間距3m為較優選擇。通過對三種間距下情況對比分析還可以得出如下結論:上部錨桿受力較小，主要是中下部錨桿受力;錨桿長度設置太長時，錨固體所起的錨固作用有限，因此錨桿長度可適當減小。3．2錨桿傾角對邊坡穩定性的影響a）傾角15°圖3傾角不同時錨桿軸力分布圖b）傾角20°c）傾角25°根據3．1研究結果，錨桿垂直間距設計為3m，最下面一排錨桿長度設計為6m，其余錨桿長度設計為10m，錨桿傾角分別為15°，20°，25°進行數值模擬。傾角不同時錨桿軸力分布如圖3所示。15°，20°，25°三種間距加固情況下，邊坡穩定性安全系數分別為:2．1，2．0，1．8。傾角越大，安全系數減小。查詢軸力最大值可知，三種情況下15°，軸力最大值最小。因此認為錨桿傾角較小時，加固效果較優。但錨桿傾角不能太小，否則影響水泥砂的灌注。3．3錨桿長度對邊坡穩定性的影響根據錨桿傾角為15°，垂直間距設計為3m時，兩種不同的錨桿長度模擬結論可以看出:兩者的安全系數相等;錨桿長度設置太長時，錨固體所起的錨固作用有限，因此在設計過程中錨桿長度無需設置太長，其起到的加固作用有限，但經濟成本會增加。

4結語

通過FLAC3D強度折減法分析，未加固邊坡處于臨滑狀態。對錨桿加固邊坡進行數值模擬，通過對比分析，認為較優的設計方案為:錨桿傾角為15°，垂直間距設計為3m，最下面一排錨桿長度設計為6m，其余錨桿長度設計為10m。該設計方案下，加固后邊坡穩定安全系數為2．1，滿足規范要求，能同時兼顧安全性和經濟性。

作者:王剛 單位:湖南輝達規劃勘測設計研究有限公司

參考文獻:

［1］孟憲坤，江燕．淺談土錨桿在土質邊坡處理中的應用［J］．水電施工技術，2010(3):4-6．

［2］王建明．論灌漿錨桿在粘性土質邊坡加固設計中的應用［J］．水利技術監督，2004，12(5):55-56．

［3］陳道遠．錨桿格構梁在土質邊坡支護工程中的應用［J］．四川建材，2008，34(3):227-228，231．

［4］陳峰，陳銀生．有限元法在邊坡錨桿優化設計中的應用［J］．資源環境與工程，2009，23(S1):161-163．

［5］夏偉，馮光樂，王雪剛．蒙特卡洛法在邊坡錨桿優化設計中的應用［J］．公路，2001(6):73-76．