预应力锚索抗滑桩在边坡变形体治理中的应用

科技情报开发与经济　文章编号：１００５—６０３３（２００６）０４—０１６５—０３　ＳＣＩ—ＴＥＣＨ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ＆ＥＣＯＮＯＭＹ　２００６年第ｌ６卷第４期　收稿日期：２００５—１１－１４　预应力锚索抗滑桩在边坡变形体治理中的应用　赵国斌　，颉华　（１．中国地质大学（北京）工程技术学院，北京，１０００８３；２．山西省汾河水利管理局，山西祁县，０３０９００）　摘要：以沈家坡变形体治理为倒，将预应力锚索抗滑桩与普通抗滑桩的设计计算方　法和设计方案进行了技术和经济对比，说明了预应力锚索抗滑桩的优越性，并对施工　中的问题做了分析，指出了信息化施工的重要性。　关键词：预应力锚索抗滑桩；普通抗滑桩；边坡变形体；治理方案；沈家坡　中图分类号：Ｕ４１７　文献标识码：Ａ　１工程概况　成．以坡积物、残积物为主，碎石含量较多。地下水的存在形式以孔隙水　和裂隙水为主。　沈家坡变形体位于湖北清江水布垭电站大坝右岸下游２号公路右　变形体所在地区地震烈度为Ⅶ度。整治工程主要采用预应力锚索抗　侧，距大坝轴线２　ｋｍ。由于坡脚开挖后形成不稳定的变形体．前缘高程　滑桩来完成。　３２５．０ＩＩ１，后缘高程４８０．０ｉｎ，体积约５Ｏ万ｍ】。变形体平均厚度约１２ｉｎ，最　后达２Ｏ余ｍ。　２变形体稳定性分析　滑坡体基岩为志留系下统惹坪组，以页岩为主，并存在厚薄不一的　２号公路的施工在坡脚形成３０　ｍ左右的高陡边坡，形成变形体的临　软弱层，受到不同程度的层闯剪切破坏。变形体以第四系松散堆积物组　空面。居民生活设施的建设对变形体表面扰动较大．这些都对变形体的　开始扫描键盘；假如有键按下，将判断按下的是什么功能键。有５种控制　方式可供选择。　单步加：按一下此键，数控电源将增加Ｏ．１　Ｖ电压。　单步减：按一下此键，数控电源将减少Ｏ．１　Ｖ电压。　手动置数：包含两个按键，一个控制个位数，另一个控制十分位。按　下这两键，可以使单片机任意设置０　Ｖ一９．９　Ｖ的电压。　自动扫描．－Ｉ使单片机自动步进增加Ｏ．ｎ１　Ｖ，不用人工控制。　波形发生：包括４个按键，控制方波、正弦波、三角波、锯齿波的发生。　假如没有任何键按下，单片机会跳回到键盘扫描程序，再一次进行　键盘扫描，直到有键盘被按下为止。在此过程中电压的变化是由单片机　输出的ＰＷＭ脉宽大小决定的。通过在程序中利用定时中断，并且在中断　服务程序中设置ｉｆ语句判断参数数值，最终达到输出脉冲占空比可调的　效果。　图４系统程序流程图　２００４．　４结语　［２］黄智伟．全国大学生电子设计竞赛训练教程［Ｍ］．北京：电子工业出　本系统以单片机ＳＰＣＥ０６ＩＡ为控制核心，采用ＰＷＭ脉宽调制的方　版社，２００５．　法．利用三端稳压集成电路３１７输出可调电压。在系统设计中，力求硬件　［３］赵亮．侯国锐．单片机ｃ语言编程与实例［Ｍ］．北京：人民邮电出版　线路简单．充分发挥软件编程方便灵活的特点来满足题目中的各项设计　社．２００４．　要求。该系统中还有许多值得改进的地方，如：ＰＷＭ脉宽调制输出的电　（实习编辑：李敏）　压有１０　ｍＶ左右的误差，可以通过调整充电回路电阻电容，使两者更加　匹配，减小误差。　第一作者简介：张广，男，１９８４年ｌＯ月生，现为昆明理工大学信息　参考文献　与自动化学院生物医学工程专业２００３级在读本科生，云南省昆明市昆　［１］童白诗，华成英．模拟电子技术基础［Ｍ］．北京：高等教育出版社，　明理工大学新迎校区信息与自动化学院１３号信箱，６５００５１．　