張虎偉

（遼寧建筑職業(yè)學(xué)院， 遼寧 遼陽 111000）

土釘墻在強(qiáng)風(fēng)化砂巖邊坡治理中的應(yīng)用

張虎偉

（遼寧建筑職業(yè)學(xué)院， 遼寧 遼陽 111000）

結(jié)合遼寧省遼陽縣小屯鎮(zhèn)第三采石場的強(qiáng)風(fēng)化砂巖邊坡的支護(hù)加固工程，介紹了土釘墻支護(hù)的原理，詳細(xì)闡述了土釘墻支護(hù)的施工工藝過程，并利用有限元軟件ADINA對(duì)支護(hù)工程進(jìn)行模型的搭建和后處理分析，通過數(shù)值模擬驗(yàn)證了土釘墻的支護(hù)效果。

土釘墻；邊坡支護(hù)；數(shù)值模擬

1 工程概況

遼寧省遼陽市小屯鎮(zhèn)第三采石場由于采石開挖形成了高陡邊坡、坡面裸露，且一直未進(jìn)行任何有效的防護(hù)措施，對(duì)周圍的地質(zhì)環(huán)境構(gòu)成了一定的破壞，邊坡表面巖體裂隙較發(fā)育，在常年累月雨水沖刷及惡劣天氣的影響下，容易誘發(fā)崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。為消除采石場存在的地質(zhì)災(zāi)害隱患，該露天邊坡急需采用有效方案進(jìn)行加固支護(hù)。

2 邊坡現(xiàn)狀穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

邊坡經(jīng)人工開挖后裸露的巖體主要為強(qiáng)風(fēng)化砂巖，坡頂、坡肩為薄層砂巖風(fēng)化殘積粉質(zhì)粘土。由于礦山采石開挖山體，形成了陡峭的邊坡，坡面未作支護(hù)處理，在降雨、風(fēng)化、應(yīng)力釋放因素影響下，巖體形成了方向、規(guī)模各異的結(jié)構(gòu)面，這些結(jié)構(gòu)面的不同組合方式，易形成楔形體，導(dǎo)致崩塌。

3 邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)

綜合以往類似工程及周邊的施工經(jīng)驗(yàn)及本工程現(xiàn)場情況，確定采用土釘墻的加固方式治理該強(qiáng)風(fēng)化砂巖邊坡。土釘?shù)淖饔檬峭ㄟ^錨桿與土體間的粘結(jié)力將周圍巖體固定為一個(gè)整體，通過被動(dòng)拉力給予巖體約束增強(qiáng)其穩(wěn)定性，降低邊坡巖體的水平和豎向位移。具體的支護(hù)措施如下：

（1）坡腳設(shè)砌石擋土墻，墻高1.50m，采取M10砂漿砌MU40塊石，墻底埋深0.5m，墻后設(shè)置反濾層，墻后回填碎石土，回填高度為1.0m；擋土墻內(nèi)部埋設(shè)φ100PVC管，排水管向外傾斜5%，保證坡體排水順暢。

（2）清理坡面松動(dòng)塊石，坡面掛設(shè)鍍鋅鐵絲網(wǎng)，采用14#鍍鋅鐵絲網(wǎng)，網(wǎng)距5×5cm。用錨桿進(jìn)行固定，錨桿可分為長錨桿和短錨桿，長錨桿長為1.0m，短錨桿長為0.5m，局部較破碎地段，錨桿長度全部擴(kuò)大為1.5m，橫向間距與縱向間距均為2.0m，長短錨桿按梅花型交叉布置。掛網(wǎng)后噴射混凝土，混凝土的標(biāo)號(hào)為C20，利用噴射機(jī)將混凝土噴于坡面，噴射的平均厚度為 200mm。

（3）為防止雨水沖刷坡面，坡面修筑排水槽，按高程每10m設(shè)置一個(gè)排水槽，排水槽寬0.70m，排水槽底板與水平方向呈45°角， 排水槽主筋為C25@1000mm，構(gòu)造筋采用Φ8@200mm，采用鐵絲綁扎。每間隔10-20m應(yīng)設(shè)置一道沉降伸縮縫，縫寬2～3cm，伸縮縫處采用瀝青麻筋填塞，填塞深度不小于5cm。

4 ADINA有限元分析

利用大型有限元分析軟件ADINA對(duì)設(shè)計(jì)的土釘墻邊坡進(jìn)行仿真分析，土體采用莫爾一庫侖屈服準(zhǔn)則,土釘采用rear單元 ,相應(yīng)的本構(gòu)關(guān)系用彈塑性雙線形模型，混凝土護(hù)坡采用二維實(shí)體 8節(jié)點(diǎn)單元，對(duì)建立后的有限元模型進(jìn)行開挖與支護(hù)的數(shù)值模擬分析。經(jīng)過后處理得到該強(qiáng)風(fēng)化砂巖邊坡的豎向位移云圖如圖 6所示，水平位置云圖如圖7所示。

圖6 邊坡豎向位移云圖

圖7 邊坡水平位移云圖

通過豎向位移云圖可以看到坡腳處的豎向位移為1.6×10-6m，坡頂處的豎向位移為3.2×10-6m，通過水平位移云圖可以看出坡腳出的水平位移為2.0×10-6m，坡頂處的水平位移4.0×10-6m。

5 結(jié)論

強(qiáng)風(fēng)化砂巖邊坡治理的關(guān)鍵是將節(jié)理裂隙發(fā)育的巖體固定為一個(gè)整體，減小巖體的水平和豎向位移從而避免了邊坡的滑移，土釘墻的力學(xué)機(jī)理在于混凝土墻封閉了巖體表面的裂隙避免了其繼續(xù)發(fā)育貫通，土釘將多層巖體固定起來，形成整體。通過有限元軟件ADINA的數(shù)值模擬分析得到了砂巖邊坡的水平和豎向位移值，在土釘墻的支護(hù)下，其位移量均很小，從而證明了土釘墻支護(hù)的加固作用。

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