0 引言

在水利工程建设中，高边坡因受岩性差异、坡率设计、水文侵蚀等复杂地质条件影响，易出现滑坡、坍塌等失稳风险，其安全防护是工程建设的核心环节。锚杆支护作为高边坡加固的关键技术，其施工参数（长度、直径、间距等）的合理性直接决定支护效果，但传统参数设计常忽视地质条件与支护需求的适配性，易导致安全冗余或防护不足，且稳定性评价方法单一，难以精准预判风险。随着水利工程对高边坡安全标准的提升，如何基于地质特征优化锚杆支护参数、构建科学的稳定性评价体系，成为保障工程安全的关键。本研究围绕高边坡锚杆支护施工参数优化及稳定性评价展开，旨在形成适配性强、评价精准的技术方案，为水利工程高边坡安全防护提供支撑，助力工程长期稳定运营。 

1 水利工程高边坡特性与锚杆支护参数适配性分析

1.1 高边坡地质力学特征与失稳风险因素

深入剖析水利工程高边坡的地质力学特性及潜在失稳风险，为支护参数优化奠定基础。地质力学特征方面，重点分析边坡岩性（如硬质岩、软质岩、破碎岩体）的物理力学参数（抗压强度、黏聚力、内摩擦角），明确不同岩性对边坡承载能力的影响；同时结合坡率设计指标（坡度、坡高）及水文条件（地下水渗流、降雨入渗），研究其对边坡应力分布与稳定性的作用机制。失稳风险因素上，识别因岩性差异导致的岩体风化剥落、坡率过大引发的边坡滑移、水文侵蚀造成的岩土体强度降低等典型风险，厘清各因素间的耦合作用关系，为后续支护参数的针对性设计提供地质依据。

1.2 锚杆支护核心参数及影响机制

系统梳理水利工程高边坡锚杆支护的核心参数体系，深入揭示各参数对支护效果的内在影响机制。核心参数具体涵盖锚杆长度（含锚固段与自由段的合理配比，直接关系锚固深度与抗拔能力）、直径（包括杆体自身直径及配套锚固孔直径，影响整体承载强度与注浆密实性）、间距（涉及横向与纵向布置间距，决定支护覆盖范围与协同受力效果）、锚固力（含设计锚固力标准与施工后实际锚固效果的匹配度）及布设角度（与边坡岩面的夹角关系，影响对边坡下滑力的抵抗效率），各参数通过不同作用路径共同决定锚杆支护的整体稳定性与加固效能。影响机制研究中，分析锚杆长度对边坡深部岩体加固范围的作用，直径与锚固力对支护承载能力的影响，间距对支护体系整体受力均匀性的调控作用，以及布设角度与边坡岩面应力方向的适配关系。通过理论分析与力学计算，明确各参数的合理取值范围及超出范围可能导致的支护失效问题（如锚杆拉断、锚固失效）。

1.3 支护参数与边坡稳定性的耦合关系及优化原则

探究锚杆支护参数与高边坡稳定性之间的耦合作用关系，确立参数优化的核心原则。耦合关系方面，分析支护参数组合（如“长锚杆+小间距”“大直径+高锚固力”）对边坡应力重分布、位移变形抑制及抗滑力矩提升的协同效应，明确不同地质条件下参数组合与稳定性提升的对应规律（如破碎岩体需加密锚杆间距、软质岩需增加锚杆锚固长度）。优化原则上，以“地质适配”为核心，坚持安全性优先（确保支护体系能抵御最大失稳风险）、经济性平衡（避免过度设计导致成本浪费）、施工可行性兼顾（参数设计符合现场施工设备与工艺要求）的原则，形成“地质-参数-稳定性”联动的优化逻辑，为后续参数优化模型构建提供理论指导^[1]。

2 锚杆支护施工参数优化设计与稳定性评价方法

2.1 基于地质条件的支护参数优化模型构建

结合水利工程高边坡多样化地质条件，构建多维度支护参数优化模型。通过现场勘察获取边坡岩性、结构面发育情况、水文渗透系数等地质数据，采用FLAC3D、MIDAS GTS等数值模拟软件，建立边坡地质力学模型，模拟不同锚杆长度、直径、间距组合下边坡的应力分布、位移变化及塑性区范围；同时结合极限平衡理论进行理论计算，量化各参数对支护强度的影响权重，明确参数与地质条件的适配规律。模型可根据具体地质场景（如软岩边坡、破碎岩质边坡）自动输出初始参数方案，为后续多目标优化提供数据支撑与理论依据，避免参数设计的盲目性^[2]。

2.2 多目标参数优化方案制定

以“安全优先、经济合理、施工可行”为原则，制定锚杆支护参数多目标优化方案。安全维度，以边坡稳定系数（不低于规范要求的1.25）为核心指标，确保参数组合能抵御最大潜在失稳风险；经济维度，通过成本测算模型，分析锚杆材料用量、施工工期与参数的关联关系，在满足安全的前提下减少冗余成本；施工可行性维度，结合现场施工设备能力、作业空间限制，优化锚杆间距与锚固深度，避免参数设计超出施工技术水平。通过层次分析法确定各目标权重，利用遗传算法求解最优参数组合，形成兼顾三方需求的差异化方案，适配不同地质条件与工程要求的高边坡场景。

2.3 边坡稳定性综合评价方法

构建多手段融合的高边坡稳定性综合评价体系。采用强度折减法对优化后的支护方案进行数值模拟评价，计算边坡稳定系数并分析潜在滑动面位置，判断支护效果是否达标；同步布设位移监测点（如GNSS、测斜仪），实时采集边坡表面及深层位移数据，通过数据趋势分析识别稳定性变化规律，实现动态监测评价；结合工程实际制定稳定性风险等级划分标准，综合数值模拟结果、监测数据及地质条件，将边坡稳定性划分为“稳定、基本稳定、潜在失稳、失稳”四个等级，并对应提出预警及处置建议，形成“数值计算+现场监测+风险分级”的立体化评价模式，提升评价的精准度与实用性^[3]。

3 结语

本研究围绕水利工程高边坡安全防护需求，完成了基于地质条件的锚杆支护参数优化模型构建、多目标优化方案制定及多维度稳定性综合评价体系研究。通过数值模拟与理论计算结合，明确了支护参数与地质特征的适配规律；以安全、经济、施工可行性平衡为原则，形成了差异化参数方案；借助“数值计算+现场监测+风险分级”模式，提升了稳定性评价的精准度与全面性，有效解决了传统支护参数适配性差、评价方法单一的问题。其工程价值在于为不同地质条件的高边坡提供了科学的支护优化与稳定性评价方案，可切实提升锚杆支护效果，降低失稳风险，保障工程施工与运营安全。受研究范围所限，模型在极端水文地质条件下的适用性仍需验证，未来可结合BIM、物联网技术强化参数动态优化与稳定性实时预警，进一步完善技术体系，为水利工程高边坡安全防护提供更有力的支撑。

参考文献

[1]张明.公路高边坡施工期稳定性监测分析[J].山东交通科技,2022(5):103-105.

[2]贾帅动,王忠杰,蒋晨晨,吴飞,绳培.路堑高边坡支护结构正交优化试验研究[J].工程勘察,2021,49(4):1-5.

[3]穆红波.水利枢纽工程溢洪道高边坡处理技术[J].黑龙江水利,2017,3(5):65-67.