專利名稱：邊坡巖土局部安全隱患區(qū)膨脹型支撐治理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種巖土邊坡災害防治技術(shù)，尤其涉及一種邊坡巖土局部安全隱患區(qū)膨脹型 支撐治理方法。
背景技術(shù)：
我國山地丘陵占國土總面積2/3以上，隨著我國高等級公路的快速修建和山區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè) 高速發(fā)展，巖土高邊坡數(shù)量R益增多、高度越來越大、坡度越來越陡，地質(zhì)安全問題R漸突 出，參見圖1、 2，兩種典型邊坡災害隱患的地貌特征。造成的一些重大災害事例，如2007 年11月20R，湖北省巴東縣高陽寨的國道3I8線K1405邊坡發(fā)生巨型崩塌災害， 一輛車牌 號為鄂Q20684的客車被崩塌體掩埋，車內(nèi)31人全部遇難，該崩塌災害源位于路面以上34m 處，崩塌體沿陡崖走向的長度約35m，高約24m，厚5m左右，總體積4512m3，墜落在路面 的殘余塊體體積500n^左右，危巖體由灰?guī)r組成；2001年5月1日發(fā)生在重慶市武隆縣城北 高切坡跨塌(高切坡垂直高度46.8m，前緣寬55.2m，后緣寬度25 30m，體積約1.6萬m3) 事件，使一幢9層居民樓房瞬間被摧毀掩埋，造成79人死亡、4人受傷，震驚中外。初歩統(tǒng) 計表明，重慶市近10年來公路沿線已形成的高邊坡累計長度已達300km左右，威脅著500 多公里公路交通運輸安全。顯然，有效治理高邊坡，具有必要性、緊迫性。
巖土高邊坡防治工作中，山于高邊坡不同部位的巖土安全性態(tài)存在顯著差異，控制邊坡 安全性態(tài)的關(guān)鍵是邊坡內(nèi)巖土局部安全隱患區(qū)。因此，在目前我國財力有限的條件下，實施 高邊坡巖土局部安全隱患區(qū)的有效治理，具有重要的現(xiàn)實意義和經(jīng)濟意義。
迄今，國內(nèi)外在邊坡研究及防治方面取得了重要的科技進展，國家標準《建筑邊坡工程 技術(shù)規(guī)范》(GB50330-2002)對高度小于20m的巖土邊坡的有效防治提出了成套技術(shù)方法， 但是，對于高度超過20m的巖土邊坡，該規(guī)范明確提出"需要進行專題論證"，并且，對邊 坡巖土局部安全隱患區(qū)的治理問題未給出任何防治措施建議。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種邊坡巖土局部安全隱患區(qū)膨脹型支撐治理方法在界定的邊坡巖土的 安全隱患區(qū)，植入多排軸向平行的膨脹型素混凝士錨桿。
膨脹形素混凝土錨桿的直徑d取值范圍為15 20cm，膨脹型素混凝土錨桿的膨脹率 r = 30 35%，膨脹型素混凝土錨桿膨脹后直徑i)-(l + r)t/，膨脹型素混凝土錨桿的長度 / = 3 。
按梅花樁形式布設(shè)膨脹型素混凝土錨桿，各膨脹型素混凝土錨桿的間距為a^:
4& 4早32《
式中，a為沿邊坡走向方向相鄰膨脹型素混凝土錨桿的中心間距(m); b為沿邊坡高度方向相鄰膨脹型素混凝土錨桿的中心間距(m);
其中，P為局部安全隱患區(qū)所需支承力，P-c^^-a,為局部巖土安全隱患區(qū)頂部受到的最大壓應力(kPa); y為邊坡巖土介質(zhì)平均容重(^V/m3); zo為坡頂距離巖土安全隱患區(qū)頂部的垂直高度(m); B為邊坡巖土安全隱患區(qū)沿坡高方向的高度(m);
￡"為治理前安全隱患區(qū)土體的壓縮模量(kPa); ￡:±為治理后安全隱患區(qū)土體的壓縮模量(kPa);《w為膨脹型素混凝土錨桿的彈性模量(kPa);
A為巖土安全隱患區(qū)土體的初始孔隙比；^為巖土局部安全隱患區(qū)實施膨脹型支撐治理后土體的孔隙比；
根據(jù)下式計算e2:
