本发明提出一种土质滑坡筏板式格构-锚杆-锚索复合抗滑结构及方法，包括，筏板式格构、锚杆和锚索；筏板式格构包括筏板基础和格构梁；筏板基础构建在治理区域表面且为梁板式结构，其底板选取矩形双向板，筏板厚度a不小于30cm，平面尺寸为b×h，单位为m；纵横交错的格构梁构建在筏板基础的上部且构成钢筋混凝土格构；膨胀型锚杆均匀设置在格构梁上，锚索均匀设置在格构梁相交处。本发明的有益技术效果是膨胀型锚杆与土体和预应力锚索的共同作用，形成准刚性体,使滑体的抗剪强度和土体的力学参数得到提高,极大地增强了滑体整体稳定性。可广泛应用于治理边坡工程，工艺灵巧、适应性广、施工速度快、造价低等特点,可操作性强，实用价值大。
1.一种土质滑坡筏板式格构-锚杆-锚索复合抗滑结构，其特征在于，该结构包括筏板式格构、锚杆和锚索；筏板式格构包括筏板基础和格构梁；筏板基础构建在治理区域表面且为梁板式结构，其底板选取矩形双向板，筏板厚度a不小于30cm，平面尺寸为b×h，单位为m2；纵横交错的格构梁构建在筏板基础的上部且构成钢筋混凝土格构；膨胀型锚杆均匀设置在格构梁上，锚索均匀设置在格构梁相交处；所述纵横交错的格构梁设置成井字形或菱形，格构的横梁与纵梁之间刚性交结，格构梁与筏板基础紧密接触；所述锚杆为膨胀型锚杆，其数量n1由下式确定：式中，n1为膨胀型锚杆数量，单位为支；[σ0]为滑坡土体原地基容许承载力，单位为kPa；
[σ1]为处理区域地基承载力，单位为kPa；Pu为圆柱型锚杆的极限锚固力，Pu＝πldqs，单位为kN；θ为预应力锚索与滑动面法向夹角，单位为度；l为锚固体长度，单位为m；d为锚固体直径，单位为m；qs为锚固体表面与周围岩土体之间的极限粘结强度标准值，单位为kPa。
2.根据权利要求1所述土质滑坡筏板式格构-锚杆-锚索复合抗滑结构，其特征在于，锚索数量n2由下式确定：
式中，n2为锚索数量，单位为根；Fs为滑坡体的稳定系数，根据滑坡现状及其对工程影响因素确定，取值范围为1.05～1.25；W为治理区域的土体自重W＝D·L·H·γ'，单位为kN；α为锚索与滑动面相交处滑动面与水平面夹角，单位为度；P为复合抗滑结构计算单元上部第一级滑坡推力，取最不利荷载状态设计，单位为kN；F1为自重产生的抗滑力，单位为kN；[σ1]为处理区域地基承载力，单位为kPa；[σ0]为滑坡土体原地基容许承载力，单位为kPa；λ为折减系数，与边坡岩性及加固厚度有关，取值范围为0～1；β为锚索与水平面的夹角，单位为度；n为锚索排数；为滑动面内摩擦角，单位为度；F为滑坡下滑力，单位为kN/m；d1为设计锚索水平间距，单位为m；d为锚固体直径，单位为m；L为治理区域的长度，单位为m；H为治理区域的高度，单位为m；D为治理区域的高度，单位为m；γ'为土体饱和重度，单位为kN/m3；c为滑动面土体内聚力，单位为kPa。
3.根据权利要求1所述土质滑坡筏板式格构-锚杆-锚索复合抗滑结构，其特征在于，锚索为预应力锚索，其锚索张拉力以张拉后使地基不发生超过相关技术规范规定的容许变形值为原则，取值为锚索拉力的110％～120％；锚索格构的锁定拉力应比设计拉力小10％～
4.一种土质滑坡筏板式格构-锚杆-锚索复合抗滑方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、根据土质滑坡地表形态及推力值大小确定需要治理的土质滑坡区域，拟定宽度为D，长度为L，高度为H的土质滑坡的治理范围，整平、夯实土质边坡滑坡治理部位的地基土体；所述推力值是指滑坡下滑力F，单位为kN/m；
