3)加固方案
对大孤石外部采取主动防护网包裹、锚拉钢绞线外箍,与岩石母体间的裂缝采用水泥砂浆填塞封闭,避免裂缝的继续发展。优点是加强了大孤石的整体稳定性,不会对运营期线路产生太大影响;缺点是孤石可能位于沟边悬崖上,锚索施作困难大,可靠性较难保证。
孤石受力示意图如下图6所示,对加固措施应能提供的抗力计算基于以下假定:①假定大孤石沿结构破裂面整体崩落,破裂面为近似直线;②假定母岩稳定,大孤石与母岩之间缝隙中填充物对孤石产生均匀推力;③考虑到岩体的抗剪切强度远大于其抗拉强度,因此,假定孤石初始破坏状态是沿脚点倾覆破坏,而不是滑动破坏。
图6 大孤石的受力平衡示意图
基于以上假定,由得:
(1)
(2)
高陡边坡情况下,大孤石破裂面一般情况下近似于垂直,为简化计算,可近似取进行保守计算得以下简化计算公式:
(3)
式中:K—安全系数,建议取1.6;
G—孤石自重,N;
P—孤石受到破裂面裂隙的推力,可近似认为均匀分布,N/m;
F—孤石受到破裂面裂隙的推力,,N;
F1—孤石底面尚未破裂范围内的有效拉力,N;
a、b—裂隙的均布推力合力作用点至滚动点的垂直、水平距离,m;
c—孤石重心位置距滚动点的水平距离,m;
d—孤石受到破裂面裂隙的均布推力的作用范围,m;
e—孤石底面尚未破裂范围内的有效拉力至滚动点的距离;
当孤石没有受到外界约束,即,孤石临界破坏状态下时,可以求得孤石失稳破坏临界状态的简化计算公式:
即:,得到:
4 结语
运营期间隧道高陡边坡出现落石危害,一般大面积清除不易实现,而且清理后又会形成新的风化剥落层,本文针对这种情况,对可采取的措施进行了分析:
(1)在隧道洞口边坡上采取主、被动防护网进行拦截消能,定期清理。在有条件的情况下以预防为主,优先采用主动防护网。隧道洞口高陡边坡上落石不宜采用拦石墙进行防护。
(2)隧道洞口采取接长明洞,明洞可采用钢棚洞或钢筋混凝土结构的形式。
(3)针对隧道洞口上方边坡可能产生的大孤石,可采用观测、网罩静态爆破及加固方案3种方式进行处理。当采用加固方案时,对孤石产生的荷载进行了分析计算,并提出了加固措施应能提供的最小抗力。