郝明輝，張 紅，彭 濤，邢會(huì)歌

（1.四川大學(xué)水力學(xué)與山區(qū)河流開(kāi)發(fā)保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610065；2.四川省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院規(guī)劃設(shè)計(jì)分院，四川德陽(yáng)618000；3.四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院，四川成都610065）

土釘加固邊坡穩(wěn)定性分析的等效參數(shù)提高方法

郝明輝1，張 紅2，彭 濤1，邢會(huì)歌3

（1.四川大學(xué)水力學(xué)與山區(qū)河流開(kāi)發(fā)保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610065；2.四川省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院規(guī)劃設(shè)計(jì)分院，四川德陽(yáng)618000；3.四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院，四川成都610065）

基于Mohr－Coulomb準(zhǔn)則，通過(guò)等效提高巖土體抗剪強(qiáng)度參數(shù)的方法來(lái)體現(xiàn)土釘對(duì)邊坡的加固作用，明確了土釘加固參數(shù)和土體力學(xué)參數(shù)之間的關(guān)系。通過(guò)對(duì)土釘長(zhǎng)度、角度以及間距進(jìn)行敏感性分析發(fā)現(xiàn)，土釘間距、長(zhǎng)度對(duì)邊坡穩(wěn)定性有較大影響，而鉆孔角度的影響不明顯。最后將該方法應(yīng)用于鮮水河水電站邊坡治理工程的穩(wěn)定性分析，并與等效集中力法進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算結(jié)果表明：等效參數(shù)提高法與經(jīng)典的集中力法計(jì)算得到邊坡最危險(xiǎn)滑動(dòng)面位置及安全系數(shù)比較接近，驗(yàn)證了等效參數(shù)提高法的合理性；等效參數(shù)提高法考慮了土釘對(duì)邊坡巖土體抗剪強(qiáng)度參數(shù)的影響，計(jì)算簡(jiǎn)便且收斂性好 ，具有較高的工程應(yīng)用價(jià)值。

邊坡穩(wěn)定；土釘加固；抗剪強(qiáng)度；等效參數(shù)；極限平衡方法

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來(lái)越多的鐵路、水利、公路、礦山等工程修建在丘陵地區(qū)或山區(qū)，出現(xiàn)大量的邊坡需要治理［1］。近年來(lái)，由于土釘技術(shù)以其經(jīng)濟(jì)、施工簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)輕巧以及延性破壞等優(yōu)點(diǎn)在邊坡治理中得到廣泛的應(yīng)用［2］。土釘技術(shù)是新奧法（NATS）在邊坡工程中的延伸，主要由土釘、面層、排水以及巖土體組成，起源于法國(guó)（1972年），由王步云于1981年引入我國(guó)［3］，近年來(lái)土釘與深層攪拌樁、旋噴樁、鋼管土釘以及預(yù)應(yīng)力錨桿等結(jié)合組成的復(fù)合土釘墻成為發(fā)展趨勢(shì)［4－5］。王步云開(kāi)展了模型、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究，認(rèn)為土釘、土體與面層形成整體，起到類似于重力擋墻的作用［6］。曾憲明等在軟土中進(jìn)行試驗(yàn)后認(rèn)為土釘?shù)募庸贪私橘|(zhì)補(bǔ)強(qiáng)和錨固作用兩部分［7－8］。