—4虹e, — ;r(l + e,)CD — tf)"—4見+ ;r(l + e')(d)
式中B為巖土安全隱患區(qū)沿坡高方向的高度(m); L為巖土安全隱患區(qū)沿邊坡走向方向的長度(m); d為膨脹形素混凝土錨桿的直徑(m)。
根據(jù)axb的計算結(jié)果，分別確定a、 b的取值， 一般a、 b取等間距，即取a=b;
若a、 b大于1.5m時，取1.5m，若a、 b小于0.5m時，減小膨脹型素混凝土錨桿膨脹前直徑d，重新計算w6。
植入安全隱患區(qū)所需的膨脹型素混凝土錨桿的排數(shù)n和列數(shù)m:
其屮，[]為取整符號；a為沿邊坡走向方向相鄰膨脹型素混凝土錨桿的中心間距(m); b
為沿邊坡高度方向相鄰膨脹型素混凝土錨桿的中心間距(m); B為巖土安全隱患區(qū)沿坡高方向的高度(m); L為巖土安全隱患區(qū)沿邊坡走向方向的長度(m)。
植入膨脹型素混凝土錨桿的方法如下-
1)人工清除邊坡巖土安全隱患區(qū)的表面浮土；2) 在邊坡巖土的安全隱患區(qū)，按設(shè)計的錨桿位置、間距布設(shè)錨桿孔；
3) 在錨桿孔位置按設(shè)計要求鉆孔，清孔；
4) 配制膨脹型稀釋混凝土，注入鉆孔內(nèi)，直到孔口有混凝土漿液溢出為止。
植入時，各個錨桿孔沿孔軸方向平行，且錨桿孔孔軸方向與十.表垂直，孔深3 5m，孔徑15 20cm;膨脹型稀釋混凝土注入鉆孔時，確保錨桿漿體飽滿。膨脹型稀釋混凝土中混凝土膨脹劑摻量為13 16%,膨脹型稀釋混凝土的膨脹率.r = 30 ~ 35% 。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果是通過布設(shè)膨脹型素混凝土錨樸，發(fā)揮錨樸的側(cè)向膨脹作用，擠壓隱患區(qū)巖土體，提高該區(qū)域內(nèi)巖土體的整體強度，實現(xiàn)邊坡巖土局部隱患區(qū)的有效支撐。


圖1、 2，邊坡災害中的兩種典型地貌特征照片泥巖高切坡(圖1)，殘坡積物高切坡(圖
2);
圖3,邊坡巖土局部安全隱患區(qū)示意圖4，安全隱患區(qū)膨脹型素混凝土錨桿布覽斷面圖5，安全隱患區(qū)膨脹型素混凝土錨桿布置平面圖；圖6，膨脹型素混凝土錨桿布置尺寸圖；圖7，膨脹型素混凝土錨桿立體圖中，膨脹型素混凝土錨桿l、安全隱患區(qū)2， B為巖土安全隱患區(qū)沿坡高方向的高度；L,為巖土安全隱患區(qū)沼邊坡走向方向的長度；a為沿邊坡走向方向相鄰膨脹型素混凝土錨桿的中心問距；b為沿邊坡高度方向相鄰膨脹型素混凝土錨桿的中心問距；d為膨脹前膨脹型素混凝土錨桿直徑；D為膨脹型素混凝土錨桿膨脹后.M徑；
具體實施例方式
參見圖3，邊坡巖土安全隱患區(qū)2是指在巖土邊坡形成以后，由于失去側(cè)向支撐，邊坡
內(nèi)應力調(diào)整形成的超過巖土介質(zhì)容許承載力的高壓應力區(qū)，該區(qū)域的巖土介質(zhì)易于產(chǎn)生流變破壞和外營力侵蝕破壞，進而危及整個邊坡的安全性。
本發(fā)明的工作原理如下
采用本發(fā)明的方法對邊坡巖土局部安全隱患區(qū)2進行治理后，參見圖4，膨脹型素混凝十錨桿l主要沿側(cè)向(錨桿徑向)膨脹，進而擠密巖十局部安全隱患區(qū)2巖土介質(zhì)，使其孔隙比由治理前的e,減小到治理后的q ;擠密后的邊坡巖土安全隱患區(qū)2，巖土介質(zhì)成為巖土-素混凝土樁復合體，其物理力學性能能得到顯著提高，滿足承載其上部巖土最大壓應力需求，實現(xiàn)邊坡巖土局部安全隱患區(qū)2膨脹型支撐治理目標。
施工之前先進行各項參數(shù)設(shè)計，參數(shù)設(shè)計歩驟如下
