三维边坡格构锚固加固效果数值模拟评价

格构梁 锚杆（锚索）是边坡加固常用的工程措施，特别是对于坡面较陡，坡高在10~30m的边坡。格构锚固方案对于岩质边坡和土质边坡均适用。在《建筑边坡工程技术规范》中，没有专门对该防治方案进行描述。在我们实际边坡防治方案设计中，往往只考虑锚杆或锚索的锚固力，而忽略了格构梁的计算。格构梁的内力计算较为复杂，特别是在岩土体 锚杆 格构梁整体相互作用下，很多问题只能简化。

为了较为全面地探究三维格构锚固方案的防治效果，本期采用有限元数值方法，对三维边坡格构锚固方案的加固效果进行数值模拟评价。方案见图1和图2，坡高15m，预应力锚杆垂直间距2.5m，水平间距2.5m，剖面上布置5根锚杆，12m和15m长短相间布置。格构梁截面尺寸为0.3×0.3m，顶梁和底梁不布置锚杆。

图1 边坡格构锚固加固方案

图2 三维格构锚固方案数值建模

图3 模型网格划分

首先，在边坡加固前，进行自重力计算，得到边坡的位移和塑性应变云图，如图4和图5所示。从塑性应变来看，在自重作用下，该边坡中、前部出现明显的塑性破坏，形成明显的滑动面。

图4 加固前自重位移

图5 加固前自重塑性应变

在经过格构锚固方案加固后，自重作用下的边坡位移和塑性应变云图如图6和图7所示。从加固后的塑性破坏区来看，相较于加固前，塑性区明显缩小，主要集中在坡脚局部范围处。该处塑性应变还包括格构梁自重对坡脚土体的作用。从上述对比分析可知，格构锚固加固后，边坡稳定性有了明显提高。此处暂没有进一步利用强度折减法计算加固前后的稳定系数。

图6 加固后自重位移

图7 加固后自重塑性应变