施加支擋結(jié)構(gòu)的目的在于保證邊坡穩(wěn)定，因此土釘加固邊坡的穩(wěn)定性分析一直是設(shè)計(jì)和研究的重點(diǎn)問(wèn)題。王步云依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)提出的滑裂面和土壓力的假定對(duì)后續(xù)研究影響較大，鐵路工程相關(guān)規(guī)范即參考了其計(jì)算方法。而基于圓弧滑動(dòng)的條分法主要應(yīng)用于建筑相關(guān)規(guī)范中。高浪［9］、馬忠正［10］等分別基于王步云法和條分法編制了土釘墻穩(wěn)定的計(jì)算程序。孫凱等將加固后的邊坡視為“鋼筋土”，并利用彈性理論分析了土釘參數(shù)對(duì)加固后邊坡應(yīng)力分布規(guī)律的影響［11］。數(shù)值模擬中一般用等效加固力來(lái)模擬土釘?shù)淖饔?，?jù)徐衛(wèi)亞等的研究加固力將影響條間力的分布 ，進(jìn)而影響整體受力平衡［12］。由于目前計(jì)算方法均基于平面應(yīng)變假設(shè)，因此存在無(wú)法描述土釘?shù)募用苄Ч葐?wèn)題。

由于目前土釘與土體的相互作用、軸力的分布、土體本構(gòu)模型的選取等土釘加固機(jī)制問(wèn)題并沒(méi)有得到很好的解決，因此基于有限元的分析其準(zhǔn)確性和有效性與實(shí)際仍有一定差距，極限平衡法仍為設(shè)計(jì)采用的主要方法［13－16］。本文基于Mohr－Coulomb準(zhǔn)則建立了通過(guò)提高土體參數(shù)來(lái)體現(xiàn)土釘加固效果的方法，并結(jié)合鮮水河水電站邊坡治理工程實(shí)例對(duì)土釘長(zhǎng)度、角度以及間距進(jìn)行了敏感性分析。最后將等效參數(shù)提高方法的計(jì)算結(jié)果與通過(guò)添加集中力方法的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，得到一些有益的結(jié)論。

1 土釘加固等效參數(shù)計(jì)算

1.1 土釘加固機(jī)理

土釘加固技術(shù)已普遍應(yīng)用在土木、水利、交通等工程中，對(duì)于土釘?shù)募庸虣C(jī)理，已有的研究成果主要有以下兩個(gè)方面的認(rèn)識(shí)：（1）剛度、強(qiáng)度較高的土釘體在邊坡中起到骨架作用，與原位巖土體共同受力，從而達(dá)到提高邊坡整體穩(wěn)定性的效果；（2）土釘與面層一起作用，約束坡面的變形，并通過(guò)土釘傳至穩(wěn)定土體中。土釘墻穩(wěn)定性分為內(nèi)部穩(wěn)定性和外部穩(wěn)定性兩部分。內(nèi)部穩(wěn)定針對(duì)土釘?shù)脑O(shè)計(jì)參數(shù)如土釘長(zhǎng)度、間距、直徑以及鋼筋直徑等參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算，外部穩(wěn)定為加固后邊坡的整體抗滑穩(wěn)定性即土釘?shù)募庸绦Ч?/p>

內(nèi)部穩(wěn)定性計(jì)算的核心問(wèn)題是滑裂面和土壓力的假定，目前設(shè)計(jì)中常用的潛在滑面有兩種：一種是王步云方法的滑面采用雙折線（如圖1所示），上部0.75H內(nèi)采用直線，與坡面距0.25H的底部采用斜線與坡腳連接；土壓力的分布在0.5H內(nèi)采用q＝mekγH（me為工作條件系數(shù)，k為側(cè)壓力系數(shù)，γ為土體重度，H為土體深度），0.5H以下則采用定值。另一種是按朗肯土壓力理論?。é眨?5°）／2與坡頂?shù)慕痪€進(jìn)行計(jì)算（φ為土體的內(nèi)摩擦角）。前者主要應(yīng)用在鐵路規(guī)范中，如《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，后者主要應(yīng)用在建筑基坑支護(hù)的規(guī)程中，如《建筑基坑支護(hù)規(guī)范》等。

圖1 王步云法的假設(shè)滑動(dòng)面與土壓力分布情況

目前土釘墻整體穩(wěn)定的計(jì)算，多預(yù)先假定滑動(dòng)面的位置。由于這種方式計(jì)算簡(jiǎn)便，在工程應(yīng)用廣泛，但實(shí)際工程中巖土體的物理力學(xué)參數(shù)差別較大，如按統(tǒng)一的假定滑裂面極有可能導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果的失真，因此有必要探索新的方便、準(zhǔn)確的計(jì)算方法。