Ｔｈｅ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｓｉｍｐｌｅ　Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｄｉｒｅｃｔ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｐｐｌｙ　ＺＨＡＮＧ　Ｇｕａｎｇ，ＺＨＡＮＧ　Ｙｉｎｇ－ｙａｏ，ＴＡＮＧ　Ｊｕｎ－ｑｕａｎ　ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｓｃｈｅｍｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｉｍｐｌｅ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｄｉｒｅｃｔ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ　ｏｎ　ａｎｄ　ｐｒｏｂｅｓ　ｉｎｔｏ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｓｏｕｒｃｅ．　ＫＥＹ　ＷＯＲＤＳ：ＳＰＣＥＯ６　１　Ａ　ｏｎｅ—ｃｈｉｐ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ；ｃｕｒｒｅｎｔ　ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｄｉｒｅｃｔ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ；ＰＷＭ　ｐｕｌｓｅ—ｗｉｄｔｈ　ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　１６５　维普资讯 http://www.cqvip.com

赵因斌。颉华预应力锚索抗滑桩在边坡变形体治理中的应用　稳定产生很大的影响。　雨季施工和居民生活弃水直接排向坡体，使得变形体含水量增大。　增加了变形体不稳定因素。　变形体作为一整体，单平面滑动，利用极限平衡理论计算坡体的稳　定性，计算参数如下：黏聚力２．２７　ｋＰａ，内摩擦角２２．６４。，容重２１　ｋＮ／ｍ’。　边坡角７Ｏ。，滑面倾角２５。，坡高１５５　ｍ，坡面与水平面夹角２５。，坡脚高度　３０　ｍ。计算所得的安全系数　为０．９７８　２１　１。变形体处于不稳定状态。　３治理方案的设计　３．１治理方案的比选　滑坡治理的常用措施有改变滑体的几何形态、排水措施、支挡工程　等。对于以坡积物为主滑坡体治理一般采用支挡结构，同时合理布置排　水设施作为辅助措施来达到治理滑坡的目的。由于水是形成滑坡的重要　因素，所以在治理滑坡时必须考虑采取排水措施。　针对沈家坡变形体治理工程，滑体物质以坡积物为主，可以采用支　挡工程来达到治理的目的。通过对各种支挡结构的适用性进行比选，可　采取的支挡措施有挡土墙、预应力锚索、普通抗滑桩以及预应力锚索抗　滑桩等措施。挡土墙是一种连续的结构形式。在坡体中开挖施工比较困　难；而预应力锚索的施工若达到满足抗滑力需要时，锚索结构比较复杂，　另外锚索的成孔在这种地层中非常困难。因此，该变形体的治理适合采　用普通抗滑桩或预应力锚索抗滑桩。下面是普通抗滑桩和预应力锚索抗　滑桩的设计方案。　３．２滑坡推力计算　滑坡推力计算根据刚体极限平衡原理，采用剩余推力法计算，通过　加大自重下滑力增加安全系数。　地震烈度按Ⅶ度考虑。经计算。若加固后Ｋ需达１．２５，则应提供　４　４００ｋＮ／ｍ的被动抗力。　３－３抗滑桩方案　抗滑桩的设计包括桩身锚固段和自由段的内力计算、变位计算、地　基强度校核和桩身变位控制以及桩身截面和斜截面的配筋计算。　根据刚性桩和弹性桩的划分方法，本工程中抗滑桩为刚性桩；桩身　截面为矩形，长轴与滑体倾向一致。　滑动面以上桩所承受外力为滑坡推力和桩前反力之差。抗滑桩计算　的最大弯矩和最大剪力作用点在滑面（锚固点）上。外力作用点位于滑面　以上变形体铅垂厚度的１，３。桩身采用Ｃ３０混凝土，Ｅｏ＝３ｘｌ０７ｋＰａ，计算得　到的最大弯矩为３６　６６６．７　ｋＮ・ｍ，最大剪力为４　４００　ｋＮ。　滑动面以下的桩身（锚固段）内力和变位大小按弹性地基粱计算。锚　固段的深度一般为总桩长的１，２—１，３，对于完整的基岩，约为１，４。