S2、在治理区域表面构建筏板基础，所述筏板基础为梁板式结构且底板选取矩形双向板，筏板厚度a不小于30cm，平面尺寸为b×h，单位为m2；
S3、采用纵横交错的格构梁在筏板基础的上部构建钢筋混凝土格构，纵横交错的格构梁设置成井字形或菱形，格构的横梁与纵梁之间刚性交结，格构梁与筏板基础紧密接触；
S4、在格构梁上均匀设置膨胀型锚杆，即在格构梁上按照设定间距钻孔设置膨胀型锚杆，膨胀型锚杆与筏板式格构尽可能垂直设置；所述膨胀型锚杆数量n1由下式确定：式中，n1为膨胀型锚杆数量，单位为支；[σ0]为滑坡土体原地基容许承载力，单位为kPa；
[σ1]为处理区域地基承载力，单位为kPa；Pu为圆柱型锚杆的极限锚固力，Pu＝πldqs，单位为kN；θ为预应力锚索与滑动面法向夹角，单位为度；l为锚固体长度，单位为m；d为锚固体直径，单位为m；qs为锚固体表面与周围岩土体之间的极限粘结强度标准值，单位为kPa；
S5、在格构梁相交处均匀设置锚索，所述锚索数量n2由下式确定：
式中，n2为锚索数量，单位为根；Fs为滑坡体的稳定系数，根据滑坡现状及其对工程影响因素确定，取值范围为1.05～1.25；W为治理区域的土体自重W＝D·L·H·γ'，单位为kN；α为锚索与滑动面相交处滑动面与水平面夹角，单位为度；P为复合抗滑结构计算单元上部第一级滑坡推力，取最不利荷载状态设计，单位为kN；F1为自重产生的抗滑力，单位为kN；[σ1]为处理区域地基承载力，单位为kPa；[σ0]为滑坡土体原地基容许承载力，单位为kPa；λ为折减系数，与边坡岩性及加固厚度有关，取值范围为0～1；β为锚索与水平面的夹角，单位为度；n为锚索排数；为滑动面内摩擦角，单位为度；F为滑坡下滑力，单位为kN/m；d1为设计锚索水平间距，单位为m；d为锚固体直径，单位为m；L为治理区域的长度，单位为m；H为治理区域的高度，单位为m；D为治理区域的高度，单位为m；γ'为土体饱和重度，单位为kN/m3；c为滑动面土体内聚力，单位为kPa；
S6、给锚索施加预应力值并锁固；其锚索张拉力以张拉后使地基不发生超过相关技术规范规定的容许变形值为原则，取值为锚索拉力的110％～120％；锚索格构的锁定拉力应比设计拉力小10％～15％。
土质滑坡筏板式格构-锚杆-锚索复合抗滑结构及方法
发明领域
[0001] 本发明涉及到土质边坡、滑坡治理技术，尤其是涉及一种土质滑坡筏板式格构-锚杆-锚索复合抗滑结构及方法。
背景技术
[0002] 近年来，伴随着我国经济的发展及西部大开发战略的实施，国家基础设施事业—水利、水电、矿山、铁路、公路、城市建设也迅速发展，而我国山区面积占陆地总面积的70％以上，因此在工程建设中，无法避免岩土体开挖，产生大量人工边坡(如图1、图2)，形成边坡地质灾害，如果这些边坡的防护处理不当就会导致边坡失稳，影响工程正常运营，造成经济损失；更甚者会危及边坡体周围工业民用建筑的安全。有效治理这些边坡和滑坡，避免地质灾害的发生，对于体现以人为本，构建和谐国家，实现区域社会经济可持续发展，具有重要意义。
