考虑滑床复合层状岩体结构特征的桩岩接触面作用机理与抗滑效果研究

Few research has been done in the aspect of the impact of rock mass discontinuity characteristics on internal force and deformation in the design of anti-sliding piles.Relying on the in-situ Majiagou landslide-antisliding pile interaction test field in Zigui County,the abundant data collecting and analysis of characteristics parameters of discontinuities can be performed by using 3D laser scanner. These data can be used to establish the three-dimensional geological model of composite bedded rock mass so as to study the characteristics of composite bedded rock mass, which can be utilized to generate the three-dimensional mechanical model of anti-sliding piles and rock mass. This model can be validated by the site in-situ excavation tests. By utilizing physical modeling, numerical modeling and site stress, strain and displacement monitoring results, the impact of the driving force distribution, lithology combination, unit thickness, attitude of discontinuities, discontinuities combination and embedded depth on internal force and deformation of anti-sliding piles can be discussed, and the corresponding non-linear relationship equations can be obtained as well, which can explain the interaction mechanism between the piles and rock mass. Furthermore, the discount coefficient of rock mass discontinuities can be determined. The evaluation model and criterion of anti-sliding effect of piles can be established in both the aspects of deformation and strength, and the comprehensive evaluation approach can be proposed to lay solid foundation for the practice of anti-sliding pile projects.This research will be a step forward indicating interaction mechanism of pile-rockmass and establishing effect evaluation model and criterion of anti-sliding pile.

抗滑桩设计中很少考虑岩体结构特征对其内力与变形分布的影响。以秭归县马家沟滑坡-抗滑桩相互作用野外综合试验场为依托，采用三维激光扫描仪等先进结构面数据采集手段，进行结构面几何参数的数据采集与分析，建立复合层状岩体三维地质模型，研究复合层状岩体特征。建立考虑结构面系统的岩体与抗滑桩相互作用三维地质力学模型，进行三维非连续数值模拟，结合现场监测试验数据进行对比分析与修正。采用物理模型试验、非连续数值模拟并结合现场应力、应变、位移等时空监测数据，研究推力分布、滑床岩性组合、单层厚度、岩层产状、结构面组合、嵌固深度对抗滑桩弯矩、剪力、侧压力与变形的影响，建立推力分布、岩体结构参数与抗滑桩嵌固深度、内力、变形之间的非线性关系方程，揭示抗滑桩桩岩接触面作用机理，确定滑床岩体结构综合影响系数。从变形和强度两个方面分别建立抗滑效果评价模型与评价判据，提出抗滑效果评价方法，为抗滑桩工程实践提供重要的理论支撑。

三峡库区大部分滑坡体位于沉积岩分布区，滑床多为复合层状岩体，这些岩体结构特征对抗滑桩的抗滑效果起着至关重要的作用。抗滑桩设计中考虑岩体结构特征对其内力与变形分布的影响研究不够深入。以秭归县马家沟滑坡-抗滑桩相互作用野外综合试验场为依托，利用三维激光扫描仪等先进结构面数据采集手段，进行了结构面几何参数的数据采集与分析，建立了三维数学力学模型；提出了基于支持向量回归（SVR）和因子分析的二维JRC定量计算的非线性方法，建立了几何参数与JRC数据库，研究了所提取公共因子与JRC之间的关系，构建了二维JRC定量计算的非线性预测模型。采用理论分析、大型物理模型试验、连续与非连续数值试验并结合监测数据，研究了滑坡推力分布、滑床岩性组合、单层厚度、岩层产状、结构面组合、嵌固深度对抗滑桩弯矩、剪力、侧应力与变形的影响，建立了推力分布，岩体结构特征与抗滑桩嵌固深度、内力与变形之间的非线性关系方程，揭示了考虑复合层状滑床岩体的抗滑桩桩岩接触面作用机理。基于桩岩接触面作用机理研究，进行了桩侧应力与复合层状岩体特征参数相关性的理论与试验分析，提出了滑床倾斜岩体综合地基系数(Kzi)和考虑滑床结构特征的抗滑桩内力和变形确定方法。研究结果表明，当桩底边界条件为自由端时，滑面处位移相差较大，此修正方法比水平层状地基系数法在滑面处的位移大14.6%；转角增大7%；弯矩最大值有所减小；剪力最大值减小7.5%。基于Kzi的计算方法根据滑动面处的位移反求桩顶的位移与现场监测位移较为接近，而利用传统方法计算位移偏小，设计偏于危险。针对目前水库滑坡波动项位移预测工作中尚未考虑主要诱发因素的高频成份与低频成份的问题，提出了基于时间序列EEMD重构的滑坡位移PSO-SVR预测的方法。采用支持向量机和模糊综合评判等方法构建了抗滑效果定量评价模型与评价判据，提出了考虑复合层状岩体的抗滑桩抗滑效果评价方法，为抗滑桩工程实践提供重要的理论支撑。