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摘要：经综合比较分析后，选用格构式加固体系对其进行加固治理，详细介绍了方案设计计算过程及格构梁与锚索（杆）的布置。
关键词：滑坡特征；稳定性分析；格构式加固体系；设计计算
Abstract: The comprehensive comparison analysis, selection of lattice reinforcing system of the reinforcement management, detailed introduces the scheme design calculation process pass the beam and anchor structure (stem) decorate.
Keywords: Landslide characteristics; Stability analysis; Lattice reinforcing system; Design calculation
中图分类号：P642文献标识码：A文章编号：
边坡工程地质条件及特征
银盘水电站新田滑坡位于武隆县江口镇花园村1组乌江右岸岸坡地带，距建设中乌江银盘水电站坝址里程约2.1km。属构造剥蚀低山河谷斜坡地貌。斜坡呈NE-SW向延伸，往北逐渐增高，向南倾斜，斜向斜坡。最高点位于调察区北侧山麓，高程500m，最低点位于南侧的乌江主河道，高程180m，相对高差约320m。该区为农耕区，其上分布有阶梯状农田和1-2F民房，人类工程活动强度小，原始地形地貌保持较完整，斜坡坡向总体约155°，坡角约15-35°。滑坡区东西两侧分别发育有季节性冲沟，前缘为乌江侵蚀岸坡，坡度相对较陡。
边坡岩体粘聚力c＝65kPa，，地下水较丰富，地下水类型主要为松散堆积物中的孔隙水和基岩裂隙水，主要受大气降水渗入补给。
边坡所在地区多雨，降水丰富，最大过程降雨量为100mm，连续降雨5天期间总降雨量500mm，大雨过后，边坡频发小型滑坡或坍塌。
根据钻探揭示深度和地表地质调查，勘察区上覆第四系全新统（Q4）土层由人工填土层（ Q4ml ）、崩坡积层（ Q4col+dl ）、滑坡堆积层（ Q4del ）、冲洪积层（ Q4al+pl ）组成，下伏基岩为奥陶系下统大湾组（O1d）黄绿色页岩及泥灰岩组成。
2、滑坡成因分析
边坡走向与岩层走向夹角小，岩层倾向坡外，倾角略大于坡角，基本为顺向坡结构，该岩层走向对边坡稳定性很不利。岩层由软硬相间的岩石组成，软弱层发育，岩层面上从平硐内可见有大片滑动作用形成的擦痕，滑坡体与基岩接触面主要为岩层面，接触面间主要为砂质粘土。NWW、NW向的节理发育，倾角较陡，常形成陡坎，构成滑坡体侧向和后缘边界。据此分析，可知滑移面是由多个夹层面组成，且呈顺向阶梯状排列。在滑坡体下游可见多处由上述2组节理与岩层面所构成的小型滑坡体，亦可见多处由上述2组节理岩层面所构成的小型滑坡体，也可以说明滑移面具有多层性。
边坡稳定性分析与计算
根据土工试验成果和类比法，选取滑动带土的综合强度指标c＝45-50kPa，＝21°-23°，进行稳定分析计算。对于滑坡工程，为更好地反映实际情况，滑带土的抗剪强度指标应参考试验数据，按反算法选取为宜。选取代表性剖面，进行滑动带土体强度反算，地下水位以下滑动带土的抗剪强度指标取该土层试验测试的固结快剪强度，即c＝40kPa，＝21°。根据多年沉降和位移观测结果，可知假设在该库水位为天然状态下时，该滑坡体的稳定安全系数取1.0比较符合实际，据此，由两剖面反算出地下水位以上滑动带土的抗剪强度指标为c＝67.78kPa，＝25°。
