系数的比例。所以，我们由公式（3)可得到为保证稳定系数FS等于安全系 数K所需要各层锚杆分担的补偿系数。由计算可知：W rt= 33. 20KN，167. 7KN，= 180.77KN
[0140] 2)基坑边坡所需各层锚杆所施加的抗滑力值A匕的确定
[0141] 由：A Fi= A FSi ? 2% sina i
[0142]得：AFi=0? 023X SWisina i=5. 29KN
[0143] AF2= 0. 110X 2ff jsinai=25. 30KN
[0144] AF3= 0. 118X 2ff j sina i= 27. 14KN
[0145] 第五步：基坑边坡各层锚杆所施加的预应力值A &的确定。
[0146] 假设锚杆以等入射角度200在每层土体中施打，通过基坑边坡最危险滑移面与锚 杆受力进行分析，可得A fi:
[0147] 各层锚杆与滑移面交点处的滑移面倾角：
[0148] 9!=65。，9 2= 40。，9 3= 23。。
[0149]由：
[0151]得：
[0155] 第六步：确定各层锚杆最优设计长度。
[0156] 1)各层销杆销固体长度确定
[0157] 根据《岩土锚固与喷射混凝土支护工程技术规范》GB50086-2011第4. 6. 11条取锚 固体粘结安全系数n为1.8,锚固体表面与周围土体之间的极限粘结强度fms=70KPa，| =0.85, $ = 1.6,锚杆杆体直径选用licp 15钢筋。由公式（9)可求得A込。
[0162] 2)各层锚杆最优设计长度确定
[0163] 各层锚杆的最优设计长度等于各层锚杆施工处基坑边坡坡面到锚杆与滑移面之 间的距离与锚杆锚固体长度之和li，可由公式（11)确定。
[0164] 本工程圆心坐标为（-1. 71，9. 63)，通过公式（10)可确定锚杆从坡面到滑移面的 长度
[0169] 由：Li= AL 才 A h
[0170] 得：Li= 4. 77m+2. 47m = 7. 24m
[0171] L2= 4. 57m+6. 36m = 10. 93m
[0172] L3= 2. 85m+5. 64m = 8. 49m
[0173] 1^+1^+!^= 7. 24+10. 93+8. 49 = 26. 66m
[0174] 根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012和运用理正软件锚杆支护计算我们可 以求得计算中锚杆自由段均采用5m的长度设计，锚固段均采用6m的长度设计。三层锚杆 的总长为33m，与上述优化设计后的方案相比多使用33m-26. 66m = 6. 34m。通过计算可以 看出传统方法虽然保证了基坑的安全性，但浪费了大量的人力物力。因此本专利提供的设 计方案在边坡加固工程中具有良好的经济效益与实用价值。
[0175] 上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范 围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不 需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
【主权项】
1. 一种深基坑预应力锚杆最优锚固长度的测定方法，其特征是，包括以下步骤： (1) 基坑边坡锚杆加固分层的确定：设定基坑边坡锚杆分层加固深度，将整个基坑边 坡自上而下分成n层； (2) 基坑边坡最危险滑移面位置的确定：运用Bishop法确定边坡整体稳定性系数Fs， 进而确定基坑边坡的最危险滑移面； (3) 基坑边坡稳定性差异补偿系数的确定：根据基坑边坡安全系数K与基坑边坡整体 稳定性系数Fs的差值确定基坑边坡稳定性差异补偿系数AFs; (4) 基坑边坡所需各层锚杆加固抗滑力值的确定：根据各层锚杆所承担的土体重量的 比重划分各层锚杆所承担的稳定性差异补偿系数的比例； (5) 基坑边坡各层锚杆加固预应力值的确定：根据稳定性差异补偿系数确定基坑边坡 各层锚杆所需加固抗滑力值； 假设各层锚杆以等入射角度Y在每层土体中打入，通过基坑边坡最危险滑移面与锚 杆所需施加补偿的抗滑力值，分别确定均质土层和非均质成层土的加固预应力值； (6) 各层锚杆最优锚固长度与锚杆设计长度的确定：根据确定的加固预应力值，确定 各层锚杆的最优锚固体长度，进而确定各层锚杆的最优设计长度。2. 