考虑上拔荷载影响的水平受荷斜桩<i>p</i>–<i>y</i>曲线

曹卫平; 吴奇兴; 夏冰; 张伟伟

doi:10.11779/CJGE202007002

考虑上拔荷载影响的水平受荷斜桩p–y曲线 English Version

曹卫平^{1, 2,},
吴奇兴¹,
夏冰^{1, 3},
张伟伟¹

1.
西安建筑科技大学土木工程学院,陕西　西安　710055
2.
陕西省岩土与地下空间工程重点实验室,陕西　西安710055
3.
四川文理学院建筑工程学院,四川　达州　635000

基金项目:

陕西省自然科学基础研究计划一般项目 2019JM-006

详细信息

作者简介:
曹卫平(1969—),男,博士,教授,主要从事岩土工程教学及研究工作。E-mail：caowp@xauat.edu.cn

中图分类号: TU470
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出版历程
- 收稿日期: 2019-08-23
- 网络出版日期: 2022-12-05
- 刊出日期: 2020-06-30

p–y curve of laterally loaded batter piles considering effect of uplift loads

1.
School of Civil Engineering, Xi’an University of Architecture & Technology, Xi'an 710055, China
2.
Shaanxi Key Lab of Geotechnical and Underground Space Engineering (XAUAT), Xi'an 710055, China
3.
School of Architectural Engineering, Sichuan University of Arts and Science, Dazhou 635000, China

摘要

摘要: 为揭示砂土中上拔荷载对水平受荷斜桩性状的影响规律,开展了9根斜/直桩模型试验,实测获得了上拔与水平荷载共同作用下的桩顶荷载位移曲线及桩身应变,计算得到了桩侧土抗力p及相应的桩身横向位移y,建构了考虑上拔荷载影响的水平受荷斜桩双曲线型p–y曲线,给出了地基土初始反力模量及极限土抗力的确定方法。该p–y曲线能反映水平与上拔荷载共同作用下斜桩与桩侧土之间复杂的挤压、剪切相互作用。基于文中建立的p–y曲线,编写程序分析了斜桩的承载变形性状及内力分布规律,研究了桩顶上拔荷载大小、桩顶约束条件对水平受荷斜桩承载性状和内力分布的影响,结果表明：①不论桩顶自由还是固支,上拔荷载增大时,正斜桩桩身横向位移、弯矩及剪力均减小,而负斜桩桩身横向位移、弯矩及剪力均增大；②相同的水平及上拔荷载作用下,正斜桩桩身横向位移、弯矩及剪力均小于负斜桩；③相同的上拔荷载作用下,水平受荷斜桩在桩顶固支条件下桩身横向位移、弯矩及剪力较小,而桩顶自由条件下则较大。
- 斜桩 /
- 砂土 /
- 水平荷载 /
- 上拔荷载 /
- p–y曲线 /
- 极限土抗力
Abstract: A series of model tests on a single pile are conducted under combined loading. Based on the load-displacement curves of pile head and strains of pile body obtained from model tests, the lateral soil resistance and the corresponding lateral displacement of pile body are calculated. A hyperbolic p–y curve is established to study the influences of uplift loads on the behavior of laterally loaded batter piles, and the approaches to calculate the initial subgrade reaction coefficient and the limit soil resistance are presented. This p–y curve can reflect the complex squeezing and shearing interaction between the batter piles and the surrounding soils under combined loading. Based on the established p–y curve, the influences of pile-top restraint conditions and uplift loads on the load-deformation behavior and internal force distribution of laterally loaded batter piles are analyzed. The results of the analysis show that: (1) Whether the pile head is free or fixed, the lateral displacement, shear force and bending moment of the positive batter piles decrease with the increase of the uplift loads, while the opposite characteristics are observed for the negative batter piles. (2) Under the same load condition, the lateral displacement, bending moment and shear force of the positive batter piles are less than those of the negative inclined ones. (3) The lateral displacement, bending moment and shear force of the batter piles under the fixed pile head are less than those under the free one.
- batter pile /
- sand /
- lateral load /
- uplift load /
- p–y curve /
- ultimate soil resistance