为提高边坡稳定性分析的可靠性，充分考虑地下水位和库水位的影响，应从极限平衡角度和应力、应变及位移角度等方面采用多种方法对滑坡体进行了分析评价。本边坡采用极限平衡分析和有限元法对该滑坡体进行了分析、两者互相验证。极限平衡分析采用的是经陈祖煜教授改进的Morgenstern & Price法，该方法能同时满足力和力矩平衡条件，较Sarma法更合理。有限元法采用Mohr-Coulomb等面积屈服准则按强度折减法进行分析。两种方法分析结果基本一致，有限元法的稳定安全系数略高于极限平衡法，但最终以偏于安全的极限平衡法为主。
经计算，饱水状态下，即地下水位以上滑体容重取23kN/m3，地下水位以下取浮容重，并考虑超静孔压的作用，所得滑坡体的稳定安全系数为0.97。可见，在强降雨时，边坡体有蠕滑可能，与多年变形监测结论相符。
滑坡治理措施
4.1方案的选择与设计计算
通过对滑坡的稳定性分析与计算，可知该滑坡体的治理可以采用削坡减载，抗滑桩、锚索、锚杆、注浆加固等方法进行加固治理，但从可靠性、安全性、经济性、施工技术可行性等多方面综合考虑，最终采用了锚索（杆）格构式加固体系对该滑坡体进行加固治理。
格构加固技术是利用浆砌块石、现浇钢筋混凝土或预制预应力混凝土构件进行边坡面防护，并利用锚杆或锚索加以固定的一种边坡加固技术。对于采用格构加固的边坡治理工程，首要的问题是计算锚固荷载，边坡在设计所提供的锚固荷载的作用下应处于稳定，并且稳定系数应达到规范要求，通常情况下，计算锚固荷载应根据边坡破坏类型仅面来确定计算方法，对于无连续滑动面的直立或近直立的边坡，在采用锚索（杆）挡墙加固时，可采用土压力理论计算土压力或岩石压力，然后確定锚固荷载。对于具有连续的潜在滑动面的边坡，可采用条分法稳定性进行锚固荷载计算。
根据计算求得的锚固荷载和边坡实际情况，确定锚索分布及不同高度的锚索设计锚固力，然后计算格构的内力。为了方便，将两个锚点之间的格构梁简化为一个简支梁来计算其内力，简化模型如图1所示[8][9]。
图1格构内力计算模式
严格地讲，简化模型梁上的分布荷载应根据相应格构所处力边坡位置上的岩土压力和设计锚压力确定，但对于某些边坡的岩土分布极其复杂，因此通常按最不利原则，用锚索的最大设计荷载T近似计算分布荷载p，即:
(1)
式中：——两锚索之间格构梁的长度；
T1，T2——格构梁两端锚索的设计荷载（T1T2）。
如果T1＝T2＝T，则格构梁上的荷载均分布，有
p1＝p2＝p＝T/(2)
为了保证锚索在超张拉或边坡变形过程中格构梁的安全性，在设计计算时，常将T1，T2乘以1.5的系数或直接采用锚索的极限荷载代入上式中进行计算。
按上述计算求得格构梁的荷载后，便可计算格构梁的内力，并按受弯构件考虑来验算格构梁的强度和进行配筋计算。假设计算获得的格构梁的最大弯矩为Mmax ，截面尺寸为：b，h；截面相对受压高度为 jg，截面有效高度为ho ，混凝土安全系数rc=1.25，钢筋安全系数 rs=1.25；计算步骤如下；
①计算最大配筋max=0.55；最小配筋率为min=0.15%。
②验算双筋的可能性：
如果，按单筋截面进行设计；否则按双筋截面进行设计。
③ 单面配筋计算：
受压区高度：
配筋截面积：g=
配筋截率：，配筋应满足要求。
④配筋：纵向受力钢筋按计算设置，构造筋按相关规范规程的要求进行设置。
4.2格构梁与锚索（杆）布置
本滑坡工程，顺路基水平宽度约200m，但据工勘和物探报告，主滑动带宽度约为130m，即设计计算时取该区每延米水平推力为430t。根据主滑面倾角，经计算并考虑不致因锚索过长带来施工难度和费用增加，确定锚索与主滑动面法线夹角为30°，与水平面夹角为29°，向下倾斜，经计算要求每延米提供600t的锚固力。取纵梁水平间距为5m，则单列框架上承受的锚固力为3000t。取各锚索设计预拉力为150t，则每基本单框上共需设置20根锚索[10]。
