一种具有超长埋深确定性滑动面的高陡岩质边坡加固方法与流程

1.本发明涉及岩质高边坡预应力锚固技术领域，特别涉及一种具有超长埋深确定性滑动面的高陡岩质边坡加固方法。

背景技术：

2.近20年来，国家开发了西部地区一系列的大型水电项目，西部深山峡谷地区修建水电工程时，均面临工程边坡高陡、规模巨大、效应复杂、控制难度大、稳定性问题差等共性问题，其中又以岩质边坡稳定性问题最为突出。岩质边坡的稳定性主要由结构滑动面（软弱夹层或层间错动带）控制，结构面相互切割形成不同形状的块体，块体失稳是岩质边坡破坏的主要表征之一。
3.目前常规地质勘察方法例如勘探平硐、钻孔、测地雷达等，均能有效探测出岩质边坡内部滑动面的分布及走向，在浅层滑动结构面（水平埋深及竖向埋深均小于50~60m）情况下，主要采用锚杆、抗滑桩、预应力锚索等加固方式，特别是预应力锚索长度时小于70m时具有良好加固效果，在工程实践中大量应用。
4.西部地区山体受地质构造运动影响强烈，地应力分布复杂，狭窄河谷处卸载效应显著，探测出的岩质边坡结构滑动面埋深相较我国中东部地区有了明显加深，部分地区甚至能达到150m~200m级深度，预应力锚索由于加工制造、现场安装工艺的限制，长度大于80m的锚索时暂无应用先例。此种情况下滑动面大埋深（大于80m）常用的加固方式为抗剪洞与锚固洞，但在拉西瓦、锦屏、大岗山等大型水电工程的应用后，抗剪洞与锚固洞这类被动支护结构相较于预应力锚索这类主动性支护结构的加固效果差强人意，提高边坡稳定性程度不够大。滑动面埋深达到150m~200m级后，目前也无较为有效的锚固加强手段，影响枢纽区边坡的稳定性。