1.2 土釘對(duì)土體抗剪強(qiáng)度參數(shù)的影響

坡面土體的側(cè)向變形是開(kāi)挖卸荷以及塑性變形的必然結(jié)果，而采用土釘技術(shù)加固后，土質(zhì)邊坡變形受到面層的限制。面層承受側(cè)向土壓力后通過(guò)與之相連的土釘將不平衡力傳遞至穩(wěn)定土層中，從而達(dá)到加固邊坡的目的?；贛ohr－Coulomb準(zhǔn)則，邊坡滑面土體一點(diǎn)上的應(yīng)力狀態(tài)可用圖2來(lái)表示。在加固之前，土體應(yīng)力的莫爾應(yīng)力圓與抗剪強(qiáng)度線相割，剪應(yīng)力（τ）超過(guò)土體的抗剪強(qiáng)度（τf），土體則被剪壞。采用土釘加固后，面層對(duì)土體變形產(chǎn)生抑制作用，使得土體的小主應(yīng)力增加 Δσ，最小主應(yīng)力變?yōu)棣摇?（σ′3＝σ3＋Δσ），莫爾圓直徑減小，從而導(dǎo)致莫爾應(yīng)力圓與土體抗剪強(qiáng)度線相離（即 τ＜τf），此時(shí)土體則處于穩(wěn)定狀態(tài)。這與增加土體粘聚力的效果是相同的（本文不考慮對(duì)土體內(nèi)摩擦角的貢獻(xiàn)），下面研究通過(guò)調(diào)整土體參數(shù)的方式來(lái)體現(xiàn)土釘加固作用的具體計(jì)算方法。

圖2 土釘加固機(jī)理示意圖

考慮邊坡破壞時(shí)土釘達(dá)到抗拔極限狀態(tài)，則土釘對(duì)滑動(dòng)面上土體產(chǎn)生的最大壓應(yīng)力（Δσ）為：

式中：Tu為土釘在滑動(dòng)面處的極限抗拔力（kN）；Sx、Sy分別為土釘?shù)乃?、垂直間距（m）；α為邊坡的坡度（°）；θ為土釘與水平方向的夾角（°）。

土釘?shù)钠茐哪Ｐ涂煞譃橐韵氯N模式：（1）砂漿與土層剪切破壞；（2）砂漿剪切破壞；（3）筋材被拉斷，土釘?shù)臉O限承載力一般取三者中的最小值。土釘?shù)臉O限拉力作為土釘墻設(shè)計(jì)最重要的參數(shù)，一般通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)抗拔試驗(yàn)獲取。在無(wú)試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)可按下式進(jìn)行計(jì)算：

式中：P1為筋材的抗拉強(qiáng)度（P1＝fyAg，單位：kN。其中fy為鋼筋的屈服強(qiáng)度；Ag為鋼筋的面積）；P2為筋材與砂漿的極限握裹力（P2＝ ηπdjLmRc，單位：kN。其中 η為砂漿的拉力與壓力之比，一般取0.1～0.2；dj為鋼筋的直徑；Lm為土釘?shù)腻^固長(zhǎng)度，可取［3］0.65 L～0.7 L；L為土釘長(zhǎng)度；Rc為砂漿的抗壓強(qiáng)度）；P3為土釘與土層間的摩擦阻力（P3＝πdtLmτt，單位：kN。其中 τt為土釘與土層的摩阻力；dt為土釘?shù)闹睆剑?/p>

基于土體強(qiáng)度的Mohr－Coulomb準(zhǔn)則，可得滑動(dòng)面處土體狀態(tài)：

由式（3）不難看出，對(duì)于土釘?shù)募庸绦Ч麃?lái)說(shuō)，對(duì)土體黏聚力（c）的調(diào)整比內(nèi)摩擦角（φ）更為方便，式（3）轉(zhuǎn)換為：

