CN112144549B - 一种适用于强震区的耗能减震型滑坡桩锚支护体系 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于强震区的耗能减震型滑坡桩锚支护体系，包括锚索抗滑桩，所述锚索抗滑桩由抗滑桩、锚索自由段和锚索锚固段组成，所述抗滑桩锚固在稳定岩土体中；还包括耗能减震装置和缓震材料层，所述锚索自由段与抗滑桩桩顶通过所述耗能减震装置连接在一起，所述缓震材料层设置在所述抗滑桩与滑体之间，所述锚索锚固段通过钻孔与深部稳定岩土体粘结成一体。与现有技术相比，本发明在地震作用下，通过高强压缩弹簧和高强U型钢的往复变形，不仅消耗了地震动的能量，也提高了锚索自由段的容许变形量，可有效减小锚头部位的应力集中，防止锚头失效，并允许岩土体和锚索在地震荷载下发生较大的变形。

Description

一种适用于强震区的耗能减震型滑坡桩锚支护体系
技术领域
本发明涉及边坡抗震加固和滑坡防治技术领域，尤其是涉及一种适用于强震区的耗能减震型滑坡桩锚支护体系。
背景技术
我国是一个多山的国家，地质构造条件复杂。在高烈度区，地震是诱发滑坡等边坡地质灾害的重要因素。由地震触发的地质灾害往往呈现突发性强、致灾范围广、治理难度大等特点。
边坡支护体系是边坡加固和滑坡等地质灾害防治的主要措施。桩锚支护结构作为一种新型的滑坡防治与边坡加固措施，由于其安全、可靠、造价低、对岩土体扰动小、施工快等优点，近几年在国内外大型、特大型滑坡防治中得到了广泛的应用。大量的地震震后调查结果显示其具有较好的抗震性能。但是，汶川震后调查也发现，在高烈度区，部分桩锚支护体系出现了锚头失效、垫板陷落和锚索拉断等失效模式。因为，在地震荷载作用下，一方面锚索轴力会急剧上升导致在锚头部位出现较大的应力集中，另一面岩土体在地震荷载下会发生大的变形导致的锚索出现大于设计值的变形和变位。
因此，为了减少地震触发的边坡地质灾害，提高桩锚支护体系的抗震性能，本发明结合减震耗能装置和缓震材料，提出了一种适用于强震区的耗能减震型滑坡桩锚支护体系。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适用于强震区的耗能减震型滑坡桩锚支护体系。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种适用于强震区的耗能减震型滑坡桩锚支护体系，包括锚索抗滑桩，所述锚索抗滑桩由抗滑桩、锚索自由段和锚索锚固段组成，所述抗滑桩锚固在稳定岩土体中；还包括耗能减震装置和缓震材料层，所述锚索自由段与抗滑桩桩顶通过所述耗能减震装置连接在一起，所述缓震材料层设置在所述抗滑桩与滑体之间，所述锚索锚固段通过钻孔与深部稳定岩土体粘结成一体。
优选的，所述耗能减震装置包括锚垫板和刚性锚固套筒，所述刚性锚固套筒设置在锚垫板上，两者共同套在锚索上；所述刚性锚固套筒中的锚索上套有高强压缩弹簧，所述高强压缩弹簧的下端与锚垫板之间设有固定在锚垫板上的高强U型钢。
优选的，所述锚索伸出刚性锚固套筒顶部的一端设有锚具，所述耗能减震装置通过其顶部的锚具和底部的锚垫板固定在抗滑桩顶部的混凝土锚墩上。
优选的，所述锚具与刚性锚固套筒顶部外壁之间设有上刚性垫板 ，所述刚性锚固套筒顶部内壁与高强压缩弹簧之间设有下刚性垫板。
优选的，所述下刚性垫板上侧与套在高强压缩弹簧上的上螺母固定连接，所述高强压缩弹簧的上端与下刚性垫板固定连接，所述高强压缩弹簧的下端与套在高强压缩弹簧上的下螺母固定连接。
优选的，所述高强U型钢的上侧和下侧分别通过高强螺栓与上固定端板和下固定端板连接，所述上固定端板与所述下螺母固定连接，所述下固定端板与所述锚垫板固定连接。