技术实现要素：

5.本发明提供一种具有超长埋深确定性滑动面的高陡岩质边坡加固方法，目的在于弥补现有技术的不足。本方法主要针对目前岩质边坡中存在的超长埋深滑动结构面（水平及垂直向埋深大于80m），通过在岩质块体内设置锚固洞，锚固洞周边进行固结灌浆以增强其承载力，并在锚固洞内对滑动面方向设置预应力锚索的方式，能够有效的解决超长埋深滑动结构面的高陡岩质边坡的稳定性问题，且该方法实现成本适中，具有较高的应用价值。
6.本发明所采用如下技术方案实现发明目的：一种具有超长埋深确定性滑动面的高陡岩质边坡加固方法，包括挖掉的自然边坡地形面、保留的自然边坡地形面、工程边坡开挖面、确定性的底部滑动面和与临空面距离大于80m的确定性的深层后缘滑动面；其特征在于：在所述工程边坡开挖面地形面上采用梅花形布置的预应力锚索对确定性的底部滑动面的埋深小于80m的分段外侧进行加固；对于确定性的底部滑动面埋深大于等于80m的分段通过锚固洞结合预应力锚索加固；在确定性的后缘深层滑动面外侧布置锚固洞，锚固洞通过放射形布置的预应力锚索对确定性的后缘深层滑动面加固。
7.前述的具有超长埋深确定性滑动面的高陡岩质边坡加固方法中，确定性的深层后缘滑动面与临空面的距离80m-150m时，锚固洞布置一组，一组锚固洞的轴线与确定性的深层后缘滑动面空间上呈平行分布，锚固洞与确定性的深层后缘滑动面保持15m以上距离；相邻锚固洞的垂直高差为15~20m。
8.前述的具有超长埋深确定性滑动面的高陡岩质边坡加固方法中，确定性的深层后缘滑动面与临空面的距离150m-200m时，锚固洞布置两组，两组锚固洞的轴线与确定性的深层后缘滑动面空间上呈平行分布，两组锚固洞之间的距离为50-70m，两组锚固洞通过接力对穿预应力锚索对应连接；靠近保留的自然边坡地形面的一组锚固洞通过支护自然边坡传力预应力锚索对保留的自然边坡地形面加固；靠近确定性的后缘深层滑动面的一组锚固洞通过放射形布置的预应力锚索对确定性的后缘深层滑动面加固。
9.前述的具有超长埋深确定性滑动面的高陡岩质边坡加固方法中，所述锚固洞在锚固方向布置锚固固结灌浆，锚固洞其余方向布置固结灌浆。
10.前述的具有超长埋深确定性滑动面的高陡岩质边坡加固方法中，所述对于确定性的底部滑动面埋深大于等于80m的分段通过锚固洞结合预应力锚索加固中，锚固洞距离确定性的底部滑动面大于15m。
11.前述的具有超长埋深确定性滑动面的高陡岩质边坡加固方法中，锚固洞的布置高度低于工程边坡开挖面地形面的最高高度的，锚固洞通过支护开挖边坡传力预应力锚索对工程边坡开挖面地形面加固。
12.前述的具有超长埋深确定性滑动面的高陡岩质边坡加固方法中，锚固洞的布置高度低于工程边坡开挖面地形面的最高高度的，相邻锚固洞之间通过布置连接固结灌浆连接，连接固结灌浆覆盖区域也通过支护开挖边坡传力预应力锚索对工程边坡开挖面地形面加固。
13.前述的具有超长埋深确定性滑动面的高陡岩质边坡加固方法中，所述锚固洞周边设置厚度为在60~80cm混凝土衬砌。
14.前述的具有超长埋深确定性滑动面的高陡岩质边坡加固方法中，所述梅花形布置的预应力锚索、扇形布置的预应力锚索穿入加固确定性的底部滑动面和确定性的深层后缘滑动面的深度大于10m。
15.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：1、本发明针对目前岩质边坡中存在的超长埋深滑动结构面大于80m，特别是滑动面埋深达到150-200m后，目前也没有较为有效的锚固加强手段的问题，本发明通过在岩质块体内设置锚固洞，锚固洞周边进行固结灌浆以增强其承载力，并在锚固洞内对滑动面方向设置预应力锚索的方式，能够有效的解决超长埋深滑动结构面的高陡岩质边坡的稳定性问题，且该方法实现成本适中，技术可行，具有很高的实用价值。
16.2、本发明提供的加固方法利用锚固洞进行实现，若现有边坡内部已有开挖布置了锚固洞、交通洞、排水洞等结构，则本发明方法可与之相结合。所以，本发明可充分利用已有的开挖空间，节约工程成本和工期。
17.3、本发明与目前单纯的抗剪洞或锚固洞等被动加固方法相比，本发明采用主动式的加固方法，加固效果更好。
18.4、本发明通过梅花形布置的预应力锚索、支护开挖边坡传力预应力锚索+锚固洞、
以及锚固洞+锚固洞连接的预应力锚索可有效对工程边坡开挖面和确定性的底部滑动面进行加固，通过这种处理处理，开挖边坡的浅层及深层稳定性均能得到有效提升。
19.5、本发明通过连接固结灌浆可实现对相邻锚固洞的加固，锚固洞及周边经固结灌浆处理后，岩体稳定性与强度得到加强。
