地震动特性研究：框架锚索及支护结构加固边坡中的轴力残余值

为了研究轴力残余值变化与高度、地震波峰值间的关系，选取与第3.3.1节相同的工况进行分析，见图3.35所示。由图可知，各测点锚索轴力残余值的变化率介于－20%～6%，其随地震波峰值加速度的改变呈现出显著的差异性，具体表现为：在输入地震波峰值不大于0.091g时，轴力残余值变化率在各测点处均为0，即在地震结束时刻锚索预应力值无变化；在峰值加速度为0.204g和0.349g时，轴力残余值变化率在T3、T4测点为负，即锚索轴力减小，而在T1、T2测点为正，即锚索轴力增加；在峰值加速度为0.564g时，轴力残余值变化率在T3、T4测点为0，T2测点为负，T1测点为正。

图3.35　人工波激振下锚索轴力残余值与测点高度关系 (www.xing528.com)

分析不同高度处锚索轴力残余值变化关系可知，在输入地震波峰值不大于0.091g时，框架梁与边坡处于弹性响应阶段，锚索预应力在地震结束时无变化；随着输入地震波峰值加速度的增加，边坡体上部锚索（T3、T4测点）产生预应力损失，导致其对潜在滑体的加固效果减弱，上部滑体开始出现裂缝，并伴随局部岩土体的剥蚀、掉块，而此时边坡体为维持其平衡状态，下部锚索（T1、T2测点）将出现轴力增加的现象；当上部锚索的预应力损失到一定程度时将不再随输入地震波峰值的增加而变化，但下部锚索（T2测点）将出现较大的预应力损失。上述现象说明了地震时沿空间分布的锚索是协同工作的，为避免锚索“连锁失效”导致边坡失稳破坏的产生，在进行锚索的抗震设计时应着重考虑上部锚索对边坡稳定性的影响。

现阶段工程实践中采用框架锚索加固边坡时，边坡不同高度锚索的设计锚固力相同，而模型试验揭示了不同高度的锚索轴力地震响应特性具有显著差异，因此在高烈度地震区仍采用锚固力均分原则并不适宜。振动台模型试验得出了当边坡顶部处于弹性响应阶段时，地震过程中锚索的轴力峰值增加比较小且地震结束时锚索轴力残余值无增加或减小的现象，考虑到岩土体具有一定的抗压能力而无抗拉能力的特点，在框架锚索加固边坡的抗震设计时应适当增加边坡上部锚索的设计锚固力。