岩质边坡锚固力求解的块体极限平衡理论改进

发育大量节理且走向平行于边坡、倾向坡内的岩石边坡容易发生倾覆破坏。治理此类边坡使用最多且最有效的工程措施就是锚杆,或削方减缓坡角,因此,求解锚杆的合理锚固力至关重要。为此,在考虑了块体的倾覆失稳与滑动失稳时,Goodman and Bray 提出了块体极限平衡理论。它是在块体理论的基础上提出来的,假设条件与块体理论一致,与块体理论相比,极限平衡理论考虑了倾覆破坏。极限平衡理论认为块体宽度t是均一的。已有研究发现,块体宽度t对锚固力的影响作用较大:当宽度t很大时,块体很稳定,不需要支护;随着t的减少,锚固力渐渐增大;当t趋于0时,锚固力存在一个渐进值,在许多情况下,这个值不是无穷大。为了求得最大的锚固力,本文用积分方法对一个等效均质边坡推导了求解锚固力的一般表达式,列举了主要的步骤。该方法的基本思路如下:在块体理论与块体极限平衡理论的基础上,假设块体宽度为无穷小(dx),这时整个边坡没有稳定区域(除非滑动面水平),根据边坡的两种破坏模式(即滑动破坏与倾覆破坏)把极限平衡理论的方程变为微分方程,然后从边坡后缘往前缘积分,得出求解锚固力的一般表达式。用该方法求得的锚固力为上限值,但是在坡高比块体厚度大20~30倍时,此解是比较符合实际的;当块体厚度比较大时,所需的锚固力可适当减少。这样避免了锚固力太小而造成的工程失稳现象或锚固力太大而造成的经济损失