20.6、本发明首创双组（多组）并排挖掘锚固洞的方式，通过放射形布置的预应力锚索、接力对穿预应力锚索和支护自然边坡传力预应力锚索的相结合的方式，能够有效对临空面埋深超过150m的确定性的深层后缘滑动进行加固处理，即使对临空面埋深达到200m的确定性的深层后缘加固，也具有非常好的加固效果，弥补了现目前对超长埋深确定性滑动面的锚固加强手段，具有很高的应用价值。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
22.图1为本发明实施例1的结构示意图；图2为锚固洞周边结构示意图；图3为实施例2的结构示意图；图4为实施例3的结构示意图。
23.附图标记说明：1a-挖掉的自然边坡地形面；1b-保留的自然边坡地形面；2-工程边坡开挖面；3a-确定性的底部滑动面；3b-确定性的深层后缘滑动面；4-锚固洞；5a-固结灌浆；5b-锚固固结灌浆；5c-连接固结灌浆；6a-梅花形布置的预应力锚索；6b-放射形布置的预应力锚索；6c-支护开挖边坡传力预应力锚索；6d-支护自然边坡传力预应力锚索；6e-接力对穿预应力锚索。
具体实施方式
24.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
25.在本技术中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本技术及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
26.并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本技术中的具体含义。
27.此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“布置”应做广义理解。例如，
可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
28.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
29.实施例1。一种具有超长埋深确定性滑动面的高陡岩质边坡加固方法，如图1-2所示，本加固方法中，基于挖掉的自然边坡地形面1a、保留的自然边坡地形面1b、工程边坡开挖面2、确定性的底部滑动面3a的确定性的深层后缘滑动面3b；在所述工程边坡开挖面地形面2上采用梅花形布置的预应力锚索6a对确定性的底部滑动面3a的埋深小于80m的分段外侧进行加固；对于确定性的底部滑动面3a埋深大于等于80m的分段通过锚固洞4结合预应力锚索加固；在确定性的后缘深层滑动面3b外侧布置锚固洞4，锚固洞4通过放射形布置的预应力锚索6b对确定性的后缘深层滑动面3b加固。
30.此实施例中，确定性的深层后缘滑动面3b与临空面的距离是80m-150m，锚固洞4布置一组，一组锚固洞4的轴线与确定性的深层后缘滑动面3b空间上呈平行分布，锚固洞4与确定性的深层后缘滑动面3b保持15m以上距离。
31.相邻锚固洞4的垂直高差为15~20m。
32.所述锚固洞4在锚固方向布置锚固固结灌浆5b，锚固洞4其余方向布置常规固结灌浆5a。
33.所述对于确定性的底部滑动面3a埋深大于等于80m的分段通过锚固洞4结合预应力锚索加固中，锚固洞4距离确定性的底部滑动面3a大于15m。
34.所述锚固洞4周边设置厚度为在60~80cm混凝土衬砌4a。
35.所述梅花形布置的预应力锚索6a、扇形布置的预应力锚索6b穿入加固确定性的底部滑动面3a和确定性的深层后缘滑动面3b的深度大于10m。
36.实施例2。一种具有超长埋深确定性滑动面的高陡岩质边坡加固方法，如图3所示，本实施例在实施例1的基础上进行，锚固洞4的布置高度低于工程边坡开挖面地形面2的最高高度的，相邻锚固洞4之间通过布置连接固结灌浆5c连接，连接固结灌浆覆盖区域5c也通过支护开挖边坡传力预应力锚索6c对工程边坡开挖面地形面2加固。
37.根据边坡稳定性设计要求，当开挖后边坡为完整性相对较差（结构面发育、为ⅳ类及以上岩体）的岩体时，可在工程边坡上对锚固洞与临空面之间的岩体使用支护开挖边坡传力预应力锚索6c进行支护，同时在锚固洞4内设置放射形布置的预应力锚索6b对确定性的深层后缘滑动面3b进行加固。
38.锚固洞4之间需相向布置较长的连接固结灌浆孔5c，其作用为加固多排锚固洞4洞间的岩体，锚固洞4及周边经连接固结灌浆孔5c和锚固固结灌浆5b处理后，岩体稳定性与强度得到加强。工程边坡开挖面2设置预应力锚索至锚固洞4洞周，此处支护开挖边坡预应力锚索6c起到接力传力的作用，通过此种形式处理，开挖边坡的浅层及深层稳定性均能得到有效提升。