i)通過數(shù)值模擬及現(xiàn)場監(jiān)測方法明確界定r邊坡巖土局部安全隱患區(qū)2的范圍，并且?guī)r土安全隱患區(qū)2上部巖土體的平均容重y及最大壓應力a^ 、巖土安全隱患區(qū)2 土體初始孔隙比^和壓縮模量&±、素混凝土材料的彈性模量E^等參數(shù)均為已知值。
2) 擬定膨脹型素混凝土錨桿1膨脹前直徑d取15 20cm，膨脹型素混凝土錨桿1長度3~5m (也即鉆孔時孔深)，澆注錨桿的混凝土材料采用C20標號的水泥，根據(jù)混凝土材料的標準配合比，添加13 16%的膨脹劑，故取膨脹率^ = 30~35%，則有膨脹型素混凝土錨桿l膨脹后直徑D，
D = (l + f)d
3) 量測邊坡巖土安全隱患區(qū)2的幾何尺寸B和L，量測巖土安全隱患區(qū)2上部巖土體的垂直高度z。，由卜式計算巖土安全隱患區(qū)2布設(shè)膨脹型素混凝土錨桿1后土體的孔隙比62 ，
—祖e, -7"l + e。(U)& —祖+ a'(l + e,)(Z)-d)
其中，B為巖土安全隱患區(qū)2沿坡高方向的高度；L為巖土安全隱患區(qū)2沿邊坡走向方向的長度。
4) 計算膨脹型素混凝土錨桿1的間距a和b，計算式為
《i +#22 +4^,3
《=——r〖2 =
… A :
￡:±為治理后安全隱患區(qū)2 土體的壓縮模量(kPa);
根據(jù)aXb的計算結(jié)果，可分別確定a、 b的取值， 一般取等間距即a=b;當a=b且大于1.5m時，取1.5m;當a=b且小于0.5m時，減小膨脹型素混凝土錨桿1膨脹前直徑d，重新計算ax/，。
植入安全隱患區(qū)所需的膨脹型素混凝土錨桿的排數(shù)n和列數(shù)m由下式確定—a —
其中，[為取整符號;a為沿邊坡走向方向相鄰膨脹型素混凝土錨桿的中心間距(m); b
為沿邊坡高度方向相鄰膨脹型素混凝土錨桿的中心間距(m); B為巖土安全隱患區(qū)沿坡高方向的高度(m); L為巖土安全隱患區(qū)沿邊坡走向方向的長度(m)。參數(shù)設(shè)計完畢即可施工，參見圖5、 6，具休施工步驟如下
1) 人工清除邊坡巖土安全隱患區(qū)2的表面浮土；
2) 在邊坡巖士的安全隱患區(qū)2，按梅花樁形式布設(shè)多個錨桿孔；
3) 在錨桿孔位置按設(shè)計要求鉆孔，清孔；
4) 配制膨脹型稀釋混凝土，注入鉆孔內(nèi)，直到孔口有混凝土漿液溢出為止(混凝土漿液凝固后即為膨脹型素混凝土錨桿1);確保膨脹型素混凝土錨桿1漿體飽滿。
權(quán)利要求
1、一種邊坡巖土局部安全隱患區(qū)膨脹型支撐治理方法，其特征在于在界定的邊坡巖土的安全隱患區(qū)(2)，植入多排軸向平行的膨脹型素混凝土錨桿(1)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的邊坡巖土局部安全隱患區(qū)膨脹形支撐治理方法，其特征在于膨脹型素混凝土錨桿(1)的直徑d取值范圍為15~20cm，膨脹型素混凝土錨桿(1)的膨脹 率r = 30 35% ，膨脹型素混凝土錨桿(1 )膨脹后直徑Z) = (1 + 。d ，膨脹型素混凝土錨桿(1 ) 的長度/ = 3~5附。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的邊坡巖土局部安全隱患區(qū)膨脹型支撐治理方法，其特征在于按梅花樁形式布設(shè)膨脹型素混凝土錨桿(1)，各膨脹型素混凝土錨桿(1)的間距為W6:2人',式中，a為沿邊坡走向方向相鄰膨脹型素混凝土錨桿(1)的中心間距(m); b為沿邊坡 高度方向相鄰膨脹型素混凝土錨桿(1)的中心間距(m):其中，P為局部安全隱患區(qū)所需支承力，P = amax-pQ， 。_為局部巖土安全隱患區(qū)(2) 頂部受到的最大壓應力(kPa); y為邊坡巖土介質(zhì)平均容重(A:W/W3); z。