按照普　通“Ｋ”法计算桩身的变位和内力，检查锚固段顶点和桩底地基的侧向应　力是否满足岩层的侧向允许压应力。通过试算，确定本工程中锚固段为　８ｍ可以满足要求，且最大的计算弯矩在锚固点以下０．９５　ｍ，弯矩值为　３８　０９４ｋＮ・ｍ。　通过以上计算，当桩身矩形截面为３ｍｘ４　ｎｌ，桩身配筋为：主筋采用　ｄ２５ｍｍ钢筋共８２根，纵向受力钢筋分为ＮＩ至从４种，钢筋的根数分别　为ＮＩ－－２６，－Ｎ２＝２０，Ｎ￣＝２０，Ｎ４＝１６。箍筋选用ｄ２０ｍｍ。间距为０．２ｍ，此时配　笳可以满足抗滑力的要求。　３．４　１雯应力锚索抗滑桩方案　预应力锚索抗滑桩与普通抗滑桩比较，受力状态更加合理。它通过　在桩顶设置预应力锚索，与抗滑桩有效地结合在一起，变被动抗滑状态　为主动抗滑状态。　预应力锚索抗滑桩的基本计算思路是：根据地质条件和工程的规模　与重要性，确定地基土抗力模数分布形式和数值，并初步拟定抗滑桩的　截面尺寸和锚固段的长度、锚索的ｉ殳置排数和初始预应力值。根据刚性　桩和弹性桩的划分方法将工程采用的抗滑桩进行分类，并采用相应的计　算模式进行计算，首先求解出滑动面处桩身弯矩、剪力、转角以及挠度的　表达式．然后利用位移变形协调原理计算锚索拉力设计值。进一步计算　出桩顶的位移值，判断是否满足桩顶位移控制标准。如果满足，则计算出　桩身的内力，否则应调整锚索拉力设计值或增加锚索排数重新进行计　１６６　本刊Ｅ－ｍａｉｈｂｊｂ＠ｍａｉｌ．ｓｘｌｎｆｏ．ｎｅｔ　科技研讨　算，直至满足桩顶位移控制标准，进而计算出桩身内力分布。然后进行桩　身截面和配笳验算。　本工程中的桩顶位移控制标准参考有关文献，认为应控制在Ｏ．０１￡　（工为桩身全长）。　抗滑桩采用刚性桩的设计方法计算；锚索张拉力的确定采用位移变　形协调原理求得锚索的张拉力。　设计计算结果：１　至１２＃的桩矩形截面采用２ｍｘ３　ｎｌ，１３　至３５　采用　矩形截面１．５　ｍｘ２．０ｎｌ，且长轴方向与滑坡体倾向一致，间距均为４　ｎｌ，数　量较普通抗滑桩减少一根。在２　至１　桩距桩顶０．５　ｎｌ和３．５ｍ处设置　两遭锚索，锚索张拉力为１　２００　ｋＮ，锚固段长度为进入岩体１０　ｍ；在１　３．　至３５　桩距桩顶０．５ｍ处设置一道锚索，张拉力为８００ｋＮ，锚固段为８ｎｌ。　方案的对比分析应该是多因素综合考虑，包括技术可行性、经济合　理性、施工的难易程度等等。对于本工程而言，普通抗滑桩与预应力锚索　抗滑桩两种方法都是可行的，后者的施工要比前者较为复杂。且工期稍　长，但是其经济优势也是显而易见。　４结语　本工程治理采用预应力锚索抗滑桩的治理方案，地表和地下截水与　排水措施作为辅助方法。施工已经结束３年，通过对滑坡体和桩体的位　移监测，证明这种方案对该变形体的治理起到了很好的作用。　预应力锚索抗滑桩通过改变传统抗滑桩的受力状态。变悬臂梁为类　简支梁，大大减小了桩身内力，使受力状态更加合理，同时能节省工程造　价。在沈家坡变形体治理中节约造价５０％以上。　抗滑桩和预应力锚索的设计计算都是基于一些假定的，设计中要充　分考虑由这些假定引起的误差才能保证工程方案的合理。对锚索预应力　的计算还需要考虑初始阶段（施工结束）与滑坡推力的平衡、锚索张拉强　度和锚具的锚固力的安全贮备问题。　对于大型滑坡体的治理应该注意信息施工法。及时发现施工中存在　的问题，并对设计和施工方法做出调整，是滑坡体治理质量的保证。　参考文献　［１］李海光．新型支挡结构设计与工程实例［Ｍ］．北京：人民交通出版　社，２００４．　［２］王恭先．滑坡防治工程措施的国内外现状［Ｊ１．中国地质灾害与防治　学报，１９９８，９（１）：１－９．　［３］喻和平，田斌．滑坡防治措施的现状和发展［Ｊ］．甘肃工业大学学　报，２００３，２９（２）：１０４—１０７．　［４］桂树强，殷坤龙，罗平．预应力锚索抗滑桩治理滑坡应用研究［Ｊ］．　岩土力学，２００３，２４（增刊）：３９—２４３；４８．　［５］周德培，王建松．预应力锚索桩内力的一种计算方法ＥＪ］．岩石力学　与工程学报，２００２，２１（２）：２４７—２５０．　