如权利要求1所述的一种深基坑预应力锚杆最优锚固长度的测定方法，其特征是， 所述步骤（1)中，基坑边坡锚杆分层加固深度设定为h多2m;对均质土层基坑边坡，对土层 边坡自上而下等高划分成n层；对成层土基坑边坡在自上而下等高划分层的同时，还应在 不同土层的分界处进行分层。3. 如权利要求1所述的一种深基坑预应力锚杆最优锚固长度的测定方法，其特征是， 所述步骤（2)中，运用黄金分割点法确定基坑边坡的最危险滑移面，即最危险滑移面圆弧 的圆心位于坡面中垂线ab、中法线ac以及be所构成的三角形范围内；首先在中垂线上寻 找黄金分割点，求黄金分割点的边坡整体稳定性系数Fs进行层层逼近，确定竖直圆心逼近 点，然后由此逼近点做交于中法线的水平线，在此水平线上再次使用黄金分割点，确定水平 圆心逼近点，如此反复搜索，直到竖直与水平圆心逼近点均达到一定的代数精度为止，此 时，采用其中的一个逼近点作为最危险滑移面的圆心。4. 如权利要求1所述的一种深基坑预应力锚杆最优锚固长度的测定方法，其特征是， 所述步骤（2)中，确定边坡整体稳定性系数Fs的方法具体为：其中，Ci为第i土条土体的粘聚力，Wi为第i土条土体的重度，ft为第i土条土体内摩 擦角，ai为第i土条土体滑移面中心处的倾角，1i为第i土条对应滑移面的长度。5. 如权利要求1所述的一种深基坑预应力锚杆最优锚固长度的测定方法，其特征是， 所述步骤（4)中各层锚杆所承担的稳定性差异补偿系数的确定方法为：其中，为第i层锚杆所承担的土体重量。6. 如权利要求1所述的一种深基坑预应力锚杆最优锚固长度的测定方法，其特征是， 所述步骤（5)中确定基坑边坡各层锚杆所需加固抗滑力值的方法为：其中，为第i层锚杆所施加的加固抗滑力值，AFSi为第i层锚杆所承担的稳定性 差异补偿系数，Wi为第i土条土体的重度，ai为第i土条土体滑移面中心处的倾角。7. 如权利要求1所述的一种深基坑预应力锚杆最优锚固长度的测定方法，其特征是， 所述步骤（5)中确定均质土层的加固预应力值的方法具体为：其中，AFi为第i层锚杆所施加的加固抗滑力值，Y为锚杆施工入射角，9A锚杆与 滑移面交界处的滑移面倾角，为第i层锚杆的预应力值、P为均质土层的内摩擦角。8. 如权利要求1所述的一种深基坑预应力锚杆最优锚固长度的测定方法，其特征是， 所述步骤（5)中确定非均值非均质成层土的加固预应力值的方法具体为：其中，为第i层锚杆所施加的加固抗滑力值，Y为锚杆施工入射角，hi为成层土层 某层土第i种土体的高度，H为成层土分层某层土的高度，仍.为第i土层的内摩擦角，|3 成层土分层某层土第i种土体的滑移面倾角。9. 如权利要求1所述的一种深基坑预应力锚杆最优锚固长度的测定方法，其特征是， 所述步骤（6)中确定各层锚杆的最优锚固体长度的方法具体为：其中，Ali为锚杆最优锚固体长度，Afi为第i层锚杆的预应力值，d为锚杆锚固体直 径，fms为锚固体表面与周围土体之间的极限粘结强度，n为锚固体粘结安全系数，n为钢筋 或钢绞线的根数，I为界面的粘结强度降低系数，步为锚固强度对粘结强度的影响系数。10. 如权利要求9所述的一种深基坑预应力锚杆最优锚固长度的测定方法，其特征是， 所述步骤（6)中各层锚杆的最优设计长度的确定方法具体为：Lj= A L j+ A lj 其中，Q为第i层锚杆的设计长度，ALi为第i层锚杆从坡面至滑移面的长度，A1 锚杆最优锚固体长度，a、b分别为滑移面圆心的横、纵坐标，巾为坡面与水平面的夹角，hx 为锚杆与滑移面交点的纵坐标，R为最危险圆弧滑移面的半径，S为锚杆自由段深入滑移面 以内的长度。
【专利摘要】本发明公开了一种深基坑预应力锚杆最优锚固长度的测定方法，包括以下步骤：将整个基坑边坡自上而下分成n层；确定基坑边坡的最危险滑移面；确定基坑边坡稳定性差异补偿系数ΔFS；划分各层锚杆所承担的稳定性差异补偿系数的比例；确定基坑边坡各层锚杆所需加固抗滑力值；分别确定均质土层和非均值非均质成层土的加固预应力值；根据确定的加固预应力值，确定各层锚杆的最优锚固体长度，进而确定各层锚杆的最优设计长度。本发明有益效果：大大的减少和优化了锚杆的设计长度，在保证基坑边坡安全稳定的前提下更节省工程成本与施工工期，使得预应力锚杆最大潜能的利用。
【IPC分类】E02D17/20, E02D5/74
【公开号】CN104988918
【申请号】CN201510444465
【发明人】贺可强, 贾佰渠, 张晓东
【申请人】青岛理工大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年7月24日