[0003] 现有边坡加固治理技术通常包括两种：一种是减滑工程措施(包括在滑坡上方减重、滑坡下方加重和滑坡后部做排水工程及增设防水护面等)，第二种抗滑支挡加固措施(挡土墙、抗滑桩等)。采用第一种减滑工程措施往往无法使问题得到根治；而第二种抗滑支挡加固措施虽稳定滑坡见效快、安全可靠，已是当前滑坡治理中的首选措施，但也有工程量大、造价高等缺点。另外，当滑坡推力巨大，土质滑坡又不具备实施抗滑桩治理时，需要采用预应力锚索格构治理，由于格构地基岩土体较松软，地基系数较小，当采用普通格构锚索时，若施加的预应力超过某一数值，格构梁易于沉陷在土体内，难于将锚索的预应力施加至设计值。并且，土体易于从格构框架中部自由空间突出失稳，使锚索的预应力因土体变形松弛而减小。同时，由于松散土体滑坡及破碎岩土边坡的整体性较差，易于变形，难以将滑动力通过锚索传递到稳定围岩体内。因此，探索有效治理土质边坡滑坡的新型抗滑支挡方法具有重要现实意义。现有技术土质滑坡治理方法存在着无法根治、工程量大、难于将锚索的预应力施加至设计值和难以将滑动力通过锚索传递到稳定围岩体内等问题。
发明内容
[0004] 为解决现有技术土质滑坡治理方法存在的无法根治、工程量大、难于将锚索的预应力施加至设计值和难以将滑动力通过锚索传递到稳定围岩体内等问题，本发明提出一种土质滑坡筏板式格构-锚杆-锚索复合抗滑结构及方法。本发明土质滑坡筏板式格构-锚杆-锚索复合抗滑结构，包括，筏板式格构、锚杆和锚索；筏板式格构包括筏板基础和格构梁；筏板基础构建在治理区域表面且为梁板式结构，其底板选取矩形双向板，筏板厚度a不小于30cm，平面尺寸为b×h，单位为m2；纵横交错的格构梁构建在筏板基础的上部且构成钢筋混凝土格构；膨胀型锚杆均匀设置在格构梁上，锚索均匀设置在格构梁相交处。
[0005] 进一步的，本发明土质滑坡筏板式格构-锚杆-锚索复合抗滑结构，纵横交错的格构梁设置成井字形或菱形，格构的横梁与纵梁之间刚性交结，格构梁与筏板基础紧密接触。
[0006] 进一步的，本发明土质滑坡筏板式格构-锚杆-锚索复合抗滑结构，所述锚杆为膨胀型锚杆，其数量n1由下式确定：
[0007]
[0008] 式中，n1为膨胀型锚杆数量，单位为支；[σ0]为滑坡土体原地基容许承载力，单位为kPa；[σ1]为处理区域地基承载力，单位为kPa；Pu为圆柱型锚杆的极限锚固力，Pu＝πldqs，单位为kN；θ为预应力锚索与滑动面法向夹角，单位为度；l为锚固体长度，单位为m；d为锚固体直径，单位为m；qs为锚固体表面与周围岩土体之间的极限粘结强度标准值，单位为kPa。
[0009] 进一步的，本发明土质滑坡筏板式格构-锚杆-锚索复合抗滑结构，锚索数量n2由下式确定：
[0010]
[0011] 式中，n2为锚索数量，单位为根；Fs为滑坡体的稳定系数，根据滑坡现状及其对工程影响等因素确定，取值范围为1.05～1.25；W为治理区域的土体自重W＝D·L·H·γ'，单位为kN；α为锚索与滑动面相交处滑动面与水平面夹角，单位为度；P为复合抗滑结构计算单元上部第一级滑坡推力，取最不利荷载状态设计，单位为kN；F1为自重产生的抗滑力，单位为kN；[σ1]为处理区域地基承载力，单位为kPa；[σ0]为滑坡土体原地基容许承载力，单位为kPa；λ为折减系数，与边坡岩性及加固厚度有关，取值范围为0～1；β为锚索与水平面的夹角，单位为度；n为锚索排数；为滑动面内摩擦角，单位为度；F为滑坡下滑力，单位为kN/m；d1为设计锚索水平间距，单位为m；d为锚固体直径，单位为m；L为治理区域的长度，单位为m；H为治理区域的高度，单位为m；D为治理区域的高度，单位为m；γ'为土体饱和重度，单位为kN/m3；c为滑动面土体内聚力，单位为kPa。