为保护好现有公路，路基以下岸坡在该区的有效加固宽度为200m，采用格构式框架梁，共计160根锚索，锚孔间距4m，纵梁长6m，上、下与横梁相连，两端外伸各0.6m，横梁长5m，无外伸长度，纵横梁截面为宽×高＝0.5×0.8m，纵梁铺设角度依地面坡度合理调整，横梁水平铺设，同一剖面是不同上、下各纵梁间距也依地形调整。按本文4.1节分析计算格构纵横梁内力并进行配筋计算。每水平间距5m设置纵梁2根，以2根橫梁连接，共计纵、横梁各76根，各梁均依地势挖槽浇筑。
公路以上主滑动带范围内水平间距5m设置一列锚索，每列16根，与公路以下各列所在剖面对应，纵横格构梁设计与路基以下相同，由于从滑坡推力计算结果可见滑坡推力在各断面上明显可分为牵引段、主滑段和抗滑段三部分，抗滑结构宜设在抗滑或主滑段上，故公路以上各梁设置标在高200m以下的主滑段上。远离主滑带逐渐减少各列锚索根数，分别向上游边界和Ⅱ区过渡。现有滑坡坡面经修坡夯实后在标高180m以下也设置若干预应力锚索梁，再喷锚挂网护面使之得到加固。
结论
（1）通过对新田滑坡体工程地质条件及特征等进行研究，对其滑坡成因进行分析，运用极限平衡法STAB程序和著名的有限元软件ANSYS对滑坡的稳定性进行计算分析，得出该边坡饱和状态下滑坡体的稳定安全系数为0.97，边坡体有蠕滑可能，与多年变形监测结论相符。
（2）对滑坡体进行分析评价时，应从极限平衡角度和应力、应变及位移角度采用多种分析方法共同分析，使其相互验证，保证边坡评价的准确性。
参考文献：
1、甘三才、岳雪波、吴建中等. 江银盘水电站库区新田滑坡补充勘察报告.长江岩土工程总公司（武汉）重庆分公司，2010；
2、徐祯祥.软弱破碎岩体条件下高边坡治理技术.岩土锚固技术的新进展.北京：人民交通出版社，2000；
3、 胡石友.新型框格护坡的设计与实践.地质灾害与环境保护.Vol.11，No.2,2002；
4、赵明阶，何光春等.边坡工程处治技术.北京：人民交通出版社，2003；
5、程良奎，范景伦等.岩土锚固.北京：中国建筑工业出版社，2003。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：滑坡特征；稳定性分析；格构式加固体系；设计计算
Abstract: The comprehensive comparison analysis, selection of lattice reinforcing system of the reinforcement management, detailed introduces the scheme design calculation process pass the beam and anchor structure (stem) decorate.
Keywords: Landslide characteristics; Stability analysis; Lattice reinforcing system; Design calculation
中图分类号：P642文献标识码：A文章编号：
边坡工程地质条件及特征
银盘水电站新田滑坡位于武隆县江口镇花园村1组乌江右岸岸坡地带，距建设中乌江银盘水电站坝址里程约2.1km。属构造剥蚀低山河谷斜坡地貌。斜坡呈NE-SW向延伸，往北逐渐增高，向南倾斜，斜向斜坡。最高点位于调察区北侧山麓，高程500m，最低点位于南侧的乌江主河道，高程180m，相对高差约320m。该区为农耕区，其上分布有阶梯状农田和1-2F民房，人类工程活动强度小，原始地形地貌保持较完整，斜坡坡向总体约155°，坡角约15-35°。滑坡区东西两侧分别发育有季节性冲沟，前缘为乌江侵蚀岸坡，坡度相对较陡。
边坡岩体粘聚力c＝65kPa，，地下水较丰富，地下水类型主要为松散堆积物中的孔隙水和基岩裂隙水，主要受大气降水渗入补给。
边坡所在地区多雨，降水丰富，最大过程降雨量为100mm，连续降雨5天期间总降雨量500mm，大雨过后，边坡频发小型滑坡或坍塌。
