地球上山地、丘陵等斜坡场地分布广泛,中国更是一个多山国家,所面临的山区工程环境效应矛盾越来越突出。斜坡场地由于坡度的存在,从上至下,土层将在一定深度范围内土体抗力将会被一定程度的弱化,致使土体不能够提供有效的抗力来阻挡桩身的变形,从而引发工程事故。推力会不会使下方坡体失稳破坏?抗力能否保证工程结构安全稳定?斜坡土体抗力的分布规律是解决该问题的关键。本项研究以斜坡土体为对象,通过室内物理模型试验、现场试验、数值模拟等手段,对不同碎石土土体类型、不同边坡坡度的斜坡土体水平抗力分布规律进行研究,获得碎石土斜坡土体水平抗力的分布模式,以建立碎石土斜坡土体水平抗力计算模型,获得了如下主要认识和结论。(1)根据桩及桩周土体变形、桩身弯矩随水平荷载的变化,将桩-土应力应变阶段划分为线性变形阶段、非线性变形阶段、加速变形阶段。(2)不同桩-土应力应变阶段土体抗力随深度变化表现为:(1)桩身抗力零点上段,土抗力随深度先近似线性增大,达到最大值后,向桩身抗力零点处逐渐减小,在抗力零点处达到极小值(零值点);(2)土体抗力在桩身抗力零点以下(桩后)至桩底近似呈线性增大,在桩底为抗力极大值点;(3)桩身位移与桩侧土体抗力呈正比、双曲线关系变化,极限荷载后土体水平抗力并不随位移增大而明显增大。不同深度的土体抗力达到其极限状态与桩-土应力应变阶段具有一定的关联性。(4)通过室内物理模型试验、现场试验等的分析结果,得出土体抗力表征指标的计算或修正方法:(1)不同类碎石土土室内模型试验得出,土体粘聚力、内摩擦角的差异,决定了土类的地基承载力的不同,由此统计获得了土体极限抗力与土体强度的关系;(2)不同斜坡坡度的室内、外模型试验表明,斜坡场地土体抗力与水平场地土体抗力近似相同深度在nb(b为桩径)深度范围内,该深度以上土体受坡度影响明显,如出于安全考虑,可视该深度土体抗力失效,并给出了不同坡度下n的建议值为2-5;(3)不同坡度下桩侧土体极限抗力与水平场地下桩侧土体极限抗力在nb深度以上比值近似定值,与斜坡坡度关系明显;(4)统计分析出了碎石土斜坡土体水平抗力系数比例系数(m值)与泥面位移的幂函数衰减变化关系,并基于不同坡度桩侧土体抗力与水平场地桩侧土体抗力之间关系,给出了各计算参数的选取方法,能充分反映土非线性特点;(5)坡度从缓坡过渡到陡坡,水平受荷单桩桩前土体水平扩散角和桩身计算宽度均明显减小,坡度每增大15°,水平扩散角平均减小约25%,桩身计算宽度减小约13%。而且土体扩散角减小,直接导致桩身计算宽度减小,说明发挥抵抗桩身水平挤压作用的土体范围在减小。由此对规范计算m值公式中桩计算宽度进行修正,弥补并修正了斜坡场地通过单桩水平载荷试验求取m值的计算方法。(5)根据土体抗力随深度、土体抗力随位移的变化特征,提出斜坡土体水平抗力的分布模式,并给出了相应的分布图示:即(1)水平荷载小于临界荷载,桩前土体处于线性变形阶段;(2)荷载大于临界荷载小于极限荷载时,桩身抗力零点上段土体进入非线性变形阶段,下段土体仍处于线性变形阶段;(3)荷载大于极限荷载,桩身土抗力零点上、下土体逐渐趋于或已达到极限土体抗力状态。(6)针对土体抗力的模式提出了土体水平抗力的计算方法,该方法计算结果合理。该研究所探究的是工程地质学中边坡稳定与支挡结构方向的基本理论问题,对斜坡场地结构水平抗力计算的取值有一定的借鉴作用,有重要的理论意义和实际价值。