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0. 引言

随着“西部大开发”战略及“一带一路”倡议的实施,西部县域经济逐渐升温。人类活动空间范围的逐渐扩展,与土地资源匮乏的矛盾日益突出。部分地区采取开挖自然斜坡坡脚进行造地来解决这一矛盾,对地质环境的扰动程度不断加大,同时,极端气候的频繁出现,滑坡灾害,尤其是古滑坡的复活问题日益突出,对基础设施以及人民生命财产,特别是对山区水库、水电站以及交通干线和城镇安全等造成巨大威胁。

古滑坡的复活通常是人类活动、降雨及地震等多因素综合作用的复杂过程^[1]。Burda等^[2]以波希米亚（Bohemia）北部艾森伯格（Eisenberg）地区盆地边缘古滑坡为研究对象,分析了气候变化和冰雪融化对其复活的影响。Ronchetti等^[3]对意大利（Italy）北部亚平宁地区的瓦勒利亚滑坡（Valoria landslide）自2005年—2006年的复活变形进行了研究。Deng等^[4]对大渡河流域大型古滑坡的时空特征,以及古滑坡形成机制和演化过程进行了分析,并指出河流侵蚀与古滑坡、复杂滑坡和多级滑坡之间的形成联系。吴瑞安等^[5]总结了青藏高原东缘古滑坡复活的特征,并以上窑沟古滑坡为例,剖析了古滑坡的复活机理,并对其危险性进行了预测评价。许多学者^[6-10]对库区古滑坡的复活机制进行了分析,并研究了古滑坡复活的各类因素。

实际上,部分古滑坡的复活,人类工程活动往往是一个关键的主导因素,例如,四川省丹巴县甲居古滑坡因季节性强降雨和坡脚开挖发生渐进后退式破坏,并逐年加强,严重威胁滑坡上的藏寨村落及前缘公路安全^[11]。云南省金沙江支流冲江河的螺蛳湾巨型古滑坡,因国道G214施工开挖坡脚和强降雨而出现局部复活,严重威胁国道和螺丝湾水电站的安全^[12]。位于三峡库区兴山县大礼溪村的大礼溪生态工业园区是兴山县“一区多园”工业战略的重要布局地点。自2015年10月起开始实施基础设施工程建设,对大礼溪村所处的自然斜坡坡脚进行开挖,同时改迁原大礼溪河道并进行大规模填方,在此过程中,区域前缘先后出现蒋家淌滑坡、团堡滑坡、黄家岭滑坡等小型滑坡,目前均已挖除。2017年,滑坡出现大规模的古滑坡复活变形及次级滑坡,给当地人民及工业园造成了巨大的损失。开挖自然斜坡,不可避免地会改变坡体的应力状态,进而引起变形^[13-16]。对于古滑坡来说,由于滑带等软弱结构面的存在,开挖作用对其扰动理应更加明显,加之强降雨可能存在的增幅作用,导致其变形机理也就更加复杂。

本文以三峡库区兴山县大礼溪村古滑坡为例,结合地质勘察、近1 a的现场宏观巡查、人工GPS位移监测数据、自动GPS监测数据等,在剖析该滑坡存在的古滑坡特征的基础上,分析了滑坡复活过程中地表裂缝发育的时空规律以及变形特征,并确定了开挖与降雨两种作用在古滑坡复活变形中的主次关系。对有效防范古滑坡复活引起整体破坏,保障基础设施和居民生命财产安全具有重要参考价值。

1. 滑坡案例

1.1 滑坡基本特征

大礼溪滑坡位于湖北省兴山县昭君镇大礼村,平面形态呈宽“M”形,后缘以斜坡出露的岩土分界为边界,左侧以乱泥湖湾与土地湾东侧山脊为界,右侧边界沿村委会东北侧山脊并向下顺沟谷直抵工业园区场坪。主滑方向225°,纵长约800 m,均宽600 m,分布面积约41.86×10⁴ m²,平均厚度35 m,总体积约1465×10⁴ m³,属特大型滑坡。滑坡所处斜坡整体特征为上陡下缓,标高179～685 m,相对高差506 m。区域内发育四条较大的季节性冲沟,冲沟走向与斜坡倾向一致。坡体上存在三级阶梯状平台,分别位于高程325,366,480 m处,平台上分布蒋家淌、乱泥湖湾、村委会和土地湾4个较大的居民点。