[0012] 进一步的，本发明土质滑坡筏板式格构-锚杆-锚索复合抗滑结构，锚索为预应力锚索，其锚索张拉力以张拉后使地基不发生超过相关技术规范规定的容许变形值为原则，取值为锚索拉力的110％～120％；锚索格构的锁定拉力应比设计拉力小10％～15％。
[0013] 一种土质滑坡筏板式格构-锚杆-锚索复合抗滑方法，包括以下步骤：
[0014] S1、根据土质滑坡地表形态及推力值大小确定需要治理的土质滑坡区域，拟定宽度为D，长度为L，高度为H的土质滑坡的治理范围，整平、夯实土质边坡滑坡治理部位的地基土体；所述推力值是指滑坡下滑力F，单位为kN/m；
[0015] S2、在治理区域表面构建筏板基础，所述筏板基础为梁板式结构且底板选取矩形双向板，筏板厚度a不小于30cm，平面尺寸为b×h，单位为m2；
[0016] S3、采用纵横交错的格构梁在筏板基础的上部构建钢筋混凝土格构，纵横交错的格构梁设置成井字形或菱形，格构的横梁与纵梁之间刚性交结，格构梁与筏板基础紧密接触；
[0017] S4、在格构梁上均匀设置膨胀型锚杆，即在格构梁上按照设定间距钻孔设置膨胀型锚杆，膨胀型锚杆与筏板式格构尽可能垂直设置；所述膨胀型锚杆数量n1由下式确定：
[0018]
[0019] 式中，n1为膨胀型锚杆数量，单位为支；[σ0]为滑坡土体原地基容许承载力，单位为kPa；[σ1]为处理区域地基承载力，单位为kPa；Pu为圆柱型锚杆的极限锚固力，Pu＝πldqs，单位为kN；θ为预应力锚索与滑动面法向夹角，单位为度；l为锚固体长度，单位为m；d为锚固体直径，单位为m；qs为锚固体表面与周围岩土体之间的极限粘结强度标准值，单位为kPa；
[0020] S5、在格构梁相交处均匀设置锚索，所述锚索数量n2由下式确定：
[0021]
[0022] 式中，n2为锚索数量，单位为根；Fs为滑坡体的稳定系数，根据滑坡现状及其对工程影响等因素确定，取值范围为1.05～1.25；W为治理区域的土体自重W＝D·L·H·γ'，单位为kN；α为锚索与滑动面相交处滑动面与水平面夹角，单位为度；P为复合抗滑结构计算单元上部第一级滑坡推力，取最不利荷载状态设计，单位为kN；F1为自重产生的抗滑力，单位为kN；[σ1]为处理区域地基承载力，单位为kPa；[σ0]为滑坡土体原地基容许承载力，单位为kPa；λ为折减系数，与边坡岩性及加固厚度有关，取值范围为0～1；β为锚索与水平面的夹角，单位为度；n为锚索排数；为滑动面内摩擦角，单位为度；F为滑坡下滑力，单位为kN/m；d1为设计锚索水平间距，单位为m；d为锚固体直径，单位为m；L为治理区域的长度，单位为m；H为治理区域的高度，单位为m；D为治理区域的高度，单位为m；γ'为土体饱和重度，单位为kN/m3；c为滑动面土体内聚力，单位为kPa；
[0023] S6、给锚索施加预应力值并锁固；其锚索张拉力以张拉后使地基不发生超过相关技术规范规定的容许变形值为原则，取值为锚索拉力的110％～120％；锚索格构的锁定拉力应比设计拉力小10％～15％。
[0024] 本发明土质滑坡筏板式格构-锚杆-锚索复合抗滑结构及方法的有益技术效果是膨胀型锚杆与土体和预应力锚索的共同作用，形成准刚性体,使滑体的抗剪强度和土体的力学参数得到提高,极大地增强了滑体整体稳定性。可广泛应用于治理边坡工程，工艺灵巧、适应性广、施工速度快、造价低等特点,可操作性强，实用价值大。
