CN110499770A - 一种承重岩体滑动的防治装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种承重岩体滑动的防治装置及方法，针对两种不同类型的易滑动承重岩体，采用两种不同的岩体固定装置；针对第一种易滑动承重岩体，所采用的岩体固定装置包括打入到承重岩体内部的第一固定锚杆和第一辅助锚杆，所述第一固定锚杆和第一辅助锚杆的贯穿易滑动岩体，且其末端相互钩连并深入固定在稳固山体的内部，所述第一固定锚杆和第一辅助锚杆露出岩体表面的顶端通过钢绞线固定相连，所述钢绞线采用两段式结构，其中间部位通过线塔螺栓相连进而构成环状闭合结构，以将易滑动岩体固定在稳固山体或地面上。可以在原有的闭合环状结构的基础上再增加与原环相扣的闭合环状结构，构成多环交叉锁死的结构，将整块大面积易滑动岩体与稳固山体固定在一起，可以更有效地防止山体部分承重岩体发生滑动。

Description

一种承重岩体滑动的防治装置及方法

技术领域

本发明涉及滑坡防治技术领域，具体涉及一种承重岩体滑动的防治装置及方法，广泛适用于岩层结构较多且部分岩层不稳定的山体坡面。

背景技术

在坡面上修路是现在的道路工程中必须面对的问题。由于大部分山体是多岩层结构，岩层与岩层之间易发生滑动现象，所以大部分坡路都需考虑到对承重岩体的滑动的防治措施。而目前普遍做法是将多根锚杆垂直于坡面打入要固定的承重岩体，以达到固定承重岩体的目的。但这种固定方法经常打不到足够的锚固长度，则依然无法有效固定承重岩体，承重岩体仍有可能发生滑动，甚至有可能会在滑动时将锚杆一起带出。

传统做法还有一个弊端是无法很好地应对不规则易滑动岩层，对平行于地面的易滑动岩层而言，传统做法可以起到一定应对作用，而遇到大块状易滑动岩层或是垂直于坡面分布的岩层，传统做法起到的作用就比较小，甚至有的锚杆无法起到作用。

发明内容

本方法的目的就是要解决上述背景技术中提出的不足，提供一种承重岩体的滑动的防治方法。该方法通过连接两根锚杆、两段钢绞线和一个线塔螺栓构成一个稳定的环状结构，该环状结构穿过承重岩体和易滑动岩体，使其与稳固山体连接在一起，在多处设置装置使承重岩体和易滑动岩体与稳固山体紧密连接无法轻易分离，使其不再容易发生滑动。而且本方法在面对易滑动岩体垂直于坡面部分较长的山体时，可以在原有的闭合环状结构的基础上再增加与原环相扣的闭合环状结构，构成多环交叉锁死的结构，将整块大面积易滑动岩体与稳固山体固定在一起，可以更有效地防止山体部分承重岩体发生滑动。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种承重岩体滑动的防治装置，针对两种不同类型的易滑动承重岩体，采用两种不同的岩体固定装置；针对第一种易滑动承重岩体，所采用的岩体固定装置包括打入到承重岩体内部的第一固定锚杆和第一辅助锚杆，所述第一固定锚杆和第一辅助锚杆的贯穿易滑动岩体，且其末端相互钩连并深入固定在稳固山体的内部，所述第一固定锚杆和第一辅助锚杆露出岩体表面的顶端通过钢绞线固定相连，所述钢绞线采用两段式结构，其中间部位通过线塔螺栓相连进而构成环状闭合结构，以将易滑动岩体固定在稳固山体或地面上。

针对第二种易滑动承重岩体，所采用的岩体固定装置采用多组针对第一种易滑动承重岩体所采用的环状闭合结构，多个环状闭合结构以第一固定锚杆为基础再布置一组环状闭合结构，并相互交叉锁定。