优选的，所述上螺母的外径小于穿过的刚性锚固套筒顶部孔槽的直径，所述锚索的直径小于穿过的锚垫板空隙的直径。
优选的，所述耗能减震装置的外侧布设有起保护作用的刚性保护箱和混凝土封闭层。
优选的，对所述锚索施加预应力时，也对高强压缩弹簧和高强U型钢施加一定的预压力，使其在初始状态存在一定的压缩量。
优选的，所述缓震材料层采用EPS缓震材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.本发明具有双重耗能减震机制，一方面通过在锚索与抗滑桩的连接处设置耗能减震装置，耗散地震能量，改善锚头的受力状态，并提高锚索自由段的允许变形量；另一方面，在抗滑桩桩后设置了缓震材料层，既可以减小部分滑坡下滑力，也可以通过消耗地震能量减小滑体作用于桩后的地震侧向动土压力，提高了锚索自由段的容许变形量，可有效减小锚头部位的应力集中，防止锚头失效，并允许岩土体和锚索在地震荷载下发生较大的变形。
2.锚索端部的耗能减震装置不仅具备耗能减震功能，还具有一定的自复位功能；在地震荷载下，由于岩土体的地震变形，会使锚索受力方向发生一定的倾斜，在该装置中，通过高强U型钢的恢复变形，可以使锚索的受力恢复到垂直方向。
3.本发明中的耗能减震装置，其内部都是刚性构件，在一次地震事件中，若其内部构件发生了损伤，可进行更换，因此具有更新替换功能。
附图说明
图1为本发明耗能减震型滑坡桩锚支护体系；
图2为本发明锚索耗能减震装置与抗滑桩连接示意图；
图3为本发明锚索端部的耗能减震装置。
图中标注：1为锚索，2为锚具，3为上刚性垫板，4为上螺母，5为下刚性垫板，6为高强压缩弹簧，7为下螺母，8为高强螺栓，9为上固定端板，10为高强 U型钢，11为下固定端板，12为锚垫板，13刚性锚固套筒，14为锚索端部的耗能减震装置，15为刚性保护箱，16为混凝土封闭层，17为混凝土锚墩，18为抗滑桩， 19为缓震材料层，20为锚索自由段，21为锚索锚固段。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
如图1所示，本申请提出了一种适用于强震区的耗能减震型滑坡桩锚支护体系，包括锚索抗滑桩，锚索1端部的耗能减震装置14和缓震材料层19。其中，锚索抗滑桩由抗滑桩18、锚索自由段20 和锚索锚固段21三部分组成：抗滑桩18锚固在稳定岩土体中；锚索自由段20与抗滑桩18桩顶通过耗能减震装置14连接在一起；锚索锚固段21通过钻孔与深部稳定岩土体粘结成一体。缓震材料层19设置在抗滑桩18与滑体之间，缓震材料层19埋设在抗滑桩18背部，其大部分位于滑面上部，小部分嵌固在滑体以下位置。
如图2所示，耗能减震装置14通过其顶部的锚具2和底部的锚垫板12固定在抗滑桩18顶部的混凝土锚墩17上，从而完成锚索1和抗滑桩18的协调变形。在耗能减震装置14外侧布设有起保护作用的刚性保护箱15和混凝土封闭层16，提高了装置的耐久性。
如图3所示，耗能减震装置14包括锚垫板12和刚性锚固套筒13，刚性锚固套筒13设置在锚垫板12上，两者共同套在锚索1上。刚性锚固套筒13中的锚索 1上套有高强压缩弹簧6，高强压缩弹簧6的下端与锚垫板12之间设有固定在锚垫板12上的高强U型钢10。
锚具2与刚性锚固套筒13顶部外壁之间设有上刚性垫板 3，刚性锚固套筒13顶部内壁与高强压缩弹簧6之间设有下刚性垫板5。下刚性垫板5上侧与套在高强压缩弹簧6上的上螺母4焊接在一起，两者可以同步上下位移；高强压缩弹簧6的上端与下刚性垫板5固定连接，高强压缩弹簧6的下端与套在高强压缩弹簧6上的下螺母7固定连接。
