昔格达地层堆积型滑坡体与锚索抗滑桩的地震动接触应力研究

以我国西南地区滑坡防震减灾为应用背景，采用动三轴试验、动力离心模型试验和数值模拟相结合的途径，研究昔格达地层堆积型滑坡岩土体与锚索抗滑桩的地震动接触应力分布规律，提出此类滑坡锚索抗滑桩抗震设计方法。以汉源某滑坡为依托，采用静动三轴试验研究滑坡岩土体的静动力特性，确定相应静动力本构模型及参数；利用汶川地震汉源强震记录反演基岩输入地震动；研究离心模型相似律，确定岩土体、锚索抗滑桩的模拟材料，进行滑坡模型的动力离心模型试验，测量岩土体与锚索抗滑桩的动接触应力，确定原型滑坡与锚索抗滑桩的动接触应力；对原型滑坡进行参数敏感性分析，确定对滑坡地震响应影响显著的关键参数，依据试验结果，对关键参数进行反演；以反演参数为基础，采用有限元研究滑坡岩土体与锚索抗滑桩的动接触应力分布规律，提出相应的抗震设计方法。成果将为科学研究提供原始资料，亦提升锚索抗滑桩的抗震设计水平，又为同类滑坡抗震设计提供科学依据。

锚索抗滑桩是治理大型和特大型滑坡的主要手段，其抗震性能在汶川特大地震中得到了良好的检验。然而，对抗滑桩与坡体的动接触应力分布规律的研究尚欠缺，这将阻碍锚索抗滑桩抗震设计理论的发展速度和水平。为此，本项目采用动态离心模型试验和数值模拟相结合的途径，研究给出了锚索抗滑桩与堆积型滑坡体的动接触应力分布规律及模型，采用理论分析方法，构建了基于拟静力法的锚索抗滑桩的抗震设计方法，编写了相应的设计程序，并以实例为基础，检验了方法和程序的可靠性。具体内容为：1. 合理的地震动输入是定量解释震害的基础。以汉源老县城震害为评价基准，确定了本项目所选取的汉源背后山滑坡锚索抗滑桩工程的汶川地震基岩地震动输入，为模型试验和数值模拟提供基础；2. 以所选取的典型工程为参考原型，以汶川等地震的典型地震波作为输入，完成了无加固滑坡、抗滑桩和锚索抗滑桩加固滑坡的地震响应的动态离心模型试验，获取了无桩和有桩的滑坡动力响应全过程，再现了汶川地震时选取的典型工程的震害现象，获取了不同地震强度条件下，桩身动弯矩和动接触应力动态变化数据，记录了滑坡不同部位的加速度响应时程，对比分析了抗滑桩、锚索抗滑桩和坡体的动接触应力分布特征，进一步对比分析了锚索抗滑桩、抗滑桩桩身动态弯矩的变化规律和滑坡破坏模式的异同，拓展了本项目的研究深度；3. 利用有限差分软件FLAC3D建立了汉源背后山滑坡锚索抗滑桩工程的数值分析模型，结合正交试验原理，进行了锚索抗滑桩桩-坡体的动接触应力和桩身内力影响因素的敏感性分析，确定了对滑坡地震响应影响显著的关键参数；4. 结合模型试验结果，采用试算的方式反演并确定了计算模型的关键参数，在此基础上，利用FLAC3D模拟给出了不同强度地震动输入下有代表性的堆积型滑坡模型岩土体与锚索抗滑桩的动接触应力，归纳了其动接触应力分布规律，建立了锚索抗滑桩与坡体动接触应力分布的力学模型，给出了相应的确定方法，可用于锚索抗滑桩的抗震设计与内力分析；5. 基于拟静力法，推导了极限平衡法的条分计算公式，研究了不同滑面形式的滑坡推力计算方法，基于弹性地基梁模型，建立了考虑地震作用的预应力锚索抗滑桩设计方法，编制了相应的设计程序，以背后山滑坡为例，检验了方法和程序的可靠性。所取得的成果不仅为堆积型滑坡、抗滑桩及锚索抗滑桩的地震响应的研究提供了可靠的试验数据，而且为提升锚索抗滑桩的抗震设计理论提供重要的参考。