根據(jù)式（3）和式（4）可以得到土釘加固后土體黏聚力的變化情況：

把式（1）代入式（5）可得：

根據(jù)式（6）則可以計(jì)算土釘加固邊坡時(shí)土體抗剪強(qiáng)度提高的等效參數(shù)，然后應(yīng)用于邊坡穩(wěn)定性分析。對(duì)于土釘加固邊坡來(lái)說(shuō)，邊坡穩(wěn)定性受到土釘極限抗拔力、間距、坡度以及鉆孔角度等影響，增加土釘極限抗拔能力、縮短土釘間距、增大鉆孔的角度（至垂直于坡面）均會(huì)增強(qiáng)土釘?shù)募庸绦Ч?。以下結(jié)合具體工程對(duì)土釘參數(shù)的影響進(jìn)行敏感性分析，同時(shí)和常規(guī)考慮土釘加固力作用的極限平衡分析方法進(jìn)行對(duì)比。

2 計(jì)算實(shí)例

2.1 工程概況

鮮水河水電站位于四川省甘孜藏族自治州爐霍縣鮮水河上，電站裝機(jī)7 500 kW，屬Ⅴ等小（2）型工程，該電站負(fù)責(zé)爐霍縣80%的供電量，對(duì)發(fā)展當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，維護(hù)藏區(qū)穩(wěn)定具有重要意義。該地區(qū)在2012年7月遭遇持續(xù)降雨，且發(fā)生了超50年一遇的洪水，洪水導(dǎo)致電站進(jìn)廠公路以及部分房屋被沖毀，內(nèi)側(cè)邊坡滑塌。

邊坡滑塌段起于電站尾水邊墻末端，順河勢(shì)延伸長(zhǎng)約380m，邊坡陡峭下部幾近直立，平均坡比在1∶0.35～1∶0.70之間，最大高度達(dá)28.6m。邊坡底部為鮮水河電站進(jìn)廠公路，頂部為省道303線（川藏公路北線），最近處僅1.2m左右?；虏坏绊戨娬镜恼＿\(yùn)行，也給川藏公路的安全帶來(lái)極大的隱患，因此需要對(duì)其進(jìn)行加固處理，以保證電站的安全運(yùn)行，同時(shí)確保川藏公路路基的穩(wěn)定性。

由于受到地形、地質(zhì)條件等限制，邊坡治理常用的方法諸如：放坡、抗滑樁、混凝土框格梁等措施均不能在不影響S303公路正常通行的前提下施工。經(jīng)過(guò)研究比較，選定土釘加固技術(shù)對(duì)邊坡進(jìn)行治理。土釘墻的設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)和構(gòu)造設(shè)計(jì)兩部分，土釘墻的結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括：土釘?shù)闹睆?、長(zhǎng)度、角度、筋材以及土釘?shù)拈g距等。下面通過(guò)對(duì)土釘長(zhǎng)度、角度和間距的敏感性分析來(lái)確定較優(yōu)的設(shè)計(jì)參數(shù)，同時(shí)掌握土釘參數(shù)對(duì)土體參數(shù)等效提高的影響規(guī)律。

2.2 計(jì)算模型和參數(shù)

考慮二維計(jì)算問(wèn)題，計(jì)算范圍包括垮塌邊坡和S303省道以上部分邊坡，幾何模型及巖土體分布情況如圖3所示。

圖3 邊坡穩(wěn)定性分析模型

計(jì)算中考慮了覆蓋層、強(qiáng)風(fēng)化、弱風(fēng)化和微新等4種巖土體，參數(shù)取值如表1所示。

表1 巖土體力學(xué)參數(shù)

在進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性計(jì)算過(guò)程中，土釘加固區(qū)以外的巖土體抗剪強(qiáng)度參數(shù)保持不變，加固區(qū)的巖土體參數(shù)按照第1節(jié)的參數(shù)等效提高方法進(jìn)行計(jì)算。

