格構(gòu)錨固結(jié)構(gòu)在礦山工程施工后引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害治理中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，人們對(duì)資源開(kāi)發(fā)及基礎(chǔ)設(shè)施改造的愿望越來(lái)越強(qiáng)烈，一些因礦山工程施工而引發(fā)的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題已逐步引起一些學(xué)者的關(guān)注。格構(gòu)錨固技術(shù)廣泛應(yīng)用于因礦山工程施工引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害治理中，該技術(shù)可將淺層護(hù)坡和深層加固、護(hù)坡和抗滑有效結(jié)合起來(lái)，在礦山工程施工行業(yè)內(nèi)備受青睞

。因而，格構(gòu)錨固技術(shù)已成為巖土學(xué)科的研究重點(diǎn)之一。近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者從理論分析到工程技術(shù)人員在工程實(shí)踐的角度對(duì)其進(jìn)行了深入研究，而且針對(duì)不同的地層及地質(zhì)環(huán)境條件做了大量研究,但由于其特殊性及復(fù)雜性，目前尚未形成一套比較成熟完善的理論。

本文結(jié)合芷江縣某礦山工程施工引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害為具體實(shí)例,運(yùn)用理論分析的方法,采用小間距、小噸位錨桿以及連續(xù)的格構(gòu)梁，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行綜合治理。通過(guò)后期監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，采用該支護(hù)結(jié)構(gòu)，加固效果顯著。

1 工程概況

1.1 地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)的地貌形態(tài)及邊界特征

孫家沖村滑坡位于芷江縣公坪鎮(zhèn)孫家沖村，災(zāi)害點(diǎn)距離鎮(zhèn)政府駐地約4公里。滑坡地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)侵蝕剝蝕低山丘陵地貌明顯，地形結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生后坡體最大高程約252.5m（位于丘包頂部），前緣最小高程229.5m，相對(duì)高差23m。匯水面積約為0.010km

。坡體平面形態(tài)呈圈椅狀，縱向剖面形態(tài)呈多級(jí)臺(tái)階式，整體地形坡度上緩下陡，斜坡坡度一般20°～45°，前緣局部可達(dá)70°。前緣出口到后緣坡體距離為35m，坡體最大橫寬大致為110m左右，坡體厚度在4m～7m這一范圍內(nèi)，平均厚度為5m左右，面積約0.32×10

m

，體積約1.79×10

m

，規(guī)模等級(jí)為小型。坡體滑動(dòng)方向215°，與地層傾向225°成10°相交，為順層滑動(dòng)。綜上可知該地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生區(qū)域?yàn)闇\層牽引式順層巖質(zhì)滑動(dòng)。

1.2 滑坡體物質(zhì)組成特征

坡體產(chǎn)生滑動(dòng)物質(zhì)結(jié)構(gòu)大致可分為三種，第一種物質(zhì)組成為含礫粉質(zhì)粘土和強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖；第二種物質(zhì)組成為可塑～軟塑狀粉質(zhì)粘土；第三種物質(zhì)組成為中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。

1.3 滑坡危害性

受6月15日～28日持續(xù)強(qiáng)降雨，該邊坡于6月28日上午12時(shí)發(fā)生大規(guī)模滑動(dòng)，已毀壞坡體前緣擋土墻55m，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)35萬(wàn)元，目前仍對(duì)坡體內(nèi)部2座高壓電塔、2根高壓電桿（鐵路和芷江縣城區(qū)供電）及11戶41名村民的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，根據(jù)初步估算，潛在經(jīng)濟(jì)損失約650萬(wàn)元，急需進(jìn)行合理的工程治理。

2 坡體穩(wěn)定性計(jì)算

2.1 坡面土體相關(guān)參數(shù)

巖土體的抗剪強(qiáng)度及坡體的容重量可直接影響坡面土體的物理力學(xué)數(shù)據(jù)。依據(jù)土工試驗(yàn)結(jié)果可有效判定土體的容重量，經(jīng)計(jì)算得出精確數(shù)值。而滑動(dòng)面C、φ值的取值需要根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)、原位測(cè)試、敏感性分析、反演分析、工程類比及參考地區(qū)經(jīng)驗(yàn)綜合確定，綜合取值如下表1。

本次計(jì)算方法利用上述公式，計(jì)算結(jié)果如表4所示。

2.2 計(jì)算剖面確定

根據(jù)勘查成果報(bào)告，選取2-2’剖面、3-3’剖面作為穩(wěn)定性計(jì)算剖面，各剖面計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：