根据钻探揭示深度和地表地质调查，勘察区上覆第四系全新统（Q4）土层由人工填土层（ Q4ml ）、崩坡积层（ Q4col+dl ）、滑坡堆积层（ Q4del ）、冲洪积层（ Q4al+pl ）组成，下伏基岩为奥陶系下统大湾组（O1d）黄绿色页岩及泥灰岩组成。
2、滑坡成因分析
边坡走向与岩层走向夹角小，岩层倾向坡外，倾角略大于坡角，基本为顺向坡结构，该岩层走向对边坡稳定性很不利。岩层由软硬相间的岩石组成，软弱层发育，岩层面上从平硐内可见有大片滑动作用形成的擦痕，滑坡体与基岩接触面主要为岩层面，接触面间主要为砂质粘土。NWW、NW向的节理发育，倾角较陡，常形成陡坎，构成滑坡体侧向和后缘边界。据此分析，可知滑移面是由多个夹层面组成，且呈顺向阶梯状排列。在滑坡体下游可见多处由上述2组节理与岩层面所构成的小型滑坡体，亦可见多处由上述2组节理岩层面所构成的小型滑坡体，也可以说明滑移面具有多层性。
边坡稳定性分析与计算
根据土工试验成果和类比法，选取滑动带土的综合强度指标c＝45-50kPa，＝21°-23°，进行稳定分析计算。对于滑坡工程，为更好地反映实际情况，滑带土的抗剪强度指标应参考试验数据，按反算法选取为宜。选取代表性剖面，进行滑动带土体强度反算，地下水位以下滑动带土的抗剪强度指标取该土层试验测试的固结快剪强度，即c＝40kPa，＝21°。根据多年沉降和位移观测结果，可知假设在该库水位为天然状态下时，该滑坡体的稳定安全系数取1.0比较符合实际，据此，由两剖面反算出地下水位以上滑动带土的抗剪强度指标为c＝67.78kPa，＝25°。
为提高边坡稳定性分析的可靠性，充分考虑地下水位和库水位的影响，应从极限平衡角度和应力、应变及位移角度等方面采用多种方法对滑坡体进行了分析评价。本边坡采用极限平衡分析和有限元法对该滑坡体进行了分析、两者互相验证。极限平衡分析采用的是经陈祖煜教授改进的Morgenstern & Price法，该方法能同时满足力和力矩平衡条件，较Sarma法更合理。有限元法采用Mohr-Coulomb等面积屈服准则按强度折减法进行分析。两种方法分析结果基本一致，有限元法的稳定安全系数略高于极限平衡法，但最终以偏于安全的极限平衡法为主。
经计算，饱水状态下，即地下水位以上滑体容重取23kN/m3，地下水位以下取浮容重，并考虑超静孔压的作用，所得滑坡体的稳定安全系数为0.97。可见，在强降雨时，边坡体有蠕滑可能，与多年变形监测结论相符。
滑坡治理措施
4.1方案的选择与设计计算
通过对滑坡的稳定性分析与计算，可知该滑坡体的治理可以采用削坡减载，抗滑桩、锚索、锚杆、注浆加固等方法进行加固治理，但从可靠性、安全性、经济性、施工技术可行性等多方面综合考虑，最终采用了锚索（杆）格构式加固体系对该滑坡体进行加固治理。
格构加固技术是利用浆砌块石、现浇钢筋混凝土或预制预应力混凝土构件进行边坡面防护，并利用锚杆或锚索加以固定的一种边坡加固技术。对于采用格构加固的边坡治理工程，首要的问题是计算锚固荷载，边坡在设计所提供的锚固荷载的作用下应处于稳定，并且稳定系数应达到规范要求，通常情况下，计算锚固荷载应根据边坡破坏类型仅面来确定计算方法，对于无连续滑动面的直立或近直立的边坡，在采用锚索（杆）挡墙加固时，可采用土压力理论计算土压力或岩石压力，然后確定锚固荷载。对于具有连续的潜在滑动面的边坡，可采用条分法稳定性进行锚固荷载计算。
根据计算求得的锚固荷载和边坡实际情况，确定锚索分布及不同高度的锚索设计锚固力，然后计算格构的内力。为了方便，将两个锚点之间的格构梁简化为一个简支梁来计算其内力，简化模型如图1所示[8][9]。
图1格构内力计算模式
严格地讲，简化模型梁上的分布荷载应根据相应格构所处力边坡位置上的岩土压力和设计锚压力确定，但对于某些边坡的岩土分布极其复杂，因此通常按最不利原则，用锚索的最大设计荷载T近似计算分布荷载p，即:
