[0295] d1若h-(k+1)˙0.25<0.25，增大锚杆20杆体横断面尺寸(容许锚固力Fm相应增大)，给定相应的容许锚固力Fm和锚固长度lm，返回C133步骤②，重复步骤②、③继续计算，直至满足a、b、c其中一项；
[0296] 其中k为设计过程中当前设定的锚杆20排数。
[0297] d2若h-(k+1)˙0.25≥0.25，采用0.25m的竖向间距在当前最底排锚孔21下方增设1排锚孔21，此时，k＝k+1，通过抗倾覆稳定性验算确定单根锚杆20所需提供的锚固力F3(如图4所示)
[0298]
[0299] zi为第i排锚杆20相对于倾覆旋转中心的力臂长度；
[0300] d21若F3≤F2，单根锚杆20所需提供的锚固力满足要求，转至步骤C14；
[0301] d22若F3>F2
[0302] d221若h-(k+1)˙0.25<0.25，增大锚杆20杆体横断面尺寸(容许锚固力Fm相应增大)，给定相应的容许锚固力Fm和锚固长度lm，返回C133步骤②，重复步骤②、③继续计算，直至F3≤F2。
[0303] d222若h-(k+1)˙0.25≥0.25，执行步骤d2继续计算，直至F3≤F2。
[0304] C14确定锚杆20杆体长度(图5所示)，具体步骤为：
[0305] C141利用式(6)确定穿过裂缝进入稳定白色砒砂岩体13内所需的锚固长度l2：
[0306] l2＝F3/τc (6)
[0307] C142利用式(7)确定锚杆20总长度l
[0308] l＝l1+l2+b/cosα (7)
[0309] 式中，b为白色砒砂岩块体内侧的竖向裂隙开度，α为锚杆20倾角。
[0310] C2按设计的锚杆20布置方式、锚孔21间距和锚杆20杆体长度施做锚孔21；具体为：按设计的锚孔21位置，采用与水平方向15-20°倾角，在坡面上用钻机向砒砂岩块内钻孔，较优采用直径12-16mm钻头。
[0311] C3在锚孔21内安放按设计要求制作的中空杆体；具体为：采用中空钢管作为杆体，优选的，采用直径8-10mm中空镀锌管，按设计长度切割杆体，并在杆体上每隔15-20cm设置一个对中支架。
[0312] C4强度型高聚物22经注中空杆体进入锚孔21底部，自下而上充满锚孔21并固化，与周围砒砂岩结合，形成高聚物锚固体。
[0313] 具体实施例
[0314] 岩体以红白层相间的砒砂岩体为例，浆液以高聚物为例，高聚物为三种，分别为新型渗透性、膨胀性和非渗透性双组分非水反应高聚物注浆材料。砒砂岩的层状结构，如图4-6所示，上层为较为坚硬的白色砒砂层，下层为红色砒砂层，白色砒砂层内存在竖向裂隙。
[0315] 对临坡面岩体进行加固时，需对红色砒砂层实施高聚物渗透注浆，以提高其强度和抗侵蚀能力，避免上部白色砒砂岩发生崩塌；需对临坡面白色砒砂岩体竖向裂隙利用膨胀型高聚物材料实施充填注浆，以封闭水流通道，避免水流下渗对裂隙面的侵蚀，阻止裂隙下切趋势，同时借助高聚物浆液固化后所产生的粘结力，使裂隙两侧岩块粘接在一起，进一步提高临坡面岩块的稳定性，并为实施锚固注浆创造条件；需对临坡面白色砒砂岩体采用非渗透型高聚物材料实施锚固注浆，其目的在于利用浆液固化后形成的锚固体所产生的抗拔力，提高临坡面砒砂岩块体的抗倾覆能力，从而进一步增强其稳定性，避免失稳后发生崩塌。通过三种加固措施的依次施作，逐步增强临坡面砒砂岩块体的稳定性，从而防治块体状重力侵蚀。
[0316] A1.根据临坡面岩体加固区域深度、加固区域厚度、竖向注浆孔间距、单孔注浆量以及注浆孔水平间距，进行注浆孔位置的设定；其中，临坡面砒砂岩体加固区域深度、加固区域厚度、竖向注浆孔间距、单孔注浆量以及注浆孔水平间距参数的获取通过以下步骤实施：
[0317] A11.进行现场实际岩体浆液渗透试验，建立单孔注浆量与水平扩散半径的关系以及单孔注浆量与竖向扩散深度的关系；通过现场注浆试验，建立不同单孔注浆量与水平扩散半径的关系以及不同单孔注浆量与竖向扩散深度的关系(图3)，具体包括：
[0318] a1.设定不同的单孔注浆量，开展现场注浆试验；