所述第一辅助锚杆的末端设置有辅助锚杆末端铁钩，所述辅助锚杆末端铁钩与设置在第一固定锚杆末端的固定锚杆末端圆环相互钩连。

所述第一固定锚杆和第一辅助锚杆之间的夹角为30°~60°。

所述第一固定锚杆和第一辅助锚杆露出岩体表面的长度至少为10cm。

将钢绞线与线塔螺栓连接时，使钢绞线处于较松弛状态，定期通过调节线塔螺栓以改变钢绞线的松紧程度，以使钢绞线保持在断裂运应力临界值的85%~95%，调整时间间隔由易滑动承重岩体的运动活跃度而确定。

针对第二种易滑动承重岩体，在进行双环或多环环状闭合结构连接时，向环状闭合结构内部打入第二根固定锚杆时，使得相邻的两根第二根固定锚杆之间保持10~20cm距离。

重复针对第二种易滑动承重岩体的方案，在两侧边上的环状闭合结构上再做延伸，形成更多环状闭合结构，使多个环状闭合结构交叉锁住，以应对更复杂的地形状况。

任意一项所述承重岩体滑动的防治装置进行岩体滑动防治的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，对承重岩体和易滑动岩体的受力做分析，以便对两种方案进行比选；

步骤2，根据下滑力的大小查阅国家或行业规范对锚杆参数进行设计，同时判断采用针对第一种易滑动承重岩体和针对第二种易滑动承重岩体中的哪一种；

步骤3，待步骤2中的方案确定之后，采用相应的防治装置进行施工。

所述步骤一中比选计算包括如下步骤：

步骤1.1，易滑动承重岩体平均密度计算：均匀取承重岩体不同区域的岩土质样本若干组，根据承重岩体的山体面积做适当调整，每组为A克；然后在山体表面与易滑动岩体的中间位置，并在前一批样本采集点垂直于山体方向的正下方取相同组数样本，每组样本为A克；最后在接近易滑动岩的位置，采用相同方法取同样组数样本，每组为A克；将三批样本混合，按照ρ=m/v 近似得出承重岩体的平均密度；

式中：ρ为承重岩体平均密度，m为样本质量，v为样本体积；

步骤1.2，易滑动承重岩体质量计算：测出承重岩体的形状，通过微积分计算，得出承重岩体的体积；通过公式M=ρv计算出承重岩体的实际总质量M，再考虑到山上的生态所占质量，再乘以扩大系数1.1，得到承重岩体的计算总质量M_总=1.1M；

步骤1.3，易滑动承重岩体重度计算：通过公式G=M_总g计算出承重岩体的重度；

式中：G为承重岩体的重度，g为重力加速度；

步骤1.4，易滑动承重岩体的下滑力计算：通过对易滑动岩体表面的测绘，描绘出易滑动岩体与承重岩体接触面的切平面，设切平面与水平地面之间的锐角夹角为α，则易滑动岩体垂直于切平面的力为F=G×cosα，易滑动岩体垂平行于切平面的力为F^/= G×sinα ；取承重岩体接近易滑动岩体部分的土壤样本，与易滑动岩体样本，将二者在实验室中进行模拟，测出承重岩体与易滑动岩体间的摩擦系数μ，由公式f=μF可得出承重岩体与易滑动岩体之间的摩擦力f，因此易滑动承重岩体的下滑力为P= F^/-f。

本发明有如下有益效果：

1、环状结构以及多环交叉结构因为与稳定山体或地面相连接，所以稳定性很强，除非山体发生大面积或者整体塌方，或者装置损坏，否则一般情况下不会发生造成较大影响的承重岩体滑动。