39.实施例3。一种具有超长埋深确定性滑动面的高陡岩质边坡加固方法，如图4所示，本加固方法中，基于挖掉的自然边坡地形面1a、保留的自然边坡地形面1b、工程边坡开挖面2、确定性的底部滑动面3a的确定性的深层后缘滑动面3b；其中，确定性的底部滑动面3a和
确定性的深层后缘滑动面3b通过地质专业人员通过各种勘探手段确定。
40.在所述工程边坡开挖面地形面2上采用梅花形布置的预应力锚索6a对确定性的底部滑动面3a的埋深小于80m的分段外侧进行加固；梅花形布置型式优选是3m*3m和3m*4m。
41.对于确定性的底部滑动面3a埋深大于等于80m的分段通过锚固洞4结合预应力锚索加固。
42.在确定性的后缘深层滑动面3b外侧布置锚固洞4，锚固洞4通过放射形布置的预应力锚索6b对确定性的后缘深层滑动面3b加固。其中，预应力锚索6a与放射形布置的预应力锚索6b在锚固洞4的空间内进行相关施工操作。
43.本实施例中，确定性的深层后缘滑动面3b与临空面的距离150m-200m时，因为单列的锚固洞4也会失去较好的效果，锚固洞4布置两组，两组锚固洞4之间的距离为50-70m，与常用预应力对穿锚索的长度基本相当，两组锚固洞4的轴线与确定性的深层后缘滑动面3b空间上基本呈平行分布。
44.两组锚固洞4通过接力对穿预应力锚索6e对应连接。接力对穿预应力锚索6e提供接力传力作用。
45.靠近保留的自然边坡地形面1b的一组锚固洞4通过支护自然边坡传力预应力锚索6d对保留的自然边坡地形面1b加固。
46.靠近确定性的后缘深层滑动面3b的一组锚固洞4通过放射形布置的预应力锚索6b对确定性的后缘深层滑动面3b加固。这组锚固洞4与后缘深层滑动面3b保持15m以上的合适距离，目的是保障预应力锚索的支护效果，锚固端可穿过固定滑动面15m以上。
47.所述对于确定性的底部滑动面3a埋深大于等于80m的分段通过锚固洞4结合预应力锚索加固中，锚固洞4距离确定性的底部滑动面3a大于15m。锚固洞4上下层的间距应以需要布置的锚索6b总数、锚索布置间距及岩体完整程度、物理力学参数决定，垂直高差宜大于15~20m。
48.锚固洞4的布置高度低于工程边坡开挖面地形面2的最高高度的，锚固洞4通过支护开挖边坡传力预应力锚索6c对工程边坡开挖面地形面2加固。
49.锚固洞4的布置高度低于工程边坡开挖面地形面2的最高高度的，相邻锚固洞4之间通过布置连接固结灌浆5c连接，连接固结灌浆5c也通过支护开挖边坡传力预应力锚索6c对工程边坡开挖面地形面2加固。
50.所述梅花形布置的预应力锚索6a、扇形布置的预应力锚索6b穿入加固确定性的底部滑动面3a和确定性的深层后缘滑动面3b的深度大于10m。
51.上述的锚固洞4可利用工程中有现成位置较为合适的隧洞（勘探平硐、排水洞、施工支洞或抗剪洞等）改造得到。锚固洞4周边设置混凝土衬砌4a，其衬砌为常规衬砌即可，厚度取在60~80cm，若锚固洞周边为ⅳ类及以上岩体时，衬砌厚度宜增加。若锚索采用后张拉，应在预应力锚索6b位置预留锚索的张拉孔位。衬砌4a中应配置足够钢筋，且在由于预应力锚索6b的张拉引起的端头高应力区部位的加密布置钢筋，钢筋截面面积（为考虑一定安全裕度系数的锚固力合力，为配置钢筋的抗压强度设计值），以满足锚固洞自身的稳定，并需保证在预应力荷载作用下衬砌结构的承载力。
52.为了保证锚固洞4周围岩体有足够的均一性和强度，在锚固洞4洞周布置固结灌浆5a和锚固方向的锚固固结灌浆5b，锚固固结灌浆5b相比固结灌浆5a深度更深，固结灌浆按二序施工，灌浆孔深宜为8~15m，具体孔深数值应根据洞周岩石条件及锚索应力值综合确定，在预应力锚索6b的作用力方向加密加深固结灌浆钻孔间距，并适当增加灌浆压力。待固结灌浆5a结束且达到设计龄期后，在隧洞边墙处安装预应力锚索6b，锚索安装方式为常规工程做法，锚索长度需确保能穿过后缘深层滑动面3b并预留预定一定深度（大于10m）。预应力锚索6b呈放射状向滑动面方向布置，避免其锚固端过度集中。
53.锚固洞4的截面形式应为城门洞型，截面尺寸范围可取5.0
×
5.7m~8.0
×
9.0m（净宽
×
净高），锚固洞的设置条数与长度应以地质专业提供的确定确定性的滑动面参考依据，若整个边坡区都有确定性的滑动面，那么就整个区域加固，如果只是部分区域有滑动面，就只需要锚固洞设置这一部分的长度。锚固洞4掘进采用光面爆破法，洞内采用锚喷进行临时支护。
54.针对不同的工程地质其概况，可结合上述实施方式进行组合实施。
55.以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，根据本技术的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本技术的保护范围之内。