[0319] a2.待浆液固化后，现场开挖，观察浆液的扩散范围及扩散形态，记录浆液水平扩散半径和竖向扩散深度；
[0320] a3.利用试验得到的不同单孔注浆量的水平扩散半径和竖向扩散深度，通过数据拟合，得到不同单孔注浆量与水平扩散半径的关系以及不同单孔注浆量与竖向扩散深度的关系。
[0321] 对试验数据进行数据拟合，得到不同单孔注浆量条件下浆液水平扩散半径随注浆量大小变化的拟合函数如下式(1)所示:
[0322] R＝3×10-9m3-2×10-5m2+0.031m+11.491 (1)
[0323] 其中：R为单孔注浆时浆液水平扩散半径；m为单孔注浆量。
[0324] 对试验数据进行数据拟合，得到不同单孔注浆量条件下浆液竖向扩散深度随注浆量大小变化的拟合函数如下式(2)所示：
[0325] h＝6×10-9m3-3×10-5m2+0.0525m+24.263 (2)
[0326] 其中：h为单次注浆时浆液竖向扩散深度；m为单次注浆量。
[0327] 其中得到单孔浆液注入量上限值mmax＝2000g与最大单孔注浆量mmax＝2000g对应有最大水平扩散半径Rmax＝18.49cm和最大竖向扩散深度hmax＝57.27cm。
[0328] A12.通过现场实际岩体取样测试，确定加固区域深度；通过现场取样测试确定加固区域深度，请参看图4，具体包括：在红色砒砂岩层顶部垂直于坡面12，由表及里，逐段钻取芯样11，测芯样11干密度ρ，与红色砒砂岩标准最大干密度ρmax作比较，当两者密度比值大于或等于一特定值ξ＝0.93时(ρ/ρmax≥ξ＝0.93)，停止取样，该芯样11所在位置至坡面12的水平距离为80cm，因此待加固红色砒砂岩层深度L＝80cm。
[0329] A13.根据加固区域深度以及岩体临界自然稳定状态下的边坡坡度确定加固区域厚度；根据加固区域深度和红色砒砂岩临界自然稳定状态下的边坡坡度α确定加固区域厚度H，请参看图5以及图6，具体包括：在白色砒砂岩与红色砒砂岩界面，以ρ/ρmax≥ξ的芯样11砒砂岩层深度L，以红色砒砂岩临界自然稳定状态下的边坡坡度α为斜率，向斜下方引直线，与当前坡面12相交，该交点与红色砒砂岩层顶面之间的垂直距离H1小于砒砂岩层厚度H2，请参看图6，取待加固层厚度H为该交点与红色砒砂岩层顶面之间的垂直距离H1，即H＝H1＝150cm。
[0330] A14.根据加固区域厚度确定竖向注浆孔间距；根据已确定的加固区域厚度确定竖向注浆孔15间距，具体包括：
[0331] 加固区域厚度H＝150cm大于βhmax＝51.5cm(hmax为最大竖向扩散深度，β为折减系数，这里β＝0.9)，即H≥βhmax，需分多层实施注浆，所需层数n用式(3)计算：
[0332] n＝INT(H/(βhmax))+1 (3)
[0333] 式中INT表示取小数整数部分的函数。
[0334] n＝INT(150/51.5)+1＝3
[0335] 竖向注浆孔15间距H′用式(4)计算：
[0336] H′＝H/n (4)
[0337] H′＝150/3＝50cm
[0338] A15.根据确定的竖向注浆孔间距，依据单孔注浆量与竖向扩散深度的关系确定对应的单孔注浆量；根据已确定的竖向注浆孔15间距，利用单孔注浆量与竖向扩散深度的关系确定单孔注浆量m；
[0339] 竖向扩散深度h＝H′/β＝50/0.9≈55.5cm。
[0340] 由式(2)计算得与竖向扩散深度h＝55.5cm对应的单孔注浆量m＝1420g。
[0341] A16.根据确定的单孔注浆量，依据单孔注浆量与水平扩散半径的关系确定对应的浆液水平扩散范围；根据已确定的单孔注浆量，利用单孔注浆量与水平扩散半径的关系确定浆液水平扩散范围R；
[0342] 由式(1)得与单孔注浆量m＝1420g对应的水平扩散半径为R≈24cm。
[0343] A17.根据浆液水平扩散范围和注浆孔布置形式确定注浆孔水平间距；根据浆液水平扩散范围和采用的注浆孔15布置形式确定注浆孔15水平间距，具体可采用正三角形、梅花形或矩形等布置形式。参看图7，当采用正三角形布孔形式，注浆孔15水平间距采用式(5)计算。
