GEO5土质边坡锚杆（索）设计方法（中）

上一回介绍了锚固力不随滑面位置变化情况下的锚杆（索）设计方法，今天继续介绍锚固力随滑面位置变化时如何使用GEO5进行锚杆（索）设计。

对于潜在滑面位置和锚固区不能确定的土质边坡，锚杆可提供的锚固力是随着滑面位置变化而变化的。对此，我们建议采用的设计流程为：

1) 首先使用GEO5“土质边坡稳定分析模块”计算得到天然条件下边坡的最危滑动面位置和相应的安全系数。

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1 添加锚杆

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2 分析设置

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。

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最小自由段长度。再根据设计锚固力大小和建筑边坡工程技术规范（GB50330-2013），计算出相应的锚固段长度（请参考GEO5土质边坡锚杆（索）设计方法（上））。最后锚杆的总设计长度就等于自由段与锚固段长度之和。

注：有的用户认为到这一步锚杆设计就结束了，而实际上这一步计算得到最危滑面是假定锚固长度无限长条件下的最危滑面，采用设计锚杆长度计算以后，最危滑面位置可能会向下部移动。为了校核设计锚杆的可靠性，我们可以使用筋材来模拟锚杆，筋材的特点是可以计算滑动面位置变化引起的锚固强度的变化。

4) 在「锚杆」参数界面中将所有锚杆的自由段长度更改为锚杆的总设计长度，接着在「筋材」中依照锚杆的位置、长度和入射角绘制添加筋材。其中筋材抗拉强度由锚杆设计锚固力换算得到，抗拔力计算选择“输入锚固长度”（对于全粘结锚杆/锚索，应选择“输入抗拔强度”，用户计算出锚杆/锚索每延米的抗拔强度输入即可），锚固长度输入上面计算得到的锚杆长度，筋材滑体内端点选择“固定”。

此时，锚固力F的计算公式为：

式中：l—穿过滑面深入到土体中的加筋材料长度；

     　  l_k—加筋材料锚固长度；

 　　  R_k—抗拉强度。

图3 筋材设置

最后，回到「锚杆」设置界面删除已经添加的所有锚杆，在「分析」界面中分析用筋材模拟锚杆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，安全系数也会有所降低。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；如果不满足设计要求，则需要对锚杆进行重新设计。

注：除了上述几种方法，还可以采用锚杆和筋材组合的方法设计非全粘结的锚杆。详细介绍请点击这里。