Vol.27 No.2 李长洪等：水厂铁矿边坡加固设计及其稳定性分析 ·133· 中（如图中阴影部分所示），岩性特征砾岩为紫红 原有边界 色，厚层状，砾石成分为片麻岩、混合花岗岩、磁 铁石英及安山质、玄武质火山角砾岩组成，砾石 削坡后的边界 含量30%一70%不等，呈泥质或钙质胶结，单个砾 2136mL410m L210m 15cmC20喷射混凝土 L36 石脆硬，强度高，但结构松散，基质易风化，力学 24 m m 强度不大.泥岩以泥质为主，含较多砂质成分，成 ,为锚素全长 1 层状，干操原岩性质硬结，有一定强度，但一经揭 L,为锚索锚段长度 露，迅速风化干裂，易崩解破碎成散体，遇水极易 软化膨胀，强度极低.此岩层构成的边坡，由于砾 岩与泥岩形成夹层，砾岩结构松散，基质易风化， 图2边坡加固方案示意图 泥岩遇水崩解强度低，支持不住上部厚层状砾岩 Fig.2 Reinforcement design of the slope 的重量，而此边坡沿走向方向又发育大型节理 kN,极限承载力为700kN,锚具为QLM15型三 面，形成断裂面（滑面），故极易发生此类滑坡.滑 孔锚具.锚索注浆采用水泥砂浆，水灰比为0.45， 面为与边坡平行的同一组节理面，滑面倾向南 (2)挂网喷射混凝土.随着预应力锚杆的施 东，与边坡倾向一致，产状为136°161°∠63°~ 工，对边坡进行挂网喷射混凝土施工，对边坡岩土 85. 体进行封闭，防止其进一步风化).钢筋网采用 本区上部散体结构边坡主要潜在破坏模式 中l0mm主筋和6mm的辅筋，主筋与预应力锚索 为圆弧形破坏，层状结构边坡主要为崩塌破坏， 焊接，混凝士喷层15cm,采用C20混凝土， 楔形破坏.下部块状及碎裂结构边坡可形成各种 (3)设置泄水孔，为了进一步增大挂网喷锚支 平面破坏，倾倒破坏， 护的稳定性，使地下水易于排出，减小整个滑体 的下滑力，护坡上设置了泄水孔.泄水孔水平间 2边坡治理 距4m,垂直间距2m,错落排列.同时还在每级台 阶底部设置了明沟，使水流畅通，不易渗漏. 根据分析，北区采场下盘的不稳定区域主要 位于西排运输公路以下的边坡，标高为34106 3 数值模拟 m.目前，该部位117,104,92,80,56m水平均己到 界，44,34m即将到界.因此，对于目前设计的边 数值模拟在FLAC软件上实现.在本项模拟 坡，宜采用局部重点加固的治理方案 过程中，首先采用弹性材料模型形成初始应力 2.1清坡及削坡 场，然后采用莫尔一库仑弹塑材料模型进行开挖 在加固前，需要把已发生塌方的岩士体清 及支护过程的模拟. 掉，并向内扩展一定的深度，以达到减载的目的， 在莫尔一库仑弹塑材料模型中，剪切屈报的 减小滑体厚度和下滑力，使滑体保持极限平衡状 判定只考虑最大主应力和最小主应力，不计中间 态.削坡后，44104m位置的边坡形成五级台 主应力的影响.剪切屈服函数为： 阶，每级台阶高12m,坡率为1：0.47.如图2所示， f=oi-oN,+2c√W 式中，N,1-sin0 _】+sinp 图中阴影部分为清除的岩土体 ,中为摩擦角，c为粘聚力.如果￡ 2.2加固及设计参数 <0,则认为发生剪切屈服破坏. 