［６］陈占．预应力锚索桩设计与计算［Ｊ］．地球科学（中国地质大学学　报），２００１，２６（４）：３５２—３５６．　［７］铁道部科学研究院西北研究所．滑坡防治［Ｍ］．北京：人民铁道出版　社．１９９７．　［８］铁道部第二勘钡５设计院．抗滑桩设计与计算［Ｍ］．北京：中国铁道出　版社，１９８３．　（实习编辑：李敏）　第一作者简介：赵国斌，男，１９７７年ｌ１月生，现为中国地质大学（北　京）工程技术学院防灾减灾工程及防护工程专业２００４级在读硕士研究　生，北京市海淀区学院路８９号，１０００８３．　维普资讯 http://www.cqvip.com

科技情报开发与经济　文章编号：１００５—６０３３（２００６）０４—０１６７—０２　ＳＣＩ－ＴＥＣＨ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ＆ＥＣＯＮＯＭＹ　２００６年第１６卷第４期　原平市重　点水　源区地下水动态及水质量现状分析　收稿日期：２００５—１１一ｌ４　郝春林　（原平市水资源管理办公室，山西原平，０３４１００）　摘要：介绍了原平市重点水源区的水文地质条件，论述了集中开采区和非集中开采　区地下水动态，对重点水源区的水质进行了评价，并提出了几点建议。　关键词：地下水动态；水质评价；水资源；原平市　中图分类号：ＴＶ２１１　文献标识码：Ａ　’　水是生命之源，是人类赖以生存的一种特殊物质。水在国民经济发　位明显下降，其变化主要受开采影响，而看不出与降水因素有明显关系。　展中占有举足轻重的地位，在冶金、化工、造纸等行业尤为重要。“水利是　开采期过后，水位才回升。武彦专１。井、桃园专　井也为集中开采型动　农业的命脉”一语道出了水在农业上的重要性。水质水量是一个相关的　态，受开采影响，从４月份水位开始明显下降，７月份受大气降水补给影　统一体，没有质，也就无所谓量。所以水的质与量，同属于水资源管理的　响，水位有所回升，这是因为这两个观测井距离漏斗较远的缘故。水机厂　范畴。　专５　井，水位动态曲线平缓，由于井位于漏斗区外围，受集中开采的影　响，从５月份水位开始下降，直至８月份，也就是说从６月份开始大量降　１水文地质条件　水后，曲线仍呈下降趋势，在９月份开始上升，ｌ１月份至１２月份达到峰　原平市重点水源区均处于原平盆地。地下水埋藏条件为松散层孔隙　值，年际水位变化呈上升趋势。尚家庄专１１。井靠近渭斗中心，属于集中　水，其含水层为第三系第四系砂卵石层与其间的亚黏土、黏土组成的含　开采型动态，１９９６年降水量大，６月份水位达到峰值，但７月份以后一直　水构造。　下降，年末差为负值，年际水位变化呈下降趋势。石油公司８６・井曲线平　地下水运动规律为东西部山区在接受大气降水补给后。转化为裂隙　缓，水位变化不大，位置处于漏斗外围，与生产生活用水有关。降水补给　水、岩溶水和地表水向盆地运动。代县洪积平原的地下水也不断地向原　不明显，１２月份用水量最大，年末差为负值。　平盆地排泄，构成了沿６个方向向原平盆地汇集的状况。原平盆地的地　２，２非集中开采区地下水动态　下水除当地开采、蒸发消耗外，大部分排入滹沱河流入忻定盆地。　解村专ｌ２　井、南滩８８＇井为典型的非集中开采型动态。其水位动态　原平市重点水源区面积为３３，８７５　ｋｍ　，有水井２５８眼，１９９６年水源　曲线表现为年内水位变化为单峰单谷型，峰值一般出现在９月份至１Ｏ　区总取水量为１　７９０万ｍ　。以水资源评价，４区的模数计算水资源量为　月份。１１月份至１２月份，约滞后于降雨２—３个月；谷值多分布于５月份。　Ｖ＝Ｉ．ｘＳ－－１６，６５ｘ３３，８７５—５６４万ｍ３／ａ，两者相差１　２２６万ｍ　。这样年复一年　年际变化呈上升趋势。这也与１９９６年降水量大、相对蒸发量小有关，也　掠夺性地开采，使人为开采的因素成为控制当地承压水动态的主要因素　和不同含水层的串通、潜水补给有关。原平一中院内专　井也为典型的　（我们所有的专用观测深孔都是串通的无分层，是潜水和承压水的混合　非开采型动态，５月份为谷底，６月份以后接受降雨入渗、潜水补给，水位　一水．