[0344]
[0345] 式中R为浆液扩散半径，L1为注浆孔15水平间距。
[0346] 注浆孔水平间距
[0347] 按设定的布孔形式、加固区域深度、加固区域厚度、竖向注浆孔间距以及注浆孔水平间距，自上而下，可布置一层或多层注浆孔；根据确定的待加固区深度大小，自外向内，可布置一排或多排注浆孔。
[0348] A2.根据设定的注浆孔位置进行钻孔；根据获得的加固区域深度、加固区域厚度、竖向注浆孔间距以及注浆孔水平间距参数，在临坡面红色砒砂岩体上进行钻孔，即在临坡面红色砒砂岩体上设定注浆孔。按设定的注浆孔位置用钻机从岩体临坡面向红色砒砂岩体内钻孔时，注浆孔直径一般为12-16mm，注浆孔相对于水平方向往下倾角为15-20度。
[0349] A3.将注浆管插入至注浆孔孔底位置；将注浆管插入注浆孔内，注浆管末端到达设计的注浆孔孔底位置。
[0350] A4.根据一定的注浆方式将设定的注浆量(单孔注浆量)浆液通过注浆管注入注浆孔中，使浆液渗透进入岩体空隙后固化，加固岩体。先对最底层注浆孔实施注浆，然后由下往上，逐层注浆；对每一层注浆孔，先注射最外一排注浆孔，然后由外而内，逐排注浆；对每一排注浆孔，按从左向右的顺序，采取跳孔间隔注浆的方式，先注射相间孔，再注射其余孔；左右相邻两孔的注浆间隔时间不小于浆液初凝时间；请参看图8，使得高聚物浆液充填红色砒砂岩14空隙，高聚物浆液发生化学反应后迅速固化，借助固化体对红色砒砂岩14颗粒的胶结作用提高砒砂岩块体强度和抗侵蚀性能，防止白色砒砂岩13悬空、发生崩塌。
[0351] 采用双组分非水反应高聚物注浆材料应用于红色砒砂岩层渗透注浆加固。其原理是通过注射系统和注浆导管，将双组份高聚物注射到待加固的红色砒砂岩内，浆液在注浆压力作用下在红色砒砂岩孔隙中渗透扩散，充填红色砒砂岩内部孔隙，浆液两种组分发生化学反应并固化，利用浆液固化后对砒砂岩组成颗粒的胶结作用，增强红色砒砂岩的整体性和抗渗性，提高其强度和抗侵蚀能力，从而避免上部白色砒砂岩悬空、发生崩塌。
[0352] B1.砒砂岩竖向裂隙高聚物注浆参数设计，具体包括：
[0353] B11.通过现场调查确定临坡面砒砂岩竖向裂隙和砒砂岩块体几何尺寸，主要包括竖向裂隙开度、高度及垂直于坡面走向的砒砂岩块体横断面尺寸。
[0354] 经现场勘查，垂直于坡面走向的砒砂岩块体横截面为矩形，高度2.0m，宽度0.5m，竖向裂隙高度2m，开度6mm；
[0355] B12.通过稳定性验算确定注浆过程中砒砂岩竖向裂隙面允许承受的最大膨胀压力(如图10所示)，具体包括以下步骤：
[0356] B121.利用式(1)计算平行于坡面走向方向单位长度(每延米)砒砂岩块体重量；
[0357] B122.根据垂直于坡面走向方向砒砂岩块体横断面几何尺寸按式(2)确定其重心O横坐标位置；
[0358] B123.将裂隙面上作用的膨胀压力视为均布荷载，岩体绕C点倾覆，根据式(3)计算岩体抗倾覆力矩M1；根据式(4)确定倾覆力矩M2；
[0359] B124.根据平行于坡面走向方向单位长度(每延米)砒砂岩块体抗倾覆稳定性要求(式(5))确定裂隙面允许承受的单位面积上的膨胀压力(式(6))q1；
[0360] B125.根据式(7)计算抗滑力F1，根据式(8)计算滑动力F2；
[0361] B126.根据平行于坡面走向方向单位长度(每延米)砒砂岩块体抗滑移稳定性要求(式(9))确定裂隙面允许承受的单位面积上的膨胀压力(式(10))q2；
[0362] B127.取q1与q2之间的最小值作为裂隙面允许承受的单位面积上的膨胀压力q。
[0363] G＝ρA岩 (1)
[0364] ZG＝b/2 (2)
[0365] M1＝ZGG (3)
[0366] M2＝q1h2/2 (4)
[0367] M2≤λM1 (5)
[0368] q1≤2λZGG/h2 (6)
[0369] F1＝μG (7)
[0370] F2＝q2h (8)