附图说明
[0025] 附图1是本发明土质滑坡筏板式格构-锚杆-锚索复合抗滑结构的示意图；
[0026] 附图2是本发明土质滑坡筏板式格构-锚杆-锚索复合抗滑结构筏板基础的示意图；
[0027] 附图3是本发明土质滑坡筏板式格构-锚杆-锚索复合抗滑结构膨胀型锚杆的示意图；
[0028] 附图4是本发明土质滑坡筏板式格构-锚杆-锚索复合抗滑结构局部三维示意图。
[0029] 下面结合附图及具体实施例对本发明土质滑坡筏板式格构-锚杆-锚索复合抗滑结构及方法作进一步的说明。
具体实施方式
[0030] 附图1是本发明土质滑坡筏板式格构-锚杆-锚索复合抗滑结构的示意图，附图2是本发明土质滑坡筏板式格构-锚杆-锚索复合抗滑结构筏板基础的示意图，附图3是本发明土质滑坡筏板式格构-锚杆-锚索复合抗滑结构膨胀型锚杆的示意图，附图4是本发明土质滑坡筏板式格构-锚杆-锚索复合抗滑结构局部三维示意图，图中，1为锚杆，2为锚索，3为滑动面，4为滑坡体，5为格构梁，6为筏板基础，7为滑床。由图可知，本发明土质滑坡筏板式格构-锚杆-锚索复合抗滑结构，包括，筏板式格构、锚杆1和锚索2；筏板式格构包括筏板基础6和格构梁5；筏板基础6构建在治理区域表面且为梁板式结构，其底板选取矩形双向板，筏板厚度a不小于30cm，平面尺寸为b×h，单位为m2；纵横交错的格构梁5构建在筏板基础6的上部且构成钢筋混凝土格构；锚杆1均匀设置在格构梁上5，锚索2均匀设置在格构梁5相交处。为保证筏板式格构的刚性和强度，本发明土质滑坡筏板式格构-锚杆-锚索复合抗滑结构纵横交错的格构梁设置成井字形或菱形，格构的横梁与纵梁之间刚性交结，格构梁与筏板基础紧密接触。所述锚杆为膨胀型锚杆，其数量n1由下式确定：
[0031]
[0032] 式中，n1为膨胀型锚杆数量，单位为支；[σ0]为滑坡土体原地基容许承载力，单位为kPa；[σ1]为处理区域地基承载力，单位为kPa；Pu为圆柱型锚杆的极限锚固力，Pu＝πldqs，单位为kN；θ为预应力锚索与滑动面法向夹角，单位为度；l为锚固体长度，单位为m；d为锚固体直径，单位为m；qs为锚固体表面与周围岩土体之间的极限粘结强度标准值，单位为kPa。
[0033] 为保证锚索的效果，本发明土质滑坡筏板式格构-锚杆-锚索复合抗滑结构，锚索数量n2由下式确定：
[0034]
[0035] 式中，n2为锚索数量，单位为根；Fs为滑坡体的稳定系数，根据滑坡现状及其对工程影响等因素确定，取值范围为1.05～1.25；W为治理区域的土体自重W＝D·L·H·γ'，单位为kN；α为锚索与滑动面相交处滑动面与水平面夹角，单位为度；P为复合抗滑结构计算单元上部第一级滑坡推力，取最不利荷载状态设计，单位为kN；F1为自重产生的抗滑力，单位为kN；[σ1]为处理区域地基承载力，单位为kPa；[σ0]为滑坡土体原地基容许承载力，单位为kPa；λ为折减系数，与边坡岩性及加固厚度有关，取值范围为0～1；β为锚索与水平面的夹角，单位为度；n为锚索排数；为滑动面内摩擦角，单位为度；F为滑坡下滑力，单位为kN/m；d1为设计锚索水平间距，单位为m；d为锚固体直径，单位为m；L为治理区域的长度，单位为m；H为治理区域的高度，单位为m；D为治理区域的高度，单位为m；γ'为土体饱和重度，单位为kN/m3；c为滑动面土体内聚力，单位为kPa。同时，所述锚索为预应力锚索，其锚索张拉力以张拉后使地基不发生超过相关技术规范规定的容许变形值为原则，取值为锚索拉力的110％～120％；锚索格构的锁定拉力应比设计拉力小10％～
