GEO5土质边坡锚杆（索）设计方法三

对于滑面位置确定或锚固段位于稳定地层（例如基岩）中，即锚固力不随滑面位置变化而变化，其锚杆（索）设计方法已在 GEO5土质边坡锚杆（索）设计方法（上）中详细介绍了。对于潜在滑面位置和锚固区不能确定的土质边坡，锚杆提供的锚固力随滑面位置变化而变化，锚杆（索）设计方法有两种，其一为完全用筋材模拟锚杆（针对全粘结锚杆/锚索），详细的设计方法已在 GEO5土质边坡锚杆（索）设计方法（下）中介绍。今天我们将介绍锚杆（索）设计（针对非全粘结锚杆/锚索）的第二种方法，即综合利用锚杆、筋材来进行设计。其设计流程为：
1）对天然状态下的坡体进行分析，找出最危滑动面位置及相应安全系数。

图1天然状态下最危险滑面位置

注：这一步计算只是作为第二步添加锚杆的参考。
2）根据最危滑动面位置、相应安全系数、剩余下滑力及工程经验，在【锚杆】设置界面中添加锚杆。这里的锚杆自由段长度可以随意设置，锚固力大小则需要根据工程经验和实际情况进行估计。

图2锚杆参数

3）在【分析】界面中勾选“假定锚杆无限长”复选框，计算分析添加锚杆以后边坡最危滑动面位置。

图3 分析界面中选定“假定锚杆无限长”

图4 假定锚杆无限长状态下最危险滑面位置

注：如果分析结果不满足稳定性要求，需要回到【锚杆】设置界面中对设计参数进行修改。在一定范围内，可以通过增加锚杆或锚索的锚固力来提高边坡安全系数。如果还不满足设计要求，可以适当增加锚杆（索）的排数。
GEO5中很好的体现了概念设计和详细设计的理念。先通过最少的参数（方便方案调整）来确定锚杆（索）的大致方案，然后我们再对锚杆（索）进行详细设计。
分析完成以后，点击“详细结果”按钮，查看软件计算得到的所有锚杆自由段长度。

图5 锚杆自由段长度值

在【锚杆】界面中将所有锚杆的长度改为步骤三中自由段的长度（使其作为自由段），接着在【筋材】中依照相对应的锚杆末端点的位置（作为筋材的起点）、长度和入射角添加筋材。其中筋材的抗拉强度由锚杆（索）的抗拉强度换算得到（锚杆抗拉强度标准值/安全系数/锚杆间距），抗拔力计算选择“输入抗拔强度Tp”（Tp为锚固段每米抗拔强度/锚杆间距）。筋材滑体内端点选择“固定”。
注：由于GEO5中锚杆的输入是通过长度和角度输入的，筋材是通过端点坐标输入的，因此使其角度保持一致较为困难，需要经过数学计算。在这里我们可以先把初步锚杆设计方案在GEO5导出为DXF，然后用CAD打开，并增加锚固段部分，再以模板导入GEO5中，通过模板和图形交互添加筋材，可以大大提高效率。

图6 筋材参数

图7快速输入筋材长度方法

筋材抗拉强度公式为：

为锚杆杆体抗拉安全系数
为普通钢筋抗拉强度设计值
为锚杆钢筋截面面积
筋材抗拔强度公式为：
K为锚杆锚固体抗拔安全系数
为岩土层与锚固体极限粘结强度标准值
D为锚杆锚固段钻孔直径
在【分析】界面中分析用筋材模拟锚固段后得到的最危滑面位置及相应的安全系数。一般情况下计算得到滑面位置会略有下移，安全系数可能有所降低。如果计算结果仍然满足设计要求，即说明前面的锚杆设计是可靠的（当然，锚固段计算中很多参数都是经验参数，如果有条件，请以拉拔试验结果为准）；如果不满足设计要求，则需要对锚固段长度（筋材长度）进行重新设计。

图8 筋材模拟部分锚杆最危险滑面位置

图9 筋材模拟部分锚杆坡体分析结果