采用挂网喷锚进行加固，喷锚设计参数通过 3.1计算模型 理论分析及FLAC大变形有限差分数值计算模 应用FLAC软件对北区采场重点部位34~106 拟，并结合岩层实际特性而加以确定， m边坡进行模拟.计算范围710m×542m,划分 (1)锚索，在边坡的第一、二、三、四、五级坡 515×346个单元.模型两侧限制水平方向移动，模 面上分别布设2排、3排、3排、2排和2排预应力 型底面限制垂直方向移动.从开采前的边坡轮 锚索，锚索长度24-36m不等，具体布置如图2所 廓到现存的边坡轮廓，共分五次开挖完成.图3 示.锚索倾角25°，锚索采用MH-500型强度标准 为加固后模型的模拟计算剖面示意图.分析所用 值1860MPa的高强低松弛钢绞线，设计荷载500 指标是在岩石力学实验和工程地质调查的基础李 长 洪 等 水 厂 铁矿 边 坡 加 固 设 计 及 其稳 定 性 分 析 中 如 图 中 阴影 部 分 所 示 ， 岩 性 特 征 砾 岩 为紫 红 色 ， 厚 层 状 ， 砾 石 成 分 为 片 麻 岩 、 混 合 花 岗岩 、 磁 铁 石 英 及 安 山质 、 玄武 质 火 山 角 砾 岩 组 成 ， 砾 石 含 量 一 不 等 ， 呈 泥 质 或 钙 质 胶 结 ， 单个 砾 石 脆硬 ， 强 度 高 ， 但 结构松 散 ， 基 质 易 风 化 ， 力 学 强度 不大 泥 岩 以泥 质 为主 ， 含 较 多砂 质 成 分 ， 成 层状 ， 干 燥原岩 性 质硬 结 ， 有 一 定 强度 ， 但 一 经揭 露 ， 迅 速 风 化 干裂 ， 易崩解 破碎成 散 体 ， 遇水 极 易 软化 膨 胀 ， 强度 极低 此 岩 层 构 成 的边 坡 ， 由于砾 岩 与泥 岩 形成 夹 层 ， 砾 岩 结构 松 散 ， 基质 易风 化 ， 泥 岩 遇 水崩解 强度 低 ， 支 持 不 住 上 部 厚层 状砾 岩 的重 量 ， 而 此 边 坡 沿 走 向方 向又 发 育 大 型 节 理 面 ， 形 成 断裂 面 滑 面 ， 故 极 易 发 生 此 类 滑 坡 ， 滑 面 为 与边 坡 平 行 的 同一 组 节 理 面 ， 滑 面 倾 向南 东 ， 与边 坡 倾 向一 致 ， 产 状 为 一 艺 。 本 区 上 部 散 体 结 构 边 坡 主 要 潜 在 破 坏 模 式 为 圆弧 形 破 坏 ， 层 状 结 构 边 坡 主 要 为 崩 塌 破 坏 ， 楔 形 破 坏 下 部块 状 及 碎 裂 结构 边坡 可 形 成 各 种 平 面破 坏 ， 倾 倒 破 坏 原有边界 图 边 坡 加 固 方 案 示 意 图 代 边 坡治 理 根据 分 析 ， 北 区采 场 下 盘 的不 稳 定 区域 主 要 位 于 西 排 运 输 公 路 以下 的边 坡 ， 标 高为 一 目前 ， 该 部位 ， ， ， ， 水 平 均 已 到 界 ， ， 即将 到 界 因 此 ， 对 于 目前 设 计 的边 坡 ， 宜采 用 局 部重 点加 固 的治 理 方 案 清坡 及 削坡 在 加 固 前 ， 需 要 把 已 发 生 塌 方 的岩 土 体 清 掉 ， 并 向 内扩 展 一 定 的深 度 ， 以达 到减载 的 目的 ， 减 小滑 体 厚度 和 下 滑 力 ， 使 滑 体保 持 极 限平 衡 状 态 口， 