6.8 岩石边坡与岩石锚杆挡墙

6.8.2 整体稳定边坡，原始地应力释放后回弹较快，在现场很难测量到横向推力。但在高切削的岩石边坡上，很容易发现边坡顶部的拉伸裂隙，其深度约为边坡高度的0.2倍～0.3倍，离开边坡顶部边缘一定距离后便很快消失，说明边坡顶部确实有拉应力存在。这一点从二维光弹试验中也得到了证明。从光弹试验中也证明了边坡的坡脚，存在着压应力与剪切应力，对岩石边坡来说，岩石本身具有较高的抗压与抗剪切强度，所以岩石边坡的破坏，都是从顶部垮塌开始的。因此对于整体结构边坡的支护，应注意加强顶部的支护结构。

图25 整体稳定边坡顶部裂隙
1—压顶梁：2—连系梁及牛腿；3—构造锚杆；4—坡顶裂隙分布

边坡的顶部裂隙比较发育，必须采用强有力的锚杆进行支护，在顶部0.2h～0.3h高度处，至少布置一排结构锚杆，锚杆的横向间距不应大于3m，长度不应小于6m。结构锚杆直径不宜小于130mm，钢筋不宜小于3 22。其余部分为防止风化剥落，可采用锚杆进行构造防护。防护锚杆的孔径宜采用50mm～100mm，锚杆长度宜采用2m～4m，锚杆的间距宜采用1.5m～2.0m。
6.8.3 单结构面外倾边坡的横推力较大，主要原因是结构面的抗剪强度一般较低。在工程实践中，单结构面外倾边坡的横推力，通常采用楔形体平面课题进行计算。
    对于具有两组或多组结构面形成的下滑棱柱体，其下滑力通常采用棱形体分割法进行计算。现举例如下：
    1. 已知：新开挖的岩石边坡的坡角为80°。边坡上存在着两组结构面(如图26所示)：结构面1走向AC，与边坡顶部边缘线CD的夹角为75°，其倾角β₁＝70°；其结构面2走向AD，与边坡顶部边缘线DC的夹角为40°，其倾角β₂＝43°。即两结构面走向线的夹角α为65°。AE点的距离为3m。经试验两个结构面上的内摩擦角均为φ＝15.6°，其黏聚力近于0。岩石的重度为24kN/m³。

(a)棱形体透视图                      (b)棱形体示意图
图26 具有两组结构面的下滑棱柱体示意
1—裂隙走向；2—棱线

 2. 棱线AV与两结构面走向线间的平面夹角α₁及α₂。可采用下列计算式进行计算：

cotα₁＝tanβ₁/(sinαtanβ₂)＋cotα
cotα₂＝tanβ₂/(sinαtanβ₁)＋cotα

    从而通过计算得出α₁＝15°，α₂＝50°。
    3. 进而计算出棱线AV的倾角，即沿着棱线方向上结构面的视倾角β′

tanβ′＝tanβ₁sinα₁

    计算得：β′＝35.5°
    4. 用AVE平面将下滑棱柱体分割成两个块体。计算获得两个滑块的重力为：ω₁＝31kN，ω₂＝139kN；
    棱柱体总重为ω＝ω₁＋ω₂＝170kN。
    5. 对两个块体的重力分解成垂直与平行于结构面的分力：

N₁＝ω₁cosβ₁＝10.6kN
T₁＝ω₁sinβ₁＝29.1kN
N₂＝ω₂cosβ₂＝101.7kN
T₂＝ω₂sinβ₂＝94.8kN

    6. 再将平行于结构面的下滑力分解成垂直与平行于棱线的分力：

tanθ₁＝tan(90°－α₁)cosβ₁＝1.28 θ₁＝52°
tanθ₂＝tan(90－α₂)cosβ₂＝0.61 θ₂＝32°
T_s1＝T₁cosθ₁＝18kN
T_s2＝T₂cosθ₂＝80kN

    7 棱柱体总的下滑力：T_s＝T_s1＋T_s2＝98kN
    两结构面上的摩阻力：

F_t＝(N₁＋N₂)tanφ＝(10.6＋101.7)tan15.6°＝31kN

    作用在支挡结构上推力：T＝T_s－F_t＝67kN。
6.8.4 岩石锚杆挡土结构，是一种新型挡土结构体系，对支挡高大土质边坡很有成效。岩石锚杆挡土结构的位移很小，支挡的土体不可能达到极限状态，当按主动土压力理论计算土压力时，必须乘以一个增大系数。
    岩石锚杆挡土结构是通过立柱或竖桩将土压力传递给锚杆，再由锚杆将土压力传递给稳定的岩体，达到支挡的目的。立柱间的挡板是一种维护结构，其作用是挡住两立柱间的土体，使其不掉下来。因存在着卸荷拱作用，两立柱间的土体作用在挡土板的土压力是不大的，有些支挡结构没有设置挡板也能安全支挡边坡。
    岩石锚杆挡土结构的立柱必须嵌入稳定的岩体中，一般的嵌入深度为立柱断面尺寸的3倍。当所支挡的主体位于高度较大的陡崖边坡的顶部时，可有两种处理办法：
    1. 将立柱延伸到坡脚，为了增强立柱的稳定性，可在陡崖的适当部位增设一定数量的锚杆。
    2. 将立柱在具有一定承载能力的陡崖顶部截断，在立柱底部增设锚杆，以承受立柱底部的横推力及部分竖向力。
6.8.5 本条为锚杆的构造要求，现说明如下：
    1. 锚杆宜优先采用热轧带肋的钢筋作主筋，是因为在建筑工程中所用的锚杆大多不使用机械锚头，在很多情况下主筋也不允许设置弯钩，为增加主筋与混凝土的握裹力作出的规定。
    2. 大量的试验研究表明，岩石锚杆在15倍～20倍锚杆直径以深的部位已没有锚固力分布，只有锚杆顶部周围的岩体出现破坏后，锚固力才会向深部延伸。当岩石锚杆的嵌岩深度小于3倍锚杆的孔径时，其抗拔力较低，不能采用本规范式(6.8.6)进行抗拔承载力计算。
    3. 锚杆的施工质量对锚杆抗拔力的影响很大，在施工中必须将钻孔清洗干净，孔壁不允许有泥膜存在。锚杆的施工还应满足有关施工验收规范的规定。