2、对易滑动岩体的受力做分析，进而对两种方案进行比选，同时根据分析结果对锚杆参数设计时可保证设计的科学性与合理性，可优化防治效果。

3、固定锚杆与辅助锚杆之间采用钩与环的连接方式，连接较为稳定，不会由于外界影响而造成太多的脱落现象发生。

4、锚杆在地上留出10厘米部分用来连接钢绞线，既能满足连接需求，又比较隐蔽。

5、连接线塔螺栓与钢绞线时，钢绞线处于尽量松弛的状态，可以留给装置一些活动空间，使其在岩层运动过程中绷直，也便于观测拉伸速度。

6、可以通过地面上的线塔螺栓控制钢绞线，操作简单方便，可以较为准确地调节钢绞线到需要的松紧程度。

7、钢绞线位置露出地面，便于监控钢绞线松紧程度以及时调节，同时还可以通过观测钢绞线松紧程度的收缩速度，确定需要调节的时间间隔。

8、在进行双环或者多环结构连接时，新打入的固定锚杆应与原辅助锚杆之间留出10~20厘米空间，可以避免岩层运动过程中装置交叉点相互作用造成变形损坏装置。

8、掌握了承重岩体和易滑动岩体间的摩擦力，可以更好地把控锚固长度，从而控制应打入的锚杆的长度，避免锚杆打入长度不够达不到效果，或者打入长度太多浪费材料。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为单环闭合结构，适用于易滑动岩体垂直于坡面部分较为狭窄的情况；

图2为双环交错闭合结构，可根据需求再增加环数构成多环交错闭合结构，适用于易滑动岩体垂直于坡面部分较长的情况；

图3为锚杆搭接示意图，固定锚杆末端圆环与辅助锚杆末端铁钩相互勾住，固定锚杆和辅助锚杆顶部与钢绞线连接，两段钢绞线通过线塔螺栓连接，形成闭合环状结构；

图4为两组结构交错形成的双环闭合结构，可以通过仿照二环搭接方式，根据需要再搭接更多闭合环状结构形成多环闭合结构。

图中：第一固定锚杆1、第一辅助锚杆2、钢绞线3、线塔螺栓4、承重岩体5、易滑动岩体6、稳固山体7；

第二环固定锚杆1’、第二环辅助锚杆2’、第二环钢绞线3’、第二环线塔螺栓4’。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

参见图1-4，一种承重岩体滑动的防治装置，针对两种不同类型的易滑动承重岩体，采用两种不同的岩体固定装置；针对第一种易滑动承重岩体，所采用的岩体固定装置包括打入到承重岩体5内部的第一固定锚杆1和第一辅助锚杆2，所述第一固定锚杆1和第一辅助锚杆2的贯穿易滑动岩体6，且其末端相互钩连并深入固定在稳固山体7的内部，所述第一固定锚杆1和第一辅助锚杆2露出岩体表面的顶端通过钢绞线3固定相连，所述钢绞线3采用两段式结构，其中间部位通过线塔螺栓4相连进而构成环状闭合结构，以将易滑动岩体固定在稳固山体或地面上。

针对第二种易滑动承重岩体，所采用的岩体固定装置采用多组针对第一种易滑动承重岩体所采用的环状闭合结构，多个环状闭合结构以第一固定锚杆1为基础再布置一组环状闭合结构，并相互交叉锁定。通过采用上述的环状结构以及多环交叉结构因为与稳定山体或地面相连接，所以稳定性很强，除非山体发生大面积或者整体塌方，或者装置损坏，否则一般情况下不会发生造成较大影响的承重岩体滑动。

进一步的，所述第一辅助锚杆2的末端设置有辅助锚杆末端铁钩9，所述辅助锚杆末端铁钩9与设置在第一固定锚杆1末端的固定锚杆末端圆环8相互钩连。之间采用钩与环的连接方式，连接较为稳定，不会由于外界影响而造成太多的脱落现象发生。

进一步的，所述第一固定锚杆1和第一辅助锚杆2之间的夹角为30°~60°。通过设置上述的夹角能够达到最佳的锚固效果。

进一步的，所述第一固定锚杆1和第一辅助锚杆2露出岩体表面的长度至少为10cm。既能满足连接需求，又比较隐蔽。

进一步的，将钢绞线3与线塔螺栓4连接时，使钢绞线3处于较松弛状态，定期通过调节线塔螺栓4以改变钢绞线3的松紧程度，以使钢绞线3保持在断裂运应力临界值的85%~95%，调整时间间隔由易滑动承重岩体的运动活跃度而确定。钢绞线3位置露出地面，便于监控钢绞线松紧程度以及时调节，同时还可以通过观测钢绞线3松紧程度的收缩速度，确定需要调节的时间间隔。