2.3 計(jì)算工況確定

坡體穩(wěn)定性計(jì)算，其目的是為坡體在不同工況條件下的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及地質(zhì)災(zāi)害治理提供設(shè)計(jì)依據(jù)。計(jì)算荷載考慮滑體自重、地表荷載、暴雨、動(dòng)荷載、地震等因素。

可權(quán)箏怎么辦？把人一水靈靈的姑娘熬成剩斗士了？不滿意早說(shuō)呵？沒(méi)感覺(jué)早吱聲呵？要登記了，你恐婚了？要修成正果了，你想逃了。這不能夠！

A、自重：土體自身重量，施加在條塊上的一部分作用力。

一般工況情況下，飽和重度施加于地下水位以下，自然重度施加于地下水位以上。礦山工程施工引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)域未發(fā)現(xiàn)地下水，因此可以推斷為自然重度。雨季集中自然環(huán)境下，重點(diǎn)關(guān)注巖土體松散區(qū)域，雨水大量滲入土體中，坡體雨水量滲入范圍逐漸擴(kuò)大，巖土體內(nèi)部水量處于極度飽和狀態(tài)，應(yīng)用飽和重度，坡面輕度應(yīng)用飽和抗剪強(qiáng)度。

B、地表荷載：坡體上物工程施工，雜草、喬木覆蓋于坡體，可將地表載荷情況忽略不計(jì)。

C、水壓力：地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)未見(jiàn)地下水，可以不考慮水壓的影響。

D、地震荷載：此次研究對(duì)地震載荷不作為參考。

進(jìn)一步推廣新技術(shù)、新工藝、新材料的應(yīng)用.要加強(qiáng)燃?xì)夤こ痰墓δ芊治觯倪M(jìn)施工技術(shù)，不斷采用新技術(shù)、新工藝，提高燃?xì)夤こ痰氖褂脡勖?；要加?qiáng)對(duì)工程材料的性能分析，及時(shí)推廣應(yīng)用降耗增效的新材料，以降低工程成本.

通過(guò)采用極限平衡法算出坡體各面的穩(wěn)定系數(shù)，發(fā)現(xiàn)坡體在暴雨工況下穩(wěn)定較差，易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，在自重和暴雨雙重條件影響下，坡體的穩(wěn)定狀態(tài)不佳。受強(qiáng)降雨的影響作用，大量雨水滲入土體，坡體下滑力增加，抗滑能力減弱，坡面巖土體穩(wěn)定性持續(xù)降低。坡體穩(wěn)定性計(jì)算處于反復(fù)驗(yàn)證時(shí)期，所以礦山工程施工區(qū)域易發(fā)地質(zhì)災(zāi)害需進(jìn)行加固。

2.4 坡體穩(wěn)定狀態(tài)判別標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》（GB/T32864—2016）第12.4.6條規(guī)定，滑坡穩(wěn)定狀態(tài)判別標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

2.5 計(jì)算模型的選取

該坡體均屬于小型巖土體滑動(dòng)范疇，根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》12.4.4條推薦，本次計(jì)算模型采用平面極限平衡法進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和推力計(jì)算。

牧草營(yíng)養(yǎng)成分測(cè)定 樣品養(yǎng)分測(cè)定在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院進(jìn)行[25]；粗蛋白(CP)采用流動(dòng)注射比色分析法[22]；粗纖維(CF)采用范式洗滌法[26]；粗脂肪(EE)采用索氏抽提法[21]；粗灰分(ASH)采用干灰法[28]。

計(jì)算模型見(jiàn)下圖：

計(jì)算公式如下：

2.6 穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

《政府會(huì)計(jì)制度》將《高等學(xué)校會(huì)計(jì)制度》中“存貨”科目分解為“在途物品”“庫(kù)存物品”“加工物品”三個(gè)科目，“長(zhǎng)期投資”科目分解為“長(zhǎng)期股權(quán)投資”和“長(zhǎng)期債券投資”兩個(gè)科目，“應(yīng)繳稅費(fèi)”科目分解為“應(yīng)交增值稅”“其他應(yīng)交稅費(fèi)”兩個(gè)科目。

