传统方法计算多排锚杆支护边坡,没有考虑锚杆协调变形问题,计算出来的安全系数会不会偏危险?

在计算多排锚杆(索)包括加筋材料支护边坡时,传统方法是把锚杆拉力分解到土体中(沿滑面和垂直画面分解),且假设同时作用这拉力,但是实际上会不会出现下排锚杆快被拔出,上排拉力却还很小的情况,就是各排锚杆(加筋)被逐个拉断的现象!还有预应力锚索,施加预应力大小怎么确定?
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库仑吴汶垣 - 库仑工程师

赞同来自: ES Eileen

下面仅发表我的个人观点:

锚杆或锚索的准确设计在工程中本来就是一件很难的事情,所以你才会看到规范里面给出那么大的安全系数。而且锚杆或锚索可能因为施工、锈蚀等各种原因达不到预期的效果,因此经常可以看到边坡支护失败案例很多都是锚杆或锚索。

虽然规范里面提供了锚杆承载力的算法,但是去计算的意义也不大,更多的是工程经验吧。一个原因是如果不做抗拉拔试验,很难得到准确的锚杆承载力。另一个原因是即使得到了准确的锚杆承载力,在实际边坡滑动中,锚杆的承载力也不一定能全部发挥出来,或者同时发挥出来(即问题中提到的变形协调)。

因此,目前通常都采用预应力技术来施加锚杆或锚索,非预应力的已经很少使用了(当然土钉的加固机理和锚杆是不一样的)。预应力相对于非预应力有一个非常大的好处就在于预应力是一种主动力,可以在边坡没有发生滑动时就把抗力加上去,而且在后期维护过程中可以监测锚杆或锚索中的预应力,一旦预应力损失超过一定的预警值,就可以通过补张拉手段重新将预应力加到设计值。

所以,无论是否考虑锚杆的变形协调,个人认为比较实用的设计方法如下:

  • 采用预应力锚杆或锚索;

  • 进行边坡稳定分析时直接输入锚杆力为预应力大小(例如在GEO5土坡模块中直接输入预应力即可);

  • 根据经验公式验算在预应力作用下锚杆是否会发生拉拔破坏;

  • 现成施加预应力锚杆或锚索,如果出现拉拔破坏,需要重新实测锚杆承载力,然后调整设计预应力值;

  • 监测锚杆或锚索预应力,若预应力损失超过报警值,需要及时补张拉。

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