但从具体条件分析，水源区内地下水开采的主要对象是承压水，因此　直回升，ｌ１月至ｌ２月份达到最高值，年际水位变化呈上升趋势。上原　深孔资料在一定程度上也可以说明承压水的动态），过量开采，在重点水　平村ｌ　井也为非开采型动态，曲线平缓，从７月份以后水位上升，１０月　源区已经形成降落漏斗。　份到１１月份达到最高值，年际水位变化呈上升趋势。水泥厂８１＇浅井，由　于是浅井，接受大气降水、潜水补给，峰值在８月份降水期，年际水位变　２地下水动态　化呈上升趋势。忻钢专２　井，４月份为谷底，年际水位变化也呈上升趋　势。太平街专３　井，８月份为谷底。　近滹沱河，接受其补给，水位上升，　２．１　集中开采区地下水动态　年际水位呈水升趋势。　人民舞台专７　井位于大量开采的降落漏斗区外围，主要特征表现为　可见，集中开采型动态主要与用水季节、开采量有关，年际水位变化　典型的开采型动态。８月份到次年３月份是地下水开采淡季，地下水处于　呈下降趋势。非集中开采型动态。主要与降水量。枯、丰水期季节有关，年　一１、补给时期．水位恢复上升。４月份至７月份是地下水大量开采期，水　际水位变化呈上升趋势。　Ｔｈｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ　Ａｎｃｈｏｒ　Ｒｏｐｅ　Ｆｒｉｃｔｉｏｎ　Ｐｉｌｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｌｏｐｅ　Ｄｅｆｏｒｍｅｄ　Ｂｏｄｉｅｓ　ＺＨＡＯ　Ｇｕｏ－ｂｉｎ，ＸＩＥ　Ｈｕａ　ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｅｆｏｒｍｅｄ　ｂｏｄｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｈｅｎｊｉａｐｏ　Ｓｌｏｐｅ　ａｓ　ｔｈｅ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｍａｋｅｓ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ａｎｄ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｎｇ　ｓｃｈｅｍｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ　ａｎｃｈｏｒ　ｒｏｐｅ　ｆｒｉｃｔｉｏｎ　ｐｉｌｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｍｍｏｎ　ｆｒｉｃｔｉｏｎ　ｐｉｌｅ，ｗｈｉｃｈ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ　ａｎｃｈｏｒ　ｒｏｐｅ　ｆｒｉｃｔｉｏｎ　ｐｉｌｅ，ａｎｄ　ｍａｋｅｓ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｃｃｕｒｒｉｎｇ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｐｏｉｎｔｓ　ｏｕｔ　ｔｈｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｚｅｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．　ＫＥＹ　ＷＯＲＤＳ：ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ　ａｎｃｈｏｒ　ｒｏｐｅ　ｆｒｉｃｔｉｏｎ　ｐｉｌｅ；ｃｏｍｍｏｎ　ｆｒｉｃｔｉｏｎ　ｐｉｌｅ；ｓｌｏｐｅ　ｄｅｆｏｒｍｅｄ　ｂｏｄｙ；ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｓｃｈｅｍｅ；　Ｓｈｅｎｊｉａｐｏ　Ｓｌｏｐｅ　．　１６７