第1章 三峡库区秭归盆地滑坡成因机制与分布规律 1

1.1 秭归盆地自然地理与地质环境概况 2

1.1.1 地理位置与交通 2

1.1.2 地形地貌 3

1.1.3 气象与水文 4

1.1.4 地质构造与地层岩性 4

1.1.5 水文地质 6

1.2 秭归盆地滑坡数据库建立 6

1.2.1 秭归盆地滑坡调查 6

1.2.2 秭归盆地典型滑坡 7

1.3 秭归盆地滑坡影响因素 10

1.3.1 地层岩性影响 10

1.3.2 坡体结构因素影响 11

1.3.3 库水位因素影响 11

1.3.4 降雨因素影响 12

1.3.5 人类工程活动影响 13

1.4 秭归盆地滑坡成因机制 13

1.5 秭归盆地滑坡分布规律 15

1.5.1 影响因子的定量化 15

1.5.2 滑坡在地形因素上的分布规律 16

1.5.3 滑坡在地层岩性上的分布规律 18

1.5.4 滑坡在人类工程活动上的分布规律 18

1.6 秭归盆地滑坡防治措施 19

1.6.1 滑坡治理工程 19

1.6.2 滑坡监测预警 20

第2章 软硬相间地层岩体试验与测试 21

2.1 回弹仪试验 22

2.1.1 回弹仪仪器 22

2.1.2 回弹仪野外数据采集 24

2.1.3 回弹仪数据分析 28

2.2 承压板试验 30

2.2.1 承压板试验设备与过程 30

2.2.2 泥岩承压板试验 31

2.2.3 石英砂岩承压板试验 33

2.3 纵波波速测试 36

第3章 软硬相间地层强度劣化机理 39

3.1 岩块力学性质及强度劣化 40

3.1.1 岩块单轴压缩试验 40

3.1.2 岩块强度劣化 44

3.2 岩体结构劣化 46

3.2.1 岩体结构面统计与网络模拟 46

3.2.2 分形方法估计岩体强度 58

3.2.3 岩体强度劣化公式的确定 62

3.3 基于地质强度指标GSI 法的岩体劣化公式验证 63

3.3.1 地质强度指标GSI 法 63

3.3.2 侏罗系砂岩劣化参数的验证 65

3.4 江水干湿循环致岩体多尺度劣化 66

3.4.1 样品描述和准备 67

3.4.2 试验与统计方法 68

3.4.3 试验结果 70

3.4.4 江水干湿循环致岩石多尺度劣化机理 77

3.5 考虑水致劣化与结构特征的岩体参数量化表征 78

第4章 软硬相间地层抗滑桩嵌固机理物理模型试验 81

4.1 相似理论与相似依据 82

4.1.1 模型试验相似现象 82

4.1.2 模型试验相似原则 82

4.2 抗滑桩-滑坡物理模型装置 83

4.2.1 抗滑桩-滑坡模型框架 84

4.2.2 数据采集系统 84

4.2.3 自动加载系统 85

4.3 双层软硬相间地层抗滑桩嵌固机理物理模型试验 86

4.3.1 模型试验材料 86

4.3.2 试验方案 87

4.3.3 测试与加载方式 88

4.3.4 测试结果与分析 89

4.4 三层软硬相间地层抗滑桩嵌固机理物理模型试验 94

4.4.1 模型试验材料 94

4.4.2 试验方案 95

4.4.3 测试与加载方式 96

4.4.4 测试结果与分析 97

4.5 含正交节理软硬相间地层抗滑桩嵌固机理物理模型试验 101

4.5.1 模型试验材料 101

4.5.2 试验方案 102

4.5.3 测试与加载方式 104

4.5.4 测试结果与分析 105

第5章 软硬相间地层抗滑桩嵌固机理数值模拟 111

5.1 不同岩性层厚比抗滑桩嵌固机理数值模拟 112

5.1.1 ABAQUS 有限元软件 112