2.3 土釘長(zhǎng)度的影響

土釘是傳遞、承受不平衡力的構(gòu)件，因?yàn)殂@孔直徑隨施工機(jī)械而定，所以其長(zhǎng)度成為設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)，合理的選擇土釘?shù)拈L(zhǎng)度直接關(guān)乎工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性。鮮水河電站垮塌邊坡治理中根據(jù)工程當(dāng)?shù)貙?shí)際條件，選擇鋼筋、施工機(jī)械參數(shù)如下：鋼筋采用HRB335鋼筋，直徑22 mm，極限抗拉強(qiáng)度335 MPa。土釘鉆孔直徑為150mm。鉆孔注漿采用M10砂漿，抗壓強(qiáng)度10 MPa，拉壓比為0.1，與土層的摩阻力為35 kPa。在計(jì)算中土釘長(zhǎng)度選取6m、8m、10 m、12m和14m五個(gè)等級(jí)，按式（2）和式（6）計(jì)算土釘極限抗拔力和加固后土體的力學(xué)參數(shù)，計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 土釘長(zhǎng)度對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響

從表2可以看出，隨著土釘長(zhǎng)度的不斷增長(zhǎng)，土釘?shù)目拱瘟χ鸩皆鰪?qiáng)，這說(shuō)明隨著土釘長(zhǎng)度的增加土釘與土體的接觸面積在增加、摩阻力在增大。但當(dāng)土釘長(zhǎng)度增加到一定長(zhǎng)度時(shí)，土釘?shù)臉O限抗拔力不再增長(zhǎng)，這是因?yàn)橥玲數(shù)钠茐哪Ｊ揭延赏玲斉c土層的剪切破壞變成鋼筋被拉斷，土釘?shù)募庸套饔檬芙畈奶匦缘南拗疲彝玲斶^(guò)長(zhǎng)時(shí)由于應(yīng)力集中、鋼筋變形等因素反而不能發(fā)揮土釘?shù)淖饔茫试诠こ虒?shí)踐中不能通過(guò)無(wú)限制的增長(zhǎng)土釘長(zhǎng)度來(lái)達(dá)到提高邊坡穩(wěn)定性的目的。

鉆孔的角度也是土釘設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)，關(guān)系著施工的難易，角度太小對(duì)成孔和后期灌漿有較大的影響。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，一般要求鉆孔與水平方向夾角在5°～15°之間。由式（6）不難看出，在邊坡坡度較大時(shí)，以坡度60°為例，當(dāng)鉆孔角度取5°和15°時(shí)，兩者的差別僅為6%，且根據(jù)三角函數(shù)的基本理論，鉆孔角度的影響還會(huì)隨著邊坡坡度的增大而逐漸減小，如土釘墻的設(shè)計(jì)坡比一般小于1∶0.2，角度的影響小于0.3%。因此在邊坡治理中土釘?shù)慕嵌戎恍铦M足良好的可施工性即可，無(wú)須刻意計(jì)算角度的影響。經(jīng)過(guò)上述分析，鮮水河電站邊坡治理中，土釘?shù)拈L(zhǎng)度選擇12.0m、角度取15°，計(jì)算得到土釘?shù)臉O限抗拔力為129.17 kN。

2.4 土釘間距的影響

土釘間距也是影響加固邊坡穩(wěn)定的重要參數(shù)之一，土釘間距越小，加固效果越明顯，但會(huì)導(dǎo)致鉆孔、土釘施工的工程量增加。為達(dá)到安全經(jīng)濟(jì)的目的，根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)選擇以下6種間距進(jìn)行參數(shù)敏感性分析：1.0m、1.2m、1.5m、1.8m、2.0m和2.2m。加固后土體的換算參數(shù)按式（6）計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表3所示。

將等效提高后的巖土體抗剪強(qiáng)度參數(shù)應(yīng)用于邊坡穩(wěn)定性計(jì)算，計(jì)算方法采用極限平衡方法，得到各土釘間距加固后的邊坡抗滑安全系數(shù)。