[0371] F2≤λF1 (9)
[0372] q2≤λμG/h (10)
[0373] 式中，ρ为砒砂岩密度，2250kg/m3；A岩为垂直于坡面走向方向砒砂岩块体横断面面积；ZG为旋转点到重心的距离，0.25m；b为白色砒砂岩宽度0.5m；h为竖向裂隙高度，2m；μ为砒砂岩摩擦系数，取0.6；λ为安全系数，取0.8。
[0374] 由式(1)-式(10)，计算得到q1≤2.25kPa，q2≤5.4kPa，
[0375] 由于q1
[0376] B13根据裂隙开度、注浆量与膨胀压力之间的关系确定单孔注浆量；
[0377] 根据裂隙开度和已确定的允许膨胀压力，由裂隙开度、注浆量与膨胀压力之间的拟合关系式(11)，计算得到单孔注浆量m＝0.324kg。
[0378] q＝181m3-650d (11)
[0379] 其中：q为单位面积上作用的高聚物膨胀压力；d为裂隙开度；m为注浆量。
[0380] B14根据裂隙开度、注浆量与浆液扩散范围之间的关系确定浆液扩散范围；
[0381] 根据裂隙开度和已确定的单孔注浆量，由裂隙开度、注浆量与浆液扩散范围之间的拟合关系式(12)，计算得到浆液扩散半径R＝21.5cm。
[0382] R＝780m3-833d (12)
[0383] 其中：R为扩散半径；d为裂隙开度；m为注浆量。
[0384] B15根据浆液扩散范围和注浆孔布置形式确定注浆孔间距。
[0385] 可采用正三角形、梅花形或矩形等方案布置，采用正三角形布孔形式，注浆孔间距[0386] 其中，步骤A3中根据裂隙开度、注浆量与膨胀压力之间的关系确定单孔注浆量和步骤A4中根据裂隙开度、注浆量与浆液扩散范围之间的关系确定浆液扩散范围，裂隙开度、注浆量与膨胀压力之间的关系(式(11))以及裂隙开度、注浆量与浆液扩散范围之间的关系(式(12))可通过开展砒砂岩竖向裂隙高聚物注浆模型试验建立。
[0387] B2.实施砒砂岩竖向裂隙高聚物充填注浆，具体包括：
[0388] B21.布置注浆孔：按设定的布孔形式和间距布置注浆孔，优选的，采用正三角形布孔形式，按设定的间距L＝37.2cm布置注浆孔(图11、图12)；
[0389] B22.钻注浆孔：按设定的注浆孔位置用钻机从砒砂岩体临坡面向岩体内钻孔至裂隙面位置，注浆孔直径为16mm，注浆孔相对于水平方向倾角为18度；
[0390] B23.放注浆管：将注浆管插入注浆孔内，注浆管末端到达裂隙面位置；
[0391] B24.实施注浆：按先下部后上部、逐排、隔孔注浆的方式按顺序依次向钻孔内按设定量注入高聚物浆液，高聚物浆液发生化学反应后体积迅速膨胀，充填竖向裂隙并固化，封堵水流通道，并借助固化体对裂隙壁面的粘结作用提高砒砂岩块稳定性。
[0392] 其中，注浆步骤请参看图13至图18，从注浆孔布置，到单个注浆、间隔注浆，到全部注浆。注浆过程为：按先下部后上部、逐排、隔孔注浆的方式按顺序依次向钻孔内按设定量注入高聚物浆液，高聚物浆液发生化学反应后体积迅速膨胀，充填竖向裂隙并固化，封堵水流通道，并借助固化体对裂隙壁面的粘结作用提高砒砂岩块稳定性。其步骤是，先对底部注浆孔实施注浆，然后由下往上，逐排注浆，对每一排注浆孔，按从左向右的顺序，采取跳孔间隔注浆的方式，先注射相间孔，再注射其余孔；左右或上下相邻两孔的注浆间隔时间不小于浆液初凝时间，通常不小于50s。
[0393] C1确定临坡面白色砒砂岩块体高聚物锚固注浆设计参数，具体包括：
[0394] C11通过现场调查确定临坡面砒砂岩块体几何尺寸；
[0395] 垂直于坡面走向的砒砂岩块体高度2.0m，宽度0.5m，竖向裂隙开度6mm；
[0396] C12通过稳定性分析确定锚杆布置方式和锚孔间距，主要包括：
[0397] C121根据截面几何尺寸确定截面重心横坐标位于宽度中心，白色砒砂岩块体沿坡面走向方向单位长度自重G＝22.5kN/m；
[0398] C122将砒砂岩块体底面内侧距截面重心O水平距离为a＝0.3m的点标记为E，砒砂岩块体底面内侧点C距截面重心O的水平距离zg＝0.25m