高强U型钢10的上侧和下侧分别通过高强螺栓8与上固定端板9和下固定端板11连接。上固定端板9与下螺母7焊接在一起，下固定端板11焊接在锚垫板 12上。
刚性锚索1贯穿于整个耗能减震装置14之间，并通过上螺母4与下螺母7将锚索1的轴力传递给高强压缩弹簧6和高强U型钢10。其中，上螺母4的外径小于穿过的刚性锚固套筒13上端孔槽的直径，锚索1的直径也小于穿过的锚垫板12 空隙的直径，从而允许锚索1在耗能减震装置14中自由变位。
耗能减震装置14中，下刚性垫板5未与刚性锚固套筒13的内壁焊接在一起，允许其与上螺母4、高强压缩弹簧6和锚索1在套筒13内上下协同变形。
在对体系的锚索1施加预应力时，也需要对高强压缩弹簧6和高强U型钢10 施加一定的预压力，使其在初始状态存在一定的压缩量。
本实施例中，缓震材料层19具体采用EPS缓震材料。
本申请通过在抗滑桩18与锚索1连接处设置耗能减震装置14，并在抗滑桩18 桩后布设了EPS减震材料，使得本桩锚支护体系具有双重耗能减震功能，能有效改善桩锚支护结构在地震作用下受力特征，提高其抗震性能。并且本申请具有一定的自复位和更新替换功能。

Claims (2)

1.一种适用于强震区的耗能减震型滑坡桩锚支护体系，包括锚索抗滑桩，所述锚索抗滑桩由抗滑桩（18）、锚索自由段（20）和锚索锚固段（21）组成，所述抗滑桩（18）锚固在稳定岩土体中；其特征在于，还包括耗能减震装置（14）和缓震材料层（19），所述锚索自由段（20）与抗滑桩（18）桩顶通过所述耗能减震装置（14）连接在一起，所述缓震材料层（19）设置在所述抗滑桩（18）与滑体之间，所述锚索锚固段（21）通过钻孔与深部稳定岩土体粘结成一体；
所述耗能减震装置（14）包括锚垫板（12）和刚性锚固套筒（13），所述刚性锚固套筒（13）设置在锚垫板（12）上，两者共同套在锚索（1）上；所述刚性锚固套筒（13）中的锚索（1）上套有高强压缩弹簧（6），所述高强压缩弹簧（6）的下端与锚垫板（12）之间设有固定在锚垫板（12）上的高强U型钢（10）；
所述锚索（1）伸出刚性锚固套筒（13）顶部的一端设有锚具（2），所述耗能减震装置通过其顶部的锚具（2）和底部的锚垫板（12）固定在抗滑桩（18）顶部的混凝土锚墩（17）上；
所述锚具（2）与刚性锚固套筒（13）顶部外壁之间设有上刚性垫板（3），所述刚性锚固套筒（13）顶部内壁与高强压缩弹簧（6）之间设有下刚性垫板（5）；
所述耗能减震装置（14）的外侧布设有起保护作用的刚性保护箱（15）和混凝土封闭层（16）；
所述下刚性垫板（5）上侧与套在高强压缩弹簧（6）上的上螺母（4）固定连接，所述高强压缩弹簧（6）的上端与下刚性垫板（5）固定连接，所述高强压缩弹簧（6）的下端与套在高强压缩弹簧（6）上的下螺母（7）固定连接；
所述高强U型钢（10）的上侧和下侧分别通过高强螺栓（8）与上固定端板（9）和下固定端板（11）连接，所述上固定端板（9）与所述下螺母（7）固定连接，所述下固定端板（11）与所述锚垫板（12）固定连接；
所述上螺母（4）的外径小于穿过的刚性锚固套筒（13）顶部孔槽的直径，所述锚索（1）的直径小于穿过的锚垫板（12）空隙的直径；
对所述锚索（1）施加预应力时，也对高强压缩弹簧（6）和高强U型钢（10）施加一定的预压力，使其在初始状态存在一定的压缩量。
2.根据权利要求1所述的一种适用于强震区的耗能减震型滑坡桩锚支护体系，其特征在于，所述缓震材料层（19）采用EPS缓震材料。
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