地震条件下土质边坡抗滑桩加固机理与评价

抗滑桩是一种常用边坡抗震加固手段。本项目拟以离心模型试验为主要手段，研究土质边坡的抗滑桩加固机制以及加固边坡的破坏模式和机理，建立加固边坡稳定性分析方法。研制新的离心场入桩系统，升级图像位移测量系统并与电测手段结合，形成地震条件下抗滑桩加固边坡离心模型试验与测量平台。进行系统的离心模型试验，再现抗滑桩加固边坡的动力响应，揭示边坡变形破坏的基本规律及其主要影响因素。通过素土边坡和抗滑桩加固边坡的比较，主要从变形的角度揭示地震条件下抗滑桩对边坡的加固机制。基于不同条件下的破坏性试验结果，辨识边坡的主要破坏模式及其支配规律，阐明抗滑桩在边坡应变局部化过程中的作用机制，揭示抗滑桩加固边坡的破坏机理。通过动力有限元分析提出抗滑桩加固边坡的动力响应简化模式，研究边坡破坏模式、桩三维加固效应等问题的简化准则，建立地震条件下抗滑桩加固边坡稳定性的分析方法，并通过离心模型试验结果验证其有效性。

以抗滑桩等结构加固土坡为重要工程背景，主要采用离心模型试验并结合数值模拟，揭示了地震等多种荷载作用下抗滑桩加固土坡的加固与破坏机理，建立了加固土坡稳定性分析方法。主要成果有：1）自主研制了超重力场桩施工模拟新系统和剪切破坏模拟新型桩结构等设备，升级了图像测量系统并与传感器电测系统结合，实现了对抗滑桩和土坡响应的全面模拟和测量。2）进行了系列化的抗滑桩加固土坡的离心模型试验，并结合数值模拟典型化深入研究、多因素对比论证，研究揭示了地震等多种荷载作用下抗滑桩加固土坡的响应特性。3）辨识了抗滑桩加固土坡的主要破坏模式及其发生条件，发现了土坡存在着显著的渐进破坏并加以定量确定。将变形过程与破坏过程统一分析，阐明了抗滑桩加固土坡的渐进破坏机理。4）比较了素土坡和加固土坡的响应规律，基于变形分析提出了抗滑桩的“抗剪效应”和“增压效应”两个概念及量化指标，揭示了地震等条件下土坡的抗滑桩加固机理。5）采用提出的新分析方法揭示了土钉和土工织物加固土坡的破坏和加固机理。6）提出了“等效桩土条”模型，建立了抗滑桩加固土坡稳定性简化分析方法。通过离心模型试验验证了方法的有效性，并用于实际抗滑桩加固工程分析。