5.1.2 数值试验计算模型构建及参数选取 112

5.1.3 数值结果与分析 114

5.1.4 物理模型试验与数值试验对比 119

5.2 含正交节理滑床中抗滑桩嵌固机理数值试验 122

5.2.1 3DEC 离散元软件 122

5.2.2 数值模型建立 122

5.2.3 参数选取 123

5.2.4 物理模型试验与数值试验对比 124

5.2.5 不同线密度正交节理抗滑桩变形特征 129

5.3 二维线密度正交节理滑床中抗滑桩嵌固机理 131

5.3.1 二维正交节理线密度定义 131

5.3.2 模型建立 131

5.3.3 二维正交节理滑床中抗滑桩嵌固效果 133

5.4 含正交节理滑床中抗滑桩*小嵌固深度 137

5.4.1 地质背景与概化模型 138

5.4.2 基本工况嵌固机理 141

5.4.3 含不同线密度正交节理抗滑桩嵌固深度 148

第6章 软硬相间地层抗滑桩嵌固深度与桩位优化 151

6.1 软硬相间地层抗滑桩受力计算方法 152

6.1.1 均质滑床抗滑桩内力计算 152

6.1.2 刚性桩嵌固段受力计算 153

6.2 软硬相间地层抗滑桩变形计算 155

6.2.1 理论计算方法 155

6.2.2 马家沟滑坡验证 156

6.3 合理嵌固深度的确定 157

6.3.1 桩身变形与嵌固深度相关性 157

6.3.2 合理嵌固深度定义 158

6.3.3 马家沟滑坡合理嵌固深度 159

6.4 抗滑桩合理嵌固深度参数 159

6.4.1 基本计算模型 159

6.4.2 上部硬岩厚度对抗滑桩嵌固比的影响 161

6.4.3 上部硬岩地基系数对抗滑桩嵌固比的影响 163

6.4.4 下部软岩地基系数对抗滑桩嵌固比的影响 165

6.4.5 滑坡推力对抗滑桩嵌固比的影响 168

6.4.6 上部硬岩厚度对抗滑桩内力的影响 170

6.5 软硬相间地层中桩位优化 174

6.5.1 理论计算模型 174

6.5.2 基于简化双圆弧模型抗滑桩设计推力的确定 175

6.5.3 基于双圆弧拟合的剩余推力法的推导 176

6.5.4 工程实例 181

第7章 复杂滑坡推力条件下抗滑桩群平面布设优化 187

7.1 基本理论 188

7.1.1 改进的非规则滑坡推力计算模型 188

7.1.2 抗滑桩合理布设范围的确定 189

7.1.3 合理桩间距的确定 190

7.2 工程案例 191

7.2.1 工程地质条件 191

7.2.2 滑坡体基本特征 192

7.2.3 滑坡稳定性评价 192

7.3 抗滑桩群平面布设方案优化设计 193

7.3.1 传统的抗滑桩平面布设方案 193

7.3.2 滑坡推力分布表达式的计算 193

7.3.3 优化后的抗滑桩平面布设方案 194

7.3.4 计算的理论和实测位移的对比 194

参考文献 1972100433B

滑坡是我国*主要的地质灾害类型之一，滑坡防治研究是当前工程地质领域的热点和难点问题。作为滑坡防治领域广泛应用的主要抗滑结构措施，抗滑桩在复合多层地层滑坡中的嵌固机理研究尚不够系统和深入。《滑坡抗滑桩嵌固机理与优化控制》重点选取三峡库区侏罗系软硬相间地层为研究对象，综合采用野外调查、原位测试和室内试验等手段，研究软硬相间地层结构与力学参数的劣化规律；建立软硬相间地层地质力学模型，采用物理模型试验、数值试验和理论分析等方法，研究软硬相间地层滑坡抗滑桩嵌固机理，提出软硬相间地层滑坡抗滑桩优化设计方法，开展相关工程应用研究。研究成果对滑坡防治工程具有一定的理论意义与工程应用价值。