主要是志留系一套淺海相沉積碎屑巖，具有沉積厚度大、巖性較單調(diào)和具韻律性等特點(diǎn)。出露地層僅見(jiàn)下志留統(tǒng)，出露厚度不完全。

3 坡體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及發(fā)展趨勢(shì)分析

參考地質(zhì)勘查鉆孔資料，在坡體上增設(shè)幾處鉆孔位置，未見(jiàn)地下水，此次工況計(jì)算需考慮的因素為自重+暴雨，根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害影響范圍及造成的經(jīng)濟(jì)損失，地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防等級(jí)為Ⅱ級(jí)。坡體的穩(wěn)定性系數(shù)、載荷情況如下表所示：

4 格構(gòu)梁與預(yù)應(yīng)力錨桿復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)前人研究成果及理論分析，小間距、小噸位錨桿以及連續(xù)的格構(gòu)梁對(duì)于松散體滑坡加固具有顯著的支護(hù)效果，因此，針對(duì)易發(fā)地質(zhì)災(zāi)害坡體采用預(yù)應(yīng)力錨桿與現(xiàn)澆鋼筋混凝土格構(gòu)梁復(fù)合結(jié)構(gòu)。鋼筋砼格構(gòu)梁格構(gòu)布置整個(gè)滑坡坡面，由橫梁和縱梁組成，梁間距為3.0m×3.0m，格構(gòu)截面尺寸b×h=400mm×500mm，梁高嵌入地面以下300mm。預(yù)應(yīng)力錨桿布置于縱橫梁交叉處，坡體分兩級(jí)平臺(tái)，每級(jí)布置5排錨桿，單根張拉噸位140kN，錨固段長(zhǎng)度4m～8m，總長(zhǎng)度15m～25m。該復(fù)合支護(hù)系統(tǒng)可提供455kN/m的支擋力

。

張雷[28]等對(duì)比分析了HFO-1234ze、R417A和R22這3種制冷劑的熱力性能和環(huán)保性能，并以理論計(jì)算的方式初步分析了HFO-1234ze在空氣源熱泵熱水器上應(yīng)用的可行性，以實(shí)驗(yàn)的方式測(cè)試了3種制冷工質(zhì)的性能。研究結(jié)果表明，以HFO-1234ze為制冷劑替代R417A和R22在熱泵熱水器中的應(yīng)用是完全可行的。

4.1 鋼筋砼格構(gòu)梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

格構(gòu)縱向受力鋼筋采用4HRB400Φ14鋼筋，對(duì)稱布置，并設(shè)置2根HPB300Φ10構(gòu)造鋼筋；箍筋采用HPB300Φ10@200，雙肢箍，鋼筋保護(hù)層厚度為35mm。格構(gòu)梁采用C25混凝土現(xiàn)澆，嵌入坡面300mm，每10m左右設(shè)置一道伸縮縫，縫寬3cm，瀝青砂漿充填。

4.1.1 內(nèi)力計(jì)算

按照彈性地基梁計(jì)算理論,由以下公式確定縱梁的彎矩、剪力以及梁對(duì)地基的反力：

經(jīng)計(jì)算，最大剪力V(max)=137.84KN，位于格構(gòu)梁錨桿連接處；最大彎矩M(max)=68.92KN·m，位于格構(gòu)梁中點(diǎn)。

由此確定各設(shè)計(jì)值如下：V=γ

×V(max)=179.19KN

彎矩設(shè)計(jì)值：M=γ

×M(max)=89.6KN·m

縱向受力鋼筋：

截面尺寸采用400mm×500mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30，軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f

=14.3N/mm

，軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f

=1.43N/mm

，混凝土保護(hù)層厚度c=35mm?？v向受力鋼筋采用HRB400，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f

=360N/mm

，抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f

’=360N/mm

。

截面有效高度：h

=h-a

=500-35=465mm。

在傳統(tǒng)的TSP問(wèn)題中，解構(gòu)建圖為所有城市節(jié)點(diǎn)的連接網(wǎng)，邊的權(quán)值為兩城市節(jié)點(diǎn)間的距離。在本文中，首先需確定所有待編配車組與除晚高峰外的待編配車次的成本矩陣Cij，其中行代表車組號(hào)，列代表列車車次；車次按時(shí)間從早到晚依次排列，成本矩陣中的每一個(gè)值都作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)vij(第i個(gè)車組擔(dān)任第j個(gè)車次)。在進(jìn)行計(jì)劃編制時(shí)需按照車次時(shí)間順序依次進(jìn)行編配，故將所有節(jié)點(diǎn)按從左到右的方向依次連接，當(dāng)前節(jié)點(diǎn)僅可與右側(cè)相鄰列的所有節(jié)點(diǎn)連接，如圖1所示。