削坡 后 ， 一 位 置 的边 坡 形 成 五 级 台 阶 ， 每 级 台阶 高 ， 坡 率 为 如 图 所 示 ， 图 中 阴影 部 分 为清 除 的岩 土 体 加 固 及 设 计 参 数 采 用 挂 网 喷锚 进 行 加 固 ， 喷锚 设 计 参 数 通 过 理 论 分 析 及 大 变 形 有 限差 分 数 值 计 算 模 拟 ， 并 结合 岩层 实际特 性 而加 以确 定 锚 索 在 边 坡 的第 一 、 二 、 三 、 四 、 五 级 坡 面 上 分 别布 设 排 、 排 、 排 、 排 和 排 预 应 力 锚 索 ， 锚 索 长 度 一 不 等 ， 具 体 布 置 如 图 所 示 锚 索 倾 角 ， 锚 索 采 用 巧 型 强度 标 准 值 的高 强低 松 弛钢 绞 线 ， 设 计 荷 载 ， 极 限承 载 力 为 ， 锚 具 为 巧 型三 孔 锚 具 锚 索 注 浆采 用 水 泥 砂 浆 ， 水 灰 比为 挂 网 喷射 混 凝 土 随着 预 应 力锚 杆 的施 工 ，对 边 坡进行 挂 网喷射 混凝 土 施 工 ，对 边 坡 岩土 体 进 行 封 闭 ， 防止 其 进 一 步风 化 ‘习 钢 筋 网采 用 巾 血 主 筋和 小 的辅 筋 ， 主 筋 与 预应 力 锚 索 焊 接 ， 混 凝 土 喷层 巧 ， 采 用 混 凝 土 设 置 泄 水 孔 为 了进 一 步增 大 挂 网喷锚 支 护 的稳 定 性 ， 使 地 下 水 易 于 排 出 ， 减 小 整 个 滑 体 的下滑 力 ， 护 坡 上 设置 了泄 水 孔 泄 水 孔 水 平 间 距 ， 垂直 间距 ， 错 落 排 列 同时还 在 每 级 台 阶底 部 设 置 了 明沟 ， 使 水 流 畅通 ， 不 易渗漏 数 值 模 拟 数值 模 拟 在 软件 上 实现 口 在 本 项模拟 过 程 中 ， 首 先 采 用 弹 性 材 料 模 型 形 成 初 始 应 力 场 ， 然后 采用 莫 尔 一 库 仑 弹 塑材 料 模 型 进 行 开挖 及 支 护 过 程 的模 拟 在 莫 尔 一 库 仑 弹 塑 材 料 模 型 中 ， 剪切 屈 服 的 判 定 只 考 虑最 大 主应 力和 最 小主 应 力 ， 不 计 中 间 主 应 力 的影 响 剪 切 屈 服 函 数 为〔 ， 关 。 一 氏从 抓硫 入 上丝鱼业 、 、 ， 、 。 。 、 ， 卜 、 、 。 。 子 式 中 ，凡 今省笼姜 ， 沪为摩 擦 角 少、 ， 。 为 粘 聚 力 如 果人 ” ‘ ’ 巾 一 砂 ’ 丫 ” ‘于 不 用 ’ 一 “ “ ‘ 川 到、 ‘ 州 叼 “ ， 则 认 为 发 生 剪 切 屈 服 破 坏 计 算 模 型 应 用 软件 对 北 区 采场 重 点部位 一 边 坡 进 行 模拟 计 算范 围 巧 ， 划 分 个单元 模 型两侧 限制水平 方 向移 动 ， 模 型底 面 限制 垂 直 方 向移 动 环， 从 开 采 前 的边 坡轮 廓 到现 存 的边 坡 轮 廓 ， 共 分 五 次 开挖 完 成 图 为加 固后 模 型 的模 拟 计 算 剖 面 示 意 图 ， 分析所用 指 标 是 在 岩 石 力 学 实 验 和 工 程 地 质 调 查 的基 础