由表3計(jì)算結(jié)果可以看出，在土釘極限拉力確定的情況下，隨著土釘間距的增加，邊坡的抗滑穩(wěn)定性逐漸降低，這是因?yàn)橥玲攭?duì)邊坡的約束越來(lái)越小。具體來(lái)看，當(dāng)間距小于1.8m時(shí)，抗滑穩(wěn)定性受間距影響較大，如當(dāng)間距為1.0 m時(shí)抗滑安全系數(shù)為2.20，間距為1.8m時(shí)安全系數(shù)為1.38，下降幅度達(dá)到0.82；而間距從1.8m增加至2.2m時(shí)，抗滑穩(wěn)定系數(shù)從1.38下降至1.31，下降幅度僅為0.07。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，工程實(shí)踐中選擇1.5m的縱橫間距，作為施工的最終參數(shù)。另根據(jù)以上規(guī)律，在實(shí)踐中可以通過(guò)局部密植土釘來(lái)提高邊坡的整體穩(wěn)定性。

表3 土釘間距對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響

2.5 邊坡穩(wěn)定性分析

鮮水河水電站邊坡治理工程中土釘采用的具體參數(shù)為：鉆孔直徑為150 mm、鉆孔角度取15°，長(zhǎng)12.0m；土釘縱橫間距均取1.5 m，梅花形布置。筋材采用HRB335鋼筋，直徑22mm?？紤]高原高寒地區(qū)混凝土的抗裂問(wèn)題，面層厚16.0 cm，內(nèi)置雙層鋼筋網(wǎng)，直徑6mm。為盡可能的降低水對(duì)邊坡的弱化作用，邊坡頂部沿公路設(shè)置截水溝、坡面設(shè)置排水孔長(zhǎng)3.0m間距2.0m。底部設(shè)置了衡重式擋墻，防止水流沖刷，邊坡典型設(shè)計(jì)斷面如圖4所示。

圖4 土釘加固邊坡典型剖面（單位：m）

為了驗(yàn)證土釘加固邊坡等效提高參數(shù)法計(jì)算邊坡穩(wěn)定的合理性，這里選擇與一般極限平衡中采用的土釘?shù)刃Ъ庸塘ΨㄟM(jìn)行對(duì)比。輸入的土釘參數(shù)為：與垂向呈15°、長(zhǎng)度12.0m、抗拔力為129 kN；等效參數(shù)提高法的參數(shù)取值如表3所示。兩種方法模擬得到的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面及邊坡安全系數(shù)結(jié)果如圖5所示。

圖5 土釘加固邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

從圖5的計(jì)算結(jié)果可以看出，兩種方法計(jì)算得到的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面基本一致；同時(shí)按常規(guī)等效力的方法計(jì)算得到的邊坡安全系數(shù)為1.611，按等效提高參數(shù)法計(jì)算得到的邊坡安全系數(shù)為1.547，兩者相差較小，這說(shuō)明本文提出的等效參數(shù)提高法在土釘加固邊坡穩(wěn)定計(jì)算中合理可行，且調(diào)整參數(shù)法更趨于安全。

本文提出的等效參數(shù)提高法僅考慮了土釘拉力對(duì)于邊坡穩(wěn)定的貢獻(xiàn)，實(shí)際上土釘技術(shù)還有一些對(duì)邊坡穩(wěn)定有利的因素：如土釘在施工過(guò)程中在壓力作用下砂漿滲入巖土體的空隙中，經(jīng)過(guò)充填、固化增強(qiáng)了土體的抗剪強(qiáng)度、模量以及土體與土釘之間的作用力；土釘在邊坡內(nèi)部形成骨架，其對(duì)邊坡整體性的增強(qiáng)作用也未考慮等。圖6為鮮水河電站邊坡治理的竣工照片，邊坡目前狀態(tài)良好，其長(zhǎng)期加固效果還待時(shí)間檢驗(yàn)。