從Von Mises應(yīng)力圖上可以看出，豎井在進(jìn)行初期支護(hù)后，Von Mises應(yīng)力呈線性變化，且較為平緩；從X和Y方向來(lái)看，Von Mises應(yīng)力基本呈對(duì)稱分布，Z方向的Von Mises應(yīng)力變化是隨著豎井深度的增加呈線性增大的趨勢(shì)，初支結(jié)構(gòu)所承受的Von Mises應(yīng)力最大值位于豎井深度最大處，故在開(kāi)挖完成后都應(yīng)及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)，并且每個(gè)開(kāi)挖循環(huán)的進(jìn)尺不宜過(guò)大，防止Von Mises應(yīng)力過(guò)大導(dǎo)致圍巖失穩(wěn)以致于上部初期支護(hù)的垮塌。

a

—受拉鋼筋合力點(diǎn)至混凝土受拉邊緣的距離（mm）。

h

/b=465÷400=1.16＜4

h

—截面的腹板高度，矩形截面取有效高度。

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010）第6.3.1條，h

/b＜4時(shí)：

V—構(gòu)件斜截面上的最大剪力設(shè)計(jì)值（KN）；

圖1是500 hPa位溫誤差與降水場(chǎng)的關(guān)系。由圖1a、b可知,在預(yù)報(bào)6 h、12 h時(shí),位溫誤差大值中心幾乎與降水中心一致,范圍集中在降水大值區(qū)范圍之內(nèi);隨著預(yù)報(bào)時(shí)間的增加,預(yù)報(bào)18 h、24 h后(圖1c、d),擾動(dòng)位溫的誤差大值區(qū)不只集中在降水大值區(qū),而是沿著降水大值中心向四周擴(kuò)散,范圍明顯增大。由此說(shuō)明濕對(duì)流區(qū)域是此次颮線過(guò)程中誤差易快速增長(zhǎng)地區(qū),也是預(yù)報(bào)不穩(wěn)定區(qū)域所在。

β

—混凝土強(qiáng)度影響系數(shù)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不超過(guò)C50時(shí)取1.0；

單筋截面極限彎矩：

4.1.3 鋼筋配筋計(jì)算

滿足要求。

4.1.2 截面尺寸驗(yàn)算

選取鋼筋：4Φ20，As=1256mm

，采用對(duì)稱配筋，并設(shè)置2根Φ14HRB400構(gòu)造鋼筋。

配筋率：

正當(dāng)米多準(zhǔn)備離去的時(shí)候，手臂卻被一雙鉗子般的手抓住了。他大吃一驚，看起來(lái)手無(wú)縛雞之力的老人哪來(lái)這么大的力氣？

7.3 自查自糾。應(yīng)實(shí)行食品安全企業(yè)主要負(fù)責(zé)人制，定期組織開(kāi)展食品安全自查并督促整改到位。應(yīng)成立由職工代表組成的企事業(yè)單位膳食管理委員（食品安全管理小組）或者食品安全檢查員隊(duì)伍，定期對(duì)食堂開(kāi)展食品安全檢查和評(píng)議。應(yīng)將食堂自查發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題與整改情況應(yīng)予以公示。

從中可以看出布魯氏病在天峻縣的流行風(fēng)險(xiǎn)概率較高，對(duì)疫病的防控難度較大，同時(shí)可以看出天峻縣存在布魯氏病暴露和擴(kuò)散的雙重風(fēng)險(xiǎn)，而其他兩地存在擴(kuò)散性的風(fēng)險(xiǎn)。故此，要在對(duì)布魯氏病的控制中，加強(qiáng)對(duì)布魯氏病的宣傳和疫苗接種，提高防疫的效率，加強(qiáng)對(duì)布魯氏病風(fēng)險(xiǎn)的控制。

