框架锚索及其组合支护结构加固边坡地震动特性研究成果

框架锚索-抗滑桩加固对数螺旋线破裂面边坡的示意见图6.4所示，抗滑桩顶位于c点，嵌固段与受荷段分界点为c′，直线oc′与oo′夹角为θ1，其余参数同第4章。边坡以抗滑桩为界分为上下两部分，分别对其稳定性进行计算，最后评价边坡的整体稳定性。

图6.4　框架锚索-抗滑桩加固对数螺旋线破裂面边坡

抗滑桩受荷段长度为h，按下式计算

1.上部边坡稳定性分析

c-d-e-f-c′区域土体重力做功和水平地震力做功可分别由o-c′-f区域土体重力和水平地震力做功与o-c-c′、o-c-d、o-d-e、o-e-f土体重力做功和水平地震力做功相减得到。其中：o-e-f、o-d-e、o-c-d土体重力做功依次为W3、W5、W7，由公式（4.72）、（4.79）和（4.85）求解得到；o-e-f、o-d-e、o-c-d土体水平地震力做功依次为W4、W6、W8，由公式（4.74）、（4.82）和（4.88）求解得到。

1）o-c′-f区域土体重力做功

o-c′-f区域土体重力所做的功率可由公式（4.66）求解，将式中的θh用θ1代替得到

2）o-c′-f区域土体水平地震力做功

o-c′-f区域土体水平向地震力所做的功率可由公式（4.69）求解，将式中的θh用θ1代替得到

3）o-c-c′区域土体重力做功

令

则式（6.30）化简为

4）o-c-c′区域土体水平地震力做功

令

则式（6.33）化简为

5）破裂面上黏聚力做功

破裂面上黏聚力做功可由公式（4.103）求解，将式中的θh用θ1代替得到

6）锚索预应力做功(www.xing528.com)

锚索预应力做功为12W′，将抗滑桩以上边坡体的锚索轴力代入公式（4.110）求解得到。

7）抗滑桩对上部边坡做功

将抗滑桩对边坡的作用简化为桩体与滑裂面交界处作用一阻滑力F1和弯矩M1，滑坡推力集度为q(x)，见图6.5所示，则

图6.5　抗滑桩对上部坡体作用示意

综合上述分析可知，若上部边坡体稳定，则各力对破裂面中心做功之和为零，即

由公式（6.39）求得上部边坡体对抗滑桩的下滑推力，若已知推力集度分布形式，则可求得抗滑桩桩后推力沿桩身的分布。

对于对数螺旋线型破裂面边坡，抗滑桩荷载传递计算与直线型破裂边坡相同，见第1点。

2.下部边坡稳定性分析

下部边坡的稳定性取决于a-b-c-c′区域土体的重力和地震力、a-c′滑裂面黏聚力、下部锚索预应力和抗滑桩传递荷载做功。

1）a-b-c-c′区域土体重力和地震力做功

由公式（4.102）和（6.39）可得抗滑桩以下边坡体的重力和地震力做功1W′，即

2）a-c′滑裂面黏聚力做功

由公式（4.105）和（6.36）可得抗滑桩以下边坡体的黏聚力做功2W′，即

3）锚索预应力做功

锚索预应力做功为3W′，将抗滑桩以下边坡体的锚索轴力代入公式（4.110）求解得到。

4）抗滑桩传递荷载做功

将抗滑桩对下部边坡的传递荷载简化为桩体与滑裂面交界处作用一水平推力F2和弯矩M2，桩前土体抗力集度为p（x），按照第（一）节计算求解得到F2和M2，然后将其代入公式（6.38）求解得到抗滑桩对桩前土体做功4W′。

根据正功与负功的关系得到框架锚索-抗滑桩加固边坡下部坡体的稳定系数K1，即阻止边坡下滑做功与引起边坡下滑做功之比

3.边坡整体稳定性分析

比较框架锚索加固边坡与框架锚索-抗滑桩加固边坡差异性知，加固边坡体的整体稳定性差别为抗滑桩对边坡提供的能量耗散功率，根据第1点和第2点中抗滑桩对边坡体上部和下部的功率知，抗滑桩对整个边坡体做功为13W′与4W′之差。由公式（4.112）即可求得框架锚索-抗滑桩加固边坡的整体稳定性，即

对于悬臂式抗滑桩，令x1＝0，即可求得组合结构加固边坡的地震稳定性。若在地震过程中，边坡体将沿潜在滑裂面出现向下的滑动位移，其计算方法与第4章相同。