(1)
式中：——两锚索之间格构梁的长度；
T1，T2——格构梁两端锚索的设计荷载（T1T2）。
如果T1＝T2＝T，则格构梁上的荷载均分布，有
p1＝p2＝p＝T/(2)
为了保证锚索在超张拉或边坡变形过程中格构梁的安全性，在设计计算时，常将T1，T2乘以1.5的系数或直接采用锚索的极限荷载代入上式中进行计算。
按上述计算求得格构梁的荷载后，便可计算格构梁的内力，并按受弯构件考虑来验算格构梁的强度和进行配筋计算。假设计算获得的格构梁的最大弯矩为Mmax ，截面尺寸为：b，h；截面相对受压高度为 jg，截面有效高度为ho ，混凝土安全系数rc=1.25，钢筋安全系数 rs=1.25；计算步骤如下；
①计算最大配筋max=0.55；最小配筋率为min=0.15%。
②验算双筋的可能性：
如果，按单筋截面进行设计；否则按双筋截面进行设计。
③ 单面配筋计算：
受压区高度：
配筋截面积：g=
配筋截率：，配筋应满足要求。
④配筋：纵向受力钢筋按计算设置，构造筋按相关规范规程的要求进行设置。
4.2格构梁与锚索（杆）布置
本滑坡工程，顺路基水平宽度约200m，但据工勘和物探报告，主滑动带宽度约为130m，即设计计算时取该区每延米水平推力为430t。根据主滑面倾角，经计算并考虑不致因锚索过长带来施工难度和费用增加，确定锚索与主滑动面法线夹角为30°，与水平面夹角为29°，向下倾斜，经计算要求每延米提供600t的锚固力。取纵梁水平间距为5m，则单列框架上承受的锚固力为3000t。取各锚索设计预拉力为150t，则每基本单框上共需设置20根锚索[10]。
为保护好现有公路，路基以下岸坡在该区的有效加固宽度为200m，采用格构式框架梁，共计160根锚索，锚孔间距4m，纵梁长6m，上、下与横梁相连，两端外伸各0.6m，横梁长5m，无外伸长度，纵横梁截面为宽×高＝0.5×0.8m，纵梁铺设角度依地面坡度合理调整，横梁水平铺设，同一剖面是不同上、下各纵梁间距也依地形调整。按本文4.1节分析计算格构纵横梁内力并进行配筋计算。每水平间距5m设置纵梁2根，以2根橫梁连接，共计纵、横梁各76根，各梁均依地势挖槽浇筑。
公路以上主滑动带范围内水平间距5m设置一列锚索，每列16根，与公路以下各列所在剖面对应，纵横格构梁设计与路基以下相同，由于从滑坡推力计算结果可见滑坡推力在各断面上明显可分为牵引段、主滑段和抗滑段三部分，抗滑结构宜设在抗滑或主滑段上，故公路以上各梁设置标在高200m以下的主滑段上。远离主滑带逐渐减少各列锚索根数，分别向上游边界和Ⅱ区过渡。现有滑坡坡面经修坡夯实后在标高180m以下也设置若干预应力锚索梁，再喷锚挂网护面使之得到加固。
结论
（1）通过对新田滑坡体工程地质条件及特征等进行研究，对其滑坡成因进行分析，运用极限平衡法STAB程序和著名的有限元软件ANSYS对滑坡的稳定性进行计算分析，得出该边坡饱和状态下滑坡体的稳定安全系数为0.97，边坡体有蠕滑可能，与多年变形监测结论相符。
（2）对滑坡体进行分析评价时，应从极限平衡角度和应力、应变及位移角度采用多种分析方法共同分析，使其相互验证，保证边坡评价的准确性。
参考文献：
1、甘三才、岳雪波、吴建中等. 江银盘水电站库区新田滑坡补充勘察报告.长江岩土工程总公司（武汉）重庆分公司，2010；
2、徐祯祥.软弱破碎岩体条件下高边坡治理技术.岩土锚固技术的新进展.北京：人民交通出版社，2000；
3、 胡石友.新型框格护坡的设计与实践.地质灾害与环境保护.Vol.11，No.2,2002；
4、赵明阶，何光春等.边坡工程处治技术.北京：人民交通出版社，2003；
5、程良奎，范景伦等.岩土锚固.北京：中国建筑工业出版社，2003。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。