箍筋計(jì)算：

從表4可以看出，就尋找真相的評(píng)分來(lái)看，不同學(xué)科領(lǐng)域的研究生群體間存在顯著的差異(F=6.840，P=.001<.05)，具體表現(xiàn)為自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域的研究生在尋找真相的評(píng)分均值顯著高于人文學(xué)科的研究生，就評(píng)分在40分及以上的人數(shù)比例來(lái)看，自然科學(xué)(30.9%)和社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域(30.7%)研究生在尋找真相上均高于人文學(xué)科(21.9%)9個(gè)百分點(diǎn)；在開(kāi)放思想、分析能力、系統(tǒng)化能力、求知欲、認(rèn)知成熟度和批判思維的自信心這六個(gè)維度的評(píng)分均值均未發(fā)現(xiàn)顯著的學(xué)科差異?？傮w而言，批判性思維特質(zhì)的評(píng)分均值在不同學(xué)科類別的研究生群體間不存在顯著差異。

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010）第6.3.3條，斜截面剪力：

根據(jù)《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》第9.2.3.4條規(guī)定，縱向鋼筋應(yīng)采用Φ14HRB400級(jí)以上的熱軋鋼筋，箍筋應(yīng)采用Φ8以上的鋼筋加工，故選取鋼筋：HPB300Φ10@200，箍筋采用雙肢箍。

4.2 預(yù)應(yīng)力錨桿工程設(shè)計(jì)

4.2.1 計(jì)算模型

4.2.2 主動(dòng)土壓力計(jì)算

經(jīng)計(jì)算，削坡后主動(dòng)土壓力系數(shù)Ka＜0，其主動(dòng)土壓力Ea=0（詳見(jiàn)計(jì)算書）。

4.2.3 錨桿軸向拉力

經(jīng)計(jì)算：

錨桿水平拉力標(biāo)準(zhǔn)值：H

=102.42KN

錨桿軸向拉力標(biāo)準(zhǔn)值：N

=106.03KN

錨桿軸向拉力設(shè)計(jì)值：N

=137.84KN

4.2.4 錨桿鋼筋截面積計(jì)算

錨桿鋼筋采用HRB400螺紋鋼，鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fy=360N/mm

，按《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》第8.2.2-1式As的計(jì)算公式：

根據(jù)《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》第9.2.3.4條規(guī)定，錨桿應(yīng)采用Φ25～Φ40的HRB335～HRB400級(jí)鋼筋加工，單根Φ32鋼筋截面積為804mm

，故選取1Φ32的HRB400螺紋鋼即可。

4.2.5錨固長(zhǎng)度計(jì)算

錨桿與巖土層間的錨固段長(zhǎng)度：

錨桿鋼筋與錨固砂漿間的錨固長(zhǎng)度：

根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)定及相關(guān)研究成果

，錨桿錨固段長(zhǎng)度取la計(jì)算值中大者。同時(shí)，巖層錨桿的錨固段長(zhǎng)度不應(yīng)小于3.0m，且不宜大于45D和6.5m，設(shè)計(jì)la=3.0m。根據(jù)《巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程》（CECS22：2005）第7.6.2條規(guī)定，錨桿自由段長(zhǎng)度不應(yīng)小于5.0m，且能保證錨桿與錨固體系的整體穩(wěn)定性。因而，錨桿設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果如表5。

5 結(jié)語(yǔ)

本工程根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)環(huán)境條件，采用理論計(jì)算方法對(duì)格構(gòu)錨桿加固體系進(jìn)行計(jì)算分析。測(cè)試結(jié)果表明，本文中分析的格構(gòu)體系與內(nèi)力監(jiān)測(cè)結(jié)果基本一致。當(dāng)前格構(gòu)加固系統(tǒng)分析理論尚未健全，計(jì)算方法多采用傳統(tǒng)的計(jì)算理論，后續(xù)研究者可從數(shù)值模擬法入手，對(duì)格構(gòu)錨桿加固系統(tǒng)進(jìn)行分析研究。

[1] 許英姿，唐輝明.滑坡治理中格構(gòu)錨固結(jié)構(gòu)的解析解分析[J]地質(zhì)科技情報(bào),2001.20（2）,91-94.

[2] 中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)所.巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)研究與計(jì)算方法[M].北京：科學(xué)出版社，1981.

[3] 許英姿,唐輝明. 錨固結(jié)構(gòu)在松散堆積體滑坡治理中的應(yīng)用[C]//.全國(guó)巖土與工程學(xué)術(shù)大會(huì)論文集（上冊(cè)）.2003:648-653.

[4] 彭振斌.錨固工程設(shè)計(jì)計(jì)算與施工.武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社,1997.