[0399] zg
[0400] M＝Gzg (1)
[0401] 得M＝22.5×0.25＝5.625kN˙m/m
[0402] C123确定锚杆布置数量和锚孔间距：
[0403] C1231设定锚杆杆体断面尺寸，给定相应的容许锚固力Fm和锚固长度lm(容许锚固力Fm和容许锚固长度lm可通过试验确定)；
[0404] 采用直径8mm的中空锚杆，断面周长c＝0.025m，许锚固力Fm＝6kN，相应锚固长度lm＝0.5m。
[0405] C1233砒砂岩块体高度h＝2.0m≥0.75m
[0406] ①确定设置1排锚杆时沿坡面走向方向单位长度砒砂岩块体所需总锚固力F1[0407] 距砒砂岩块体上边缘0.25m，设1排锚孔(当前设定的锚杆排数k＝1)，与水平方向倾角18°，根据抗倾覆稳定性按式(3)确定沿坡面走向方向单位长度砒砂岩块体所需总锚固力F1(图22)
[0408] F1＝M/z1 (3)
[0409] 式中，z1为第一排锚杆相对于旋转轴的力臂长度。
[0410] 由几何关系得到z1＝1.51m，
[0411] F1＝5.625/1.51＝3.725kN/m
[0412] ②确定单根锚杆所能提供的锚固力F2
[0413] 由几何关系得到l1＝0.526m，
[0414] l1＝0.526m大于容许锚固体长度lm＝0.5m，单根锚杆所能提供的锚固力F2取容许锚固力Fm，即F2＝Fm＝6kN。
[0415] ③确定单根锚杆所需提供的锚固力为F3及锚孔水平间距
[0416] F1/F2＝3.725/6＝0.621，属于F1/F2≤1.0区间，因此沿水平方向单位长度内需设置1根锚杆，锚孔水平间距1.0m，单根锚杆所需提供的锚固力为F3＝F1＝3.725kN；
[0417] C13确定锚杆杆体长度(图23所示)，具体步骤为：
[0418] C131利用式(6)确定穿过裂缝进入稳定岩体内所需的锚固长度l2：
[0419] l2＝F3/(τc) (6)
[0420] l2＝3.725/(447.46×0.025)≈0.333m
[0421] C132利用式(7)确定锚杆总长度l
[0422] l＝l1+l2+b/cosα (7)
[0423] 式中，b为白色砒砂岩块体内侧的竖向裂隙开度，α为锚杆倾角。
[0424] l＝0.526+0.333+0.006/cos18°＝0.865m。
[0425] C2实施临坡面白色砒砂岩块体高聚物锚固注浆，具体包括：
[0426] C21按设计要求制作中空锚杆杆体，具体包括，采用中空钢管作为杆体，优选的，采用8mm中空镀锌管，按设计长度切割杆体，并在杆体上每隔15～20cm设置一个对中支架；
[0427] C22按设计要求施作锚孔，具体包括，按设计的锚孔位置，采用与水平方向15～20°倾角，在坡面上用钻机向砒砂岩块内钻孔，优选的，采用直径16mm钻头；
[0428] C23在锚孔内放置中空锚杆杆体，具体包括将中空杆体放入锚孔中，杆体末端到达锚孔底部；
[0429] C24实施高聚物注浆，浆液经中空杆体进入锚孔底部，自下而上充满锚孔并固化，与周围砒砂岩结合，形成高聚物锚固体(图24)。
[0430] 通过上述操作步骤，提高了红色砒砂岩层的强度和抗侵蚀能力，封闭了水流通道，避免水流下渗对裂隙面的侵蚀，阻止裂隙下切趋势，增强了临坡面砒砂岩块体的抗倾覆能力，提高了临坡面砒砂岩块体的稳定性，避免了失稳崩塌的风险，从而有效防治块体状重力侵蚀，并最大限度降低对砒砂岩体的扰动，确保施工安全，保障加固效果(图25)。
[0431] 本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。
[0432] 本文进行了详细的介绍，应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
[0433] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
