三峡库区库岸涉水滑坡抗滑桩嵌岩深度研究

本课题在前期工作的基础上，重点对三峡库区库岸涉水滑坡抗滑桩嵌岩深度进行研究。总结不同地质结构类型滑坡作用在抗滑桩上滑坡推力的分布及传递规律；探讨三参数地基系数分布模式下抗滑桩嵌岩深度的非线性内力计算；基于弹塑性理论，提出嵌岩段不同滑面倾角、不同岩土体类型、岩土体风化程度、桩底部有松散堆积层等地质环境下，嵌岩深度的弹塑性计算模式；建立库岸涉水滑坡抗滑桩三维地质模型，探讨嵌岩深度随桩位置、桩间距、桩截面、岩土体强度、渗透压力等改变时滑坡安全系数变化方程式；模拟悬臂桩、全埋桩、锚拉桩、双排桩随嵌岩深度变化时的嵌岩效果，揭示抗滑桩与桩间挡土板、桩顶连系梁协调变形规律，提出库岸涉水滑坡抗滑桩合理结构类型，及综合地质与结构的抗滑桩嵌岩深度优化模型。课题研究将为三峡库区库岸涉水滑坡治理抗滑桩设计提供理论依据和技术支撑，研究成果具有重要的理论意义和广阔的工程前景。

本课题对三峡库区库岸涉水滑坡抗滑桩嵌岩深度问题，主要从三个方面展开研究：（1）滑坡推力的计算、分布及传递规律。采用多物理场模拟平台COMSOL 软件构建渗流场与应力场相耦合的有限单元模型，分别对不同工况下的库水位涨落和降雨量联合作用下滑坡体的水文过程进行模拟，分析库水位涨落和降雨量对滑坡推力的影响。比较两种方法估算作用在抗滑桩上的滑坡推力，即极限平衡法(LEM)和有限元强度折减法（FE-SRM），考虑不同工况（即库水位涨落及降雨量）和不同滑带剪切强度参数对滑坡推力及其分布模式的影响。计算结果表明，滑坡推力受降雨量的影响比库水位涨落的影响要大。当库水位为175m高程，高降雨量时滑坡推力达到峰值。滑坡推力的分布模式受滑体有效剪切强度参数的影响。采用ABAQUS有限元软件，通过设置接触对单元模拟桩土相互作用，模拟不同桩间距、滑坡推力大小、桩截面尺寸时滑坡推力的传递规律及荷载分担比。模拟结果表明滑坡推力的传递过程具有阶段性，由桩后土拱、桩间土拱到桩前土体，呈现出三级传递的特点。（2）涉水滑坡抗滑桩嵌岩深度设计理论。统计三峡库区滑坡治理抗滑桩嵌岩段岩石力学参数，并取岩石样品泥质粉砂岩和长石石英砂岩进行室内力学及微观结构试验。根据现场抗滑桩嵌岩段岩体的质量指标（RQD）及室内试验结果，获取岩体质量分级指标RMR 和GSI，运用Hoek-Brown岩体破坏准则，获取岩体的变形模量和力学强度参数，并得出抗滑桩桩前后岩体的法向容许承载力（即横向容许承载力）及和桩侧岩体的切向容许承载力（即切向最大剪应力）。推导不同地基系数分布模式抗滑桩嵌岩段内力计算的通解。基于弹塑性理论，提出滑面倾斜时抗滑桩临界嵌岩深度的计算模型。提出嵌岩段有强风化破碎岩体、土层或岩土混合时抗滑桩嵌岩深度的计算模型。（3）涉水滑坡抗滑桩嵌岩深度优化及效果模拟。运用有限元计算软件PLAXIS，模拟地下水长期浸泡作用下，全埋桩桩随嵌岩深度变化时桩周岩体的塑性区及其变化规律，提出抗滑桩临界嵌岩深度。当改变桩上滑坡推力的分布模式，桩间距，桩截面，桩嵌岩深度时，模拟悬臂桩的位移及桩身的弯矩、剪力和桩-岩接触应力，优化抗滑桩设计。提出锚拉桩应用于水库岸滑坡治理工程中的三个关键问题，并对每个关键问题展开讨论。课题研究结论将应用于指导三峡库区库岸涉水滑坡治理抗滑桩工程实践，并为同类滑坡治理抗滑桩设计提供理论依据和技术支撑。