15％。
[0036] 本发明土质滑坡筏板式格构-锚杆-锚索复合抗滑方法，包括以下步骤：
[0037] S1、根据土质滑坡地表形态及推力值大小确定需要治理的土质滑坡区域，拟定宽度为D，长度为L，高度为H的土质滑坡的治理范围，整平、夯实土质边坡滑坡治理部位的地基土体；所述推力值是指滑坡下滑力F，单位为kN/m；
[0038] S2、在治理区域表面构建筏板基础，所述筏板基础为梁板式结构且底板选取矩形双向板，筏板厚度a不小于30cm，平面尺寸为b×h，单位为m2；
[0039] S3、采用纵横交错的格构梁在筏板基础的上部构建钢筋混凝土格构，纵横交错的格构梁设置成井字形或菱形，格构的横梁与纵梁之间刚性交结，格构梁与筏板基础紧密接触；
[0040] S4、在格构梁上均匀设置膨胀型锚杆，即在格构梁上按照设定间距钻孔设置膨胀型锚杆，膨胀型锚杆与筏板式格构尽可能垂直设置；所述膨胀型锚杆数量n1由下式确定：
[0041]
[0042] 式中，n1为膨胀型锚杆数量，单位为支；[σ0]为滑坡土体原地基容许承载力，单位为kPa；[σ1]为处理区域地基承载力，单位为kPa；Pu为圆柱型锚杆的极限锚固力，Pu＝πldqs，单位为kN；θ为预应力锚索与滑动面法向夹角，单位为度；l为锚固体长度，单位为m；d为锚固体直径，单位为m；qs为锚固体表面与周围岩土体之间的极限粘结强度标准值，单位为kPa；
[0043] S5、在格构梁相交处均匀设置锚索，所述锚索数量n2由下式确定：
[0044]
[0045] 式中，n2为锚索数量，单位为根；Fs为滑坡体的稳定系数，根据滑坡现状及其对工程影响等因素确定，取值范围为1.05～1.25；W为治理区域的土体自重W＝D·L·H·γ'，单位为kN；α为锚索与滑动面相交处滑动面与水平面夹角，单位为度；P为复合抗滑结构计算单元上部第一级滑坡推力，取最不利荷载状态设计，单位为kN；F1为自重产生的抗滑力，单位为kN；[σ1]为处理区域地基承载力，单位为kPa；[σ0]为滑坡土体原地基容许承载力，单位为kPa；λ为折减系数，与边坡岩性及加固厚度有关，取值范围为0～1；β为锚索与水平面的夹角，单位为度；n为锚索排数；为滑动面内摩擦角，单位为度；F为滑坡下滑力，单位为kN/m；d1为设计锚索水平间距，单位为m；d为锚固体直径，单位为m；L为治理区域的长度，单位为m；H为治理区域的高度，单位为m；D为治理区域的高度，单位为m；γ'为土体饱和重度，单位为kN/m3；c为滑动面土体内聚力，单位为kPa；
[0046] S6、给锚索施加预应力值并锁固；其锚索张拉力以张拉后使地基不发生超过相关技术规范规定的容许变形值为原则，取值为锚索拉力的110％～120％；锚索格构的锁定拉力应比设计拉力小10％～15％。
[0047] 显然，本发明土质滑坡筏板式格构-锚杆-锚索复合抗滑结构及方法的有益技术效果是膨胀型锚杆与土体和预应力锚索的共同作用，形成准刚性体,使滑体的抗剪强度和土体的力学参数得到提高,极大地增强了滑体整体稳定性。可广泛应用于治理边坡工程，工艺灵巧、适应性广、施工速度快、造价低等特点,可操作性强，实用价值大。