圖6 土釘加固后的邊坡形象面貌

3 結(jié) 論

本文利用等效參數(shù)提高方法研究了鮮水河水電站邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題，主要得到以下結(jié)論：

（1）結(jié)合鮮水河電站滑塌邊坡治理工程實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)土釘間距對(duì)邊坡穩(wěn)定性具有較大影響，土釘間距由1.0 m增大至1.8m時(shí)邊坡抗滑安全系數(shù)從2.20迅速下降至1.38，而當(dāng)超過(guò)1.8m時(shí)其對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響減弱，如土釘間距由1.8m增長(zhǎng)至2.2m時(shí)應(yīng)抗滑安全系數(shù)僅下降0.07。

（2）土釘?shù)臉O限抗拔力與土釘長(zhǎng)度并非線性關(guān)系，在本實(shí)例中土釘長(zhǎng)度小于12m時(shí)，極限抗拔力隨長(zhǎng)度增長(zhǎng)而增大，超過(guò)12m后土釘抗拔力受到筋材特性的限制即不再增長(zhǎng)。

（3）增大鉆孔角度（至垂直于邊坡）可以提高土釘?shù)募庸绦Ч绊戄^小，且會(huì)隨著邊坡坡度的增大而減弱。本實(shí)例邊坡角度為60°當(dāng)鉆孔角度分別為5°和15°時(shí)兩者差別僅為6%。

（4）結(jié)合鮮水河電站邊坡治理實(shí)例，利用等效集中力法對(duì)等效提高參數(shù)法進(jìn)行驗(yàn)證，前者抗滑穩(wěn)定系數(shù)為1.611后者為1.547，兩者差別不大且后者更偏于安全，因此等效提高參數(shù)法可為土釘墻的設(shè)計(jì)提供參考。

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Equivalent Increasing Parameter Method for Stability Analysis of Soil Nail Reinforced Slopes

HAOMing－h(huán)ui1，ZHANG Hong2，PENG Tao1，XING Hui－ge3
（1.State Key Laboratory of Hydraulics and Mountain River Engineering，Sichuan University，Chengdu，Sichuan 610065，China；2.Planning and Design Branch of Sichuan Province Institute ofWater Resources and Hydro－electric Engineering Investigation and Design，Deyang，Sichuan 618000，China；3.College of Architecture&Environment，Sichuan University，Chengdu，Sichuan 610065，China）

The reinforcementof the slopesby using soilnailswasembodied in the equivalent increasing parametermethod of soil shear strength based on the principle of Mohr－Coulomb.Accordingly，the relationship between the reinforcement parameters of soil nails and soilmassmechanicswas identified.Through the sensitivity analysis of nail length，drilling angle and spacing between nails，itwas found that the spacing and nail length have a significant impacton the stability of the slopes，whereas the angle showed no obvious effects.Finally the equivalent increasing parametermethodwas used to analyze the stability of Xianshuihe Hydropower Station reinforced slopes and then the resultswere comparedwith thatof equivalent concentrationmethod.Simulated results showed that the position for themost dangerous sliding surface and its safety factorof equivalent increasing parametermethodwasvery close to thatof the equivalent concentrationmethod，thus the reasonability of the presentedmethodwasvalidated.Effectof soilnailson the shear strength parametersof slope rocksoil is taken into account in the equivalent increasing parametermethod，and the calculation process is simplewith good convergence，therefore it is highly applicable in engineering projects.

slope stability；soil nail reinforcement；shear strength；equivalent parameter；limit equilibrium method

TU443

A

1672—1144（2014）04—0032—06

10.3969／j.issn.1672－1144.2014.04.006

2014－04－13

2014－05－29

國(guó)家自然科學(xué)基金青年資助項(xiàng)目（51209156）

郝明輝（1990—），男 ，河北邢臺(tái)人 ，碩士研究生 ，研究方向?yàn)閹r石力學(xué)與工程。