技术特征：

1.一种具有超长埋深确定性滑动面的高陡岩质边坡加固方法，其特征在于：包括挖掉的自然边坡地形面（1a）、保留的自然边坡地形面（1b）、工程边坡开挖面（2）、确定性的底部滑动面（3a）和与临空面距离大于80m的确定性的深层后缘滑动面（3b）；其特征在于：在所述工程边坡开挖面地形面（2）上采用梅花形布置的预应力锚索（6a）对确定性的底部滑动面（3a）的埋深小于80m的分段外侧进行加固；对于确定性的底部滑动面（3a）埋深大于等于80m的分段通过锚固洞（4）结合预应力锚索加固；在确定性的后缘深层滑动面（3b）外侧布置锚固洞（4），锚固洞（4）通过放射形布置的预应力锚索（6b）对确定性的后缘深层滑动面（3b）加固。2.根据权利要求1所述的具有超长埋深确定性滑动面的高陡岩质边坡加固方法，其特征在于：确定性的深层后缘滑动面（3b）与临空面的距离80m-150m时，锚固洞（4）布置一组，一组锚固洞（4）的轴线与确定性的深层后缘滑动面（3b）空间上呈平行分布，锚固洞（4）与确定性的深层后缘滑动面（3b）保持15m以上距离；相邻锚固洞（4）的垂直高差为15~20m。3.根据权利要求2所述的具有超长埋深确定性滑动面的高陡岩质边坡加固方法，其特征在于：确定性的深层后缘滑动面（3b）与临空面的距离150m-200m时，锚固洞（4）布置两组，两组锚固洞（4）的轴线与确定性的深层后缘滑动面（3b）空间上呈平行分布，两组锚固洞（4）之间的距离为50-70m，两组锚固洞（4）通过接力对穿预应力锚索（6e）对应连接；靠近保留的自然边坡地形面（1b）的一组锚固洞（4）通过支护自然边坡传力预应力锚索（6d）对保留的自然边坡地形面（1b）加固；靠近确定性的后缘深层滑动面（3b）的一组锚固洞（4）通过放射形布置的预应力锚索（6b）对确定性的后缘深层滑动面（3b）加固。4.根据权利要求1所述的具有超长埋深确定性滑动面的高陡岩质边坡加固方法，其特征在于：所述锚固洞（4）在锚固方向布置锚固固结灌浆（5b），锚固洞（4）其余方向布置固结灌浆（5a）。5.根据权利要求1所述的具有超长埋深确定性滑动面的高陡岩质边坡加固方法，其特征在于：所述对于确定性的底部滑动面（3a）埋深大于等于80m的分段通过锚固洞（4）结合预应力锚索加固中，锚固洞（4）距离确定性的底部滑动面（3a）大于15m。6.根据权利要求1所述的具有超长埋深确定性滑动面的高陡岩质边坡加固方法，其特征在于：锚固洞（4）的布置高度低于工程边坡开挖面地形面（2）的最高高度的，锚固洞（4）通过支护开挖边坡传力预应力锚索（6c）对工程边坡开挖面地形面（2）加固。7.根据权利要求6所述的具有超长埋深确定性滑动面的高陡岩质边坡加固方法，其特征在于：锚固洞（4）的布置高度低于工程边坡开挖面地形面（2）的最高高度的，相邻锚固洞（4）之间通过布置连接固结灌浆（5c）连接，连接固结灌浆（5c）覆盖区域也通过支护开挖边坡传力预应力锚索（6c）对工程边坡开挖面地形面（2）加固。8.根据权利要求1所述的具有超长埋深确定性滑动面的高陡岩质边坡加固方法，其特征在于：所述锚固洞（4）周边设置厚度为在60~80cm混凝土衬砌（4a）。9.根据权利要求1所述的具有超长埋深确定性滑动面的高陡岩质边坡加固方法，其特征在于：所述梅花形布置的预应力锚索（6a）、扇形布置的预应力锚索（6b）穿入加固确定性的底部滑动面（3a）和确定性的深层后缘滑动面（3b）的深度大于10m。

技术总结

本发明公开了一种具有超长埋深确定性滑动面的高陡岩质边坡加固方法，包括挖掉的自然边坡地形面1A、保留的自然边坡地形面1B、工程边坡开挖面2、确定性的底部滑动面3A和与临空面距离大于80m的确定性的深层后缘滑动面3B、锚固洞和一系列预应力锚索等结构。本发明主要针对目前岩质边坡中存在的超长埋深滑动结构面（水平及垂直向埋深大于80m），通过在岩质块体内设置锚固洞，锚固洞周边进行固结灌浆以增强其承载力，并在锚固洞内对滑动面方向设置预应力锚索的方式，能够有效的解决超长埋深滑动结构面的高陡岩质边坡的稳定性问题，且该方法实现成本适中，技术可行，具有较高的应用价值。具有较高的应用价值。具有较高的应用价值。