进一步的，针对第二种易滑动承重岩体，在进行双环或多环环状闭合结构连接时，向环状闭合结构内部打入第二根固定锚杆1时，使得相邻的两根第二根固定锚杆1之间保持10~20cm距离。可以避免岩层运动过程中装置交叉点相互作用造成变形损坏装置。

进一步的，重复针对第二种易滑动承重岩体的方案，在两侧边上的环状闭合结构上再做延伸，形成更多环状闭合结构，使多个环状闭合结构交叉锁住，以应对更复杂的地形状况。

实施例2：

任意一项所述承重岩体滑动的防治装置进行岩体滑动防治的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，对承重岩体和易滑动岩体的受力做分析，以便对两种方案进行比选；

所述步骤一中比选计算包括如下步骤：

步骤1.1，易滑动承重岩体平均密度计算：均匀取承重岩体5不同区域的岩土质样本若干组，根据承重岩体5的山体面积做适当调整，每组为A克；然后在山体表面与易滑动岩体6的中间位置，并在前一批样本采集点垂直于山体方向的正下方取相同组数样本，每组样本为A克；最后在接近易滑动岩6的位置，采用相同方法取同样组数样本，每组为A克；将三批样本混合，按照ρ=m/v 近似得出承重岩体5的平均密度；

式中：ρ为承重岩体平均密度，m为样本质量，v为样本体积；

步骤1.2，易滑动承重岩体质量计算：测出承重岩体5的形状，通过微积分计算，得出承重岩体的体积；通过公式M=ρv计算出承重岩体5的实际总质量M，再考虑到山上的生态所占质量，再乘以扩大系数1.1，得到承重岩体5的计算总质量M_总=1.1M；

步骤1.3，易滑动承重岩体重度计算：通过公式G=M_总g计算出承重岩体的重度；

式中：G为承重岩体的重度，g为重力加速度；

步骤1.4，易滑动承重岩体的下滑力计算：通过对易滑动岩体6表面的测绘，描绘出易滑动岩体6与承重岩体5接触面的切平面，设切平面与水平地面之间的锐角夹角为α，则易滑动岩体垂直于切平面的力为F=G×cosα，易滑动岩体垂平行于切平面的力为F^/= G×sinα ；取承重岩体接近易滑动岩体部分的土壤样本，与易滑动岩体样本，将二者在实验室中进行模拟，测出承重岩体与易滑动岩体间的摩擦系数μ，由公式f=μF可得出承重岩体与易滑动岩体之间的摩擦力f，因此易滑动承重岩体的下滑力为P= F^/-f。

步骤2，根据下滑力的大小查阅国家或行业规范对锚杆参数进行设计，同时判断采用针对第一种易滑动承重岩体和针对第二种易滑动承重岩体中的哪一种；

步骤3，待步骤2中的方案确定之后，采用相应的防治装置进行施工。

Claims (9)

1.一种承重岩体滑动的防治装置，其特征在于：针对两种不同类型的易滑动承重岩体，采用两种不同的岩体固定装置；针对第一种易滑动承重岩体，所采用的岩体固定装置包括打入到承重岩体（5）内部的第一固定锚杆（1）和第一辅助锚杆（2），所述第一固定锚杆（1）和第一辅助锚杆（2）的贯穿易滑动岩体（6），且其末端相互钩连并深入固定在稳固山体（7）的内部，所述第一固定锚杆（1）和第一辅助锚杆（2）露出岩体表面的顶端通过钢绞线（3）固定相连，所述钢绞线（3）采用两段式结构，其中间部位通过线塔螺栓（4）相连进而构成环状闭合结构，以将易滑动岩体固定在稳固山体或地面上；

针对第二种易滑动承重岩体，所采用的岩体固定装置采用多组针对第一种易滑动承重岩体所采用的环状闭合结构，多个环状闭合结构以第一固定锚杆（1）为基础再布置一组环状闭合结构，并相互交叉锁定。