為坡頂距離巖土安 全隱患區(qū)(2)頂部的垂直高度(m); B為邊坡巖土安全隱患區(qū)(2)沿坡高方向的高度(m);五^為治理前安全隱患區(qū)(2) 土體的壓縮模量(kPa);五.:i為治理后安全隱患區(qū)(2) 土體的壓縮模量(kPa);五^為膨脹,素混凝土錨桿(1)的彈性模量(kPa);^為巖上安全隱患區(qū)(2) 土體的初始孔隙比；e2為巖土局部安全隱患區(qū)(2)實施膨脹 型支撐治理后土體的孔隙比；根據(jù)下式計算Q:_ 4fiZet —;r(l + e, )(D 二力式中B為巖土安全隱患區(qū)(2)沿坡高方向的高度(m); L為巖土安全隱患區(qū)(2)沿 邊坡走向方向的長度(m); d為膨脹形素混凝土錨桿(1)的直徑(m)。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的邊坡巖土局部安全隱患區(qū)膨脹型支撐治理方法，其特征在于根據(jù)axb的計算結(jié)果，分別確定a、 b的取值， 一般a、 b取等間距，即取a=b;若a、 b大于1.5m時，取1.5m，若a、 b小于0.5m時，減小膨脹型素混凝土錨桿(1) 膨脹甜直徑d，重新計算flx^。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的邊坡巖土局部安全隱患區(qū)膨脹型支撐治理方法，其特征在于 植入安全隱患區(qū)所需的膨脹型素混凝上錨桿(1)的排數(shù)n和列數(shù)m:w》附其中，[]為取整符號；a為沿邊坡走向方向相鄰膨脹型素混凝土錨桿(1 )的中心間距(m);b為沿邊坡高度方向相鄰膨脹型素混凝土錨桿(1)的中心間距(m); B為巖土安全隱患區(qū)(2) 沿坡高方向的高度(m); L為巖土安全隱患區(qū)(2)沿邊坡走向方向的長度(m)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的邊坡巖土局部安全隱患區(qū)膨脹型支撐治理方法，其特征在于植入膨脹型素混凝土錨桿(1)的方法如下1) 人工清除邊坡巖土安全隱患區(qū)(2)的表面浮土；2) 在邊坡巖土的安全隱患區(qū)(2)，按設(shè)計的錨桿位置、間距布設(shè)錨桿孔；3) 在錨桿孔位置按設(shè)計要求鉆孔，清孔；4) 配制膨脹型稀釋混凝土，注入鉆孔內(nèi)，直到孔口有混凝土漿液溢出為止。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的邊坡巖土局部安全隱患區(qū)膨脹型支撐治理方法，其特征在于各個錨桿孔沿孔軸方向平行，且錨桿孔孔軸方向與土表垂直，孔深3 5m，孔徑15 20cm-， 膨脹型稀釋混凝土注入鉆孔時，確保錨桿漿體飽滿。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的邊坡巖—L.局部安全隱患區(qū)膨脹型支撐治理方法，其特征在于 膨脹型稀釋混凝土中混凝土膨脹劑摻量為13 ！ 6% ，膨脹型稀釋混凝土的膨脹率 r = 30 ~ 35% 。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種邊坡巖土局部安全隱患區(qū)膨脹型支撐治理方法，在邊坡巖土的安全隱患區(qū)，植入多排軸向平行的膨脹型素混凝土錨桿；本發(fā)明的有益技術(shù)效果是通過布設(shè)膨脹型素混凝土錨桿，發(fā)揮錨桿的側(cè)向膨脹作用，擠壓隱患區(qū)巖土體，提高該區(qū)域內(nèi)巖土體的整體強度，實現(xiàn)邊坡巖土局部隱患區(qū)的有效支撐。
文檔編號E02D17/20GK101487265SQ20091010319
公開日2009年7月22日 申請日期2009年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月16日
發(fā)明者唐紅梅, 陳洪凱 申請人:陳洪凱;唐紅梅