我国是滑坡灾害严重的国家,碎石土滑坡是一种常见的滑坡类型。在滑坡灾害的防治中,抗滑桩是一种主要的灾害防治形式。由于不同碎石土滑坡岩土的强度差异,碎石土滑坡防治中抗滑桩的嵌固深度是防治设计的关键问题。就目前的抗滑桩设计标准而言,嵌固深度还是一种经验设计,抗滑桩嵌固深度设计的理论问题还没有解决。同时,我国强震分布广。汶川地震等大型地震(及其余震)往往造成抗滑桩支护结构遭到不同程度的破坏。因此,抗滑桩在地震作用下的动力响应和抗震稳定问题是岩土地震工程中研究的焦点问题之一。目前,在地震作用下的抗滑桩受力特性和嵌固深度的研究基本还处于空白,若能在震前经济、合理地确定抗滑桩嵌固深度,并以此进行抗滑桩的抗震设计,将会增强其抗震性能和大大节约工程投资。论文研究通过野外调查,选取典型的公路滑坡抗滑桩工程为典型对象,建立地震荷载下碎石土滑坡抗滑桩的受力特性的地质力学模型,通过建立地质力学试验模型和物理试验模型,进行地震荷载下碎石土滑坡抗滑桩的受力特性和不同嵌固深度的物理模拟试验,获得试验数据,分析抗滑桩受力特性和嵌固深度对地震作用的动力响应特点。同时,选用大型有限元软件ANSYS进行数值模拟分析,并对两种方法的结果进行对比分析,研究地震荷载下碎石土滑坡抗滑桩的受力特性和嵌固深度问题,建立了地震作用下不同类型碎石土滑坡抗滑桩嵌固深度的经验判别式和计算模型,并运用理论解析得出的计算模型进行应用和验证。通过本文研究为碎石土滑坡的抗震加固分析及抗震设计提供借鉴和参考。　　 论文的主要研究内容及研究成果如下:　　 (1)综述了典型实例南温碎石土滑坡的地层分布、成因以及特性,建立了地质力学模型。以“K”法为理论基础,分析了抗滑桩嵌固深度和嵌固段岩体强度对于碎石土滑坡抗滑桩变形、内力和岩土抗力等方面的影响。对抗滑桩嵌固深度和抗滑桩嵌固段受力特点进行了分析,讨论了碎石土地层作为嵌固层对抗滑桩的影响以及桩的嵌固深度对滑坡体稳定程度的影响。　　 (2)综合分析了加固边坡的地震动力响应,获得了在地震作用下抗滑桩与坡体相互作用机制和动力响应机理。提高了对地震历程中抗滑桩的桩身不同位置的位移、土压力、剪力和弯矩的变化规律和边坡变形破坏特征的认识,揭示了抗滑桩在地震作用下的受力特性、水平地震峰值加速度沿土与结构的分布作用规律。　　 (3)通过对典型实例加固斜坡的地质力学分析,针对地震荷载作用下的抗滑桩嵌固深度以及抗滑桩和滑坡体的相互作用及其受力机理研究,利用抗滑桩加固边坡的动力振动台进行了一系列模型试验,揭示了不同嵌固深度和土体强度在地震荷载的作用下抗滑桩支护碎石土滑坡的响应过程、破坏特点与作用机理。　　 从地震过程的变形破坏特征来看,抗滑桩支护碎石土滑坡的变形破坏过程可以划分为四个阶段:地震初始阶段(桩后土体沿滑动面逐渐贯通并微剪出及坡顶产生裂缝)～坡脚塌滑阶段～坡顶崩塌阶段～整体滑动阶段。　　 不同嵌固深度和土体强度条件下边坡的地震变形分布规律不同。嵌固深度较深或土体强度较大时桩后土体没有滑动,土拱没有失效,并不一定能充分发挥抗滑桩的支挡作用,而且施工困难,有可能并不经济。而嵌固深度较浅和土体强度较小时变形从一开始就较剧烈,说明抗滑桩的抗震效果较差,支护坡体并不是很稳定。由此可见,研究控制抗滑桩的嵌固深度和土体的强度具有重要意义。　　 (4)对于在地震荷载作用下抗滑桩不同嵌固深度支护滑坡的作用规律和加固作用效果,本文通过物理模型试验和数值模拟进行了分析研究。如果按照以往碎石土滑坡的治理经验,嵌固深度设置较大,经过实验和计算分析得到桩底很长一段未能充分发挥效能,造成了较大浪费。若桩的嵌固深度太小,经过实验和计算分析又可以看出抗滑桩支护作用又不能满足要求。通过物理模型试验和数值模拟分析得出在地震荷载作用下的自然状态的南温碎石土滑坡中,抗滑桩的合理嵌固深度约为8.0～9.0m。　　 (5)由于不同碎石土滑坡岩土的强度差异,本文通过物理模型试验和数值模拟分析了地震荷载作用下抗滑桩支护滑坡的不同土体强度的作用规律和加固作用效果。经过实验和计算分析得出增大土体的强度有利于发挥抗滑桩的抗滑作用,但是嵌固段提供的桩后抗力却未必增长很多,减小土体强度抗震效果并不好。通过分析不同嵌固深度和不同土体强度、地震波参数等影响因素对支护碎石土边坡的地震动力响应的影响,利用物理模型试验和数值模拟数据分别总结并建立了考虑抗滑桩支护体系中在地震荷载作用下碎石土斜坡和桩与土的相互作用等因素影响下的不同类型碎石土滑坡抗滑桩嵌固深度与土体强度中设计值土体粘聚力c、内摩擦角φ的相互作用计算模型和经验判别式。进一步揭示了地震荷载作用下斜坡的抗滑桩支护体系中,桩体嵌固深度、水平地震加速度系数、土体含水量与滑面倾角和桩一土性质等诸多敏感因素对外加荷载分配方式的影响。本文正是通过建立桩基水平承载力与位移计算公式,运用传递系数法,以物理模型试验数据作为研究对象,通过选定的碎石土滑坡,研究土体强度对嵌固段的影响,确定在一定的滑坡推力条件下不同强度土体中抗滑桩的最佳嵌固深度,进而建立碎石土中抗滑桩最佳嵌固深度的经验判别式:h=12.809{0.047[KWisin((e)i+λ)-Wicos((e)i+λ)tanφi-cili+ψiEi-I]cos(e)i}-2.0587。本文又利用Ansys动力有限元程序,结合强度折减动力分析法,通过数值计算得到嵌固段土体c、φ值与嵌固深度的拟合公式:φ=524.72h-1.342,参数:R2=0.9955和c=6820.7h-1.7438,参数:R2=0.9962。　　 (6)基于极限分析下限定理和强度折减技术,针对碎石土边坡在地震惯性荷载的作用下建立了抗滑桩桩周土侧向容许承载力的下限解法,并利用摩尔-库仑强度准则的土压力计算公式进行了验证,考虑了边坡工程等级计算嵌固深度,以此更合理地检算抗滑桩的嵌固深度。本文运用理论解析得到的计算模型进行了应用分析并验证了物理模型试验和数值模拟试验的试验结果,综合比较分析得出在南温碎石土滑坡中抗滑桩的抗震设计嵌固深度宜为桩长的0.29～0.31倍。