2.根据权利要求1所述一种承重岩体滑动的防治装置，其特征在于：所述第一辅助锚杆（2）的末端设置有辅助锚杆末端铁钩（9），所述辅助锚杆末端铁钩（9）与设置在第一固定锚杆（1）末端的固定锚杆末端圆环（8）相互钩连。

3.根据权利要求1或2所述一种承重岩体滑动的防治装置，其特征在于：所述第一固定锚杆（1）和第一辅助锚杆（2）之间的夹角为30°~60°。

4.根据权利要求1或2所述一种承重岩体滑动的防治装置，其特征在于：所述第一固定锚杆（1）和第一辅助锚杆（2）露出岩体表面的长度至少为10cm。

5.根据权利要求1所述一种承重岩体滑动的防治装置，其特征在于：将钢绞线（3）与线塔螺栓（4）连接时，使钢绞线（3）处于较松弛状态，定期通过调节线塔螺栓（4）以改变钢绞线（3）的松紧程度，以使钢绞线（3）保持在断裂运应力临界值的85%~95%，调整时间间隔由易滑动承重岩体的运动活跃度而确定。

6.根据权利要求1所述一种承重岩体滑动的防治装置，其特征在于：针对第二种易滑动承重岩体，在进行双环或多环环状闭合结构连接时，向环状闭合结构内部打入第二根固定锚杆（1）时，使得相邻的两根第二根固定锚杆（1）之间保持10~20cm距离。

7.根据权利要求1所述一种承重岩体滑动的防治装置，其特征在于：重复针对第二种易滑动承重岩体的方案，在两侧边上的环状闭合结构上再做延伸，形成更多环状闭合结构，使多个环状闭合结构交叉锁住，以应对更复杂的地形状况。

8.采用权利要求1-6任意一项所述承重岩体滑动的防治装置进行岩体滑动防治的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，对承重岩体和易滑动岩体的受力做分析，以便对两种方案进行比选；

步骤2，根据下滑力的大小查阅国家或行业规范对锚杆参数进行设计，同时判断采用针对第一种易滑动承重岩体和针对第二种易滑动承重岩体中的哪一种；

步骤3，待步骤2中的方案确定之后，采用相应的防治装置进行施工。

9.根据权利要求8所述承重岩体滑动的防治装置进行岩体滑动防治的方法，其特征在于所述步骤一中比选计算包括如下步骤：

步骤1.1，易滑动承重岩体平均密度计算：均匀取承重岩体（5）不同区域的岩土质样本若干组，根据承重岩体（5）的山体面积做适当调整，每组为A克；然后在山体表面与易滑动岩体（6）的中间位置，并在前一批样本采集点垂直于山体方向的正下方取相同组数样本，每组样本为A克；最后在接近易滑动岩（6）的位置，采用相同方法取同样组数样本，每组为A克；将三批样本混合，按照ρ=m/v 近似得出承重岩体（5）的平均密度；

式中：ρ为承重岩体平均密度，m为样本质量，v为样本体积；

步骤1.2，易滑动承重岩体质量计算：测出承重岩体（5）的形状，通过微积分计算，得出承重岩体的体积；通过公式M=ρv计算出承重岩体（5）的实际总质量M，再考虑到山上的生态所占质量，再乘以扩大系数1.1，得到承重岩体（5）的计算总质量M_总=1.1M；

步骤1.3，易滑动承重岩体重度计算：通过公式G=M_总g计算出承重岩体的重度；

式中：G为承重岩体的重度，g为重力加速度；

步骤1.4，易滑动承重岩体的下滑力计算：通过对易滑动岩体（6）表面的测绘，描绘出易滑动岩体（6）与承重岩体（5）接触面的切平面，设切平面与水平地面之间的锐角夹角为α，则易滑动岩体垂直于切平面的力为F=G×cosα，易滑动岩体垂平行于切平面的力为F^/= G×sinα ；取承重岩体接近易滑动岩体部分的土壤样本，与易滑动岩体样本，将二者在实验室中进行模拟，测出承重岩体与易滑动岩体间的摩擦系数μ，由公式f=μF可得出承重岩体与易滑动岩体之间的摩擦力f，因此易滑动承重岩体的下滑力为P= F^/-f。