因兴山县生态工业园大礼溪片基础设施工程的实施,2015年开始对原大礼溪河道进行改造,并在斜坡前缘坡脚开挖形成建设用地,于2017年在滑坡前缘场坪区形成高程分别为234,256 m的两级平台。并在形成3个高约50 m,坡度30°的人工边坡Q3、Q4、Q5,详见滑坡工程地质平面图（图1）,剖面见图2（a）。针对逐渐加剧的地表变形,2017年5月底在滑坡Q4区域中前部,增加了3个补充勘探孔,位置见图1,揭示了滑坡的物质结构。

图 1 大礼溪滑坡工程地质平面图

Figure 1. Topography of Dalixi landslide

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图 2 大礼溪滑坡剖面图(Ⅰ-Ⅰ’)(位置见图1)

Figure 2. Geological cross section (Ⅰ-Ⅰ') of Dalixi landslide (see location in Fig. 1)

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滑体主要分为两部分：表层为含砾粉质黏土或碎块石夹土,灰—黄褐色,可塑,砾石含量10%～30%不等,厚度一般0.5～10 m不等；下部为紫红色粉砂质泥岩夹灰白色长石砂岩,厚度一般15～40 m,中—厚层,粉砂质泥岩力学性质差,抗风化能力较弱,在干湿交替作用下,极易风化成土状。长石砂岩的力学性质与抗风化能力较强。

滑带为紫红色粉砂质泥岩与长石砂岩组成的“强—弱”互层结构之间的层间软弱带,见图2（e）。从区域上看,层间软弱带有多层,滑坡前缘开挖区域有所揭露,见图2（b）。

1.2 古滑坡特征识别

如何在尽可能早的阶段识别出古滑坡,是一个难点。针对此问题,许强等^[17]从微地貌、地层岩性、变形迹象等体现的古滑坡特征出发,构建了一套完整的递进式判断体系。本文依据其方法,判断如下：

（1）微地貌特征

剖面图2（a）显示,大礼溪滑坡整体表现为上陡下缓的典型“椅状”地貌,前缘坡高近60 m,坡角约25°,临空条件良好。同时在高程325,366,480 m存在三级阶梯状平台。

（2）地层岩性

主滑剖面上的岩层产状从后缘、中部至前缘分别为248°∠44°,230°∠30°,232°∠12°,呈现明显的“陡—缓”变化,且岩层倾向与滑坡主滑方向近似一致,为顺向坡。与此同时,前缘开挖出露的岩体显示,节理裂隙非常发育,岩体破碎,为典型的碎裂岩体,且岩体中可见明显的层间破碎带,见图2（b）。

（3）历史变形迹象

现场地质调查发现,滑坡前缘左侧岩层间有明显擦痕,该擦痕面光滑,擦痕清晰可见,见图2（c）,其侧伏向约为230°,侧伏角约为90°,擦痕产状表明岩体在地质历史时期产生过顺层滑动。

从微地貌、地层岩性、历史变形迹象等一系列特征出发,可判断大礼溪滑坡为地质历史时期的含软层中—陡倾顺层岩质古滑坡。

2. 滑坡变形特征

2.1 裂缝发育的时空分布规律

根据1次/月（汛期2次/月）的宏观地质巡查显示,自首期巡查（2017年2月14日）在前缘Q3区域地表裂缝T1～T9之后,裂缝持续发育,且呈现与开挖方向相向伴随的特征,在纵向上呈现明显的渐进后退的发育特征。2017年4月发现T10～T17裂缝；5月,前缘左侧发生次级滑坡,并出现T18～T28裂缝；6月—9月受强降雨及持续开挖影响,变形向滑坡中部、后部发展；10月受持续降雨及持续开挖影响,在滑坡后缘部位出现多处地表裂缝及错动台坎,并形成后缘边界裂缝形成。典型裂缝照片见图3,性质见表1。具体裂缝发育过程如下：

图 3 各开挖阶段的典型