考虑到土石混合体非均质和非连续性，研究土石混合体真实力学特性且从细观力学角度探讨松散堆积体抗滑桩拱效应的存在条件、形成和发展演化过程，可以为抗滑桩设计与优化提供重要的理论基础，服务于滑坡灾害防灾减灾。本项目拟选取三峡库区典型松散堆积体滑坡抗滑桩治理工程为重点研究对象，分析了奉节生基包堆积层滑坡体变形破坏机制；在系统分析土石混合体结构特征的基础上，并结合岩土体散体材料介质特性的描述，建立和完善砂土颗粒、土石混合体中块石形貌特征信息库，实现了不同类型颗粒几何形态和空间表述；块石元局部应变系数为土石混合体代表单元中各介质元细观微应变与体积平均应变的桥联系数，与土石混合体的细观结构、初始围压直接相关。随着含石率的增大，土石混合体的抗剪强度也随之增大，块石元的结构支撑效应越明显。在散体材料宏细观参数之间的联系方面，材料的峰值抗压强度直接受控于颗粒的粘结强度和颗粒的摩擦系数，另外颗粒摩擦系数直接影响材料峰后力学特性。在室内试验和数值模拟散体材料和抗滑桩相互作用机理方面，采用离散元的方法对非连续、非均质介质的土拱效应进行深入的研究，从细观层面上分析土石混合体自身性质（含石率、块石分布、块石形态等）以及桩间距对桩后土拱形成、演化、破坏的力学机制；同时，我们发现：桩位显著影响桩固边坡的安全系数，桩充分发挥性能得到最大安全系数的最小嵌岩比为0.12。嵌岩比影响桩的加固性能，嵌岩比增大，桩的挠度显著减小，弯矩和剪切力也会随之减小，弯矩与剪切力的峰值位置略高于滑动面位置。对不同模式的模型检验表明，嵌岩桩长比大于临界值时，边坡安全系数、桩的挠度、弯矩和剪力处于稳态。随桩距减小，桩的性态类似于连续材料，土拱效应也更为明显。当桩间距增大时，各桩的承载区增大，其最大弯矩值和剪切力会增加，因此安全系数下降。以上研究结果系统研究了抗滑桩拱效应形成和发展演化过程，揭示了抗滑桩与松散堆积体滑坡相互作用宏细观力学机理。

考虑到土石混合体非均质和非连续性，研究土石混合体真实力学特性且从细观力学角度探讨松散堆积体抗滑桩拱效应的存在条件、形成和发展演化过程，可以为抗滑桩设计与优化提供重要的理论基础，服务于滑坡灾害防灾减灾。本项目拟选取典型松散堆积体滑坡抗滑桩治理工程为重点研究对象，结合详细的野外地质调查和监测资料，科学分析重点堆积层滑坡体变形破坏机制，构建其工程地质力学模型；在系统分析土石混合体结构特征的基础上，建立和完善土石混合体中块石形貌特征信息库，实现块石颗粒几何形态空间表述；借助现代影像处理和数值模拟技术，在室内和现场模型实验的基础上，开展土石混合体真实力学特性研究；利用三维离散-连续耦合数值分析技术，重点剖析松散堆积体滑坡抗滑桩细观尺度下工作特性，分析块石结构特征和空间分布规律对拱存在条件和形态特征的影响，系统研究抗滑桩拱效应形成和发展演化过程，揭示抗滑桩与松散堆积体滑坡相互作用细观力学机理。

承台式抗滑桩结构，整个桩体后的滑坡推力首先直接作用于后排桩和承台上，然后再通过承台及桩排间岩土体传到前排桩上，最后形成后排桩、承台、桩排间岩土体、前排桩这四位一体共同抵抗滑坡推力，另外，承台式抗滑桩结构前侧的坡体也起着阻碍结构变形而间接抵抗滑坡推力的作用，这样就改善了单根抗滑桩单独承担大的滑坡推力时的弱点。归纳起来，承台式抗滑桩抵抗滑坡推力主要分为结构本体的作用、前后桩间岩土体和结构前坡体抗力作用这2大部分 。

(1)承台式抗滑桩结构本体的作用。由于前排桩与后排桩之间通过上部承台联系在一起而成为一个整体结构，因而当滑坡推力直接作用在承台和后排桩上时，就表现为承台式抗滑桩整体结构联合抵抗滑坡推力。作用在后排桩上的滑坡推力，先传递到上部承台，后由上部承台再传递到前排桩上，三者形成受力共同体。其在滑面以上部分主动抵抗滑坡推力，使前后桩变形并产生内力，再向下传递到稳定的中风化岩层中，从而使整个结构整体直接抵抗滑坡推力。

(2)承台式抗滑桩桩前土体抗力作用。若前排桩前侧有坡体，则在桩向前变形挤压前侧土体时，土体就对承台式抗滑桩结构产生抗力作用 。该抗力作用在承台式抗滑桩上，通过承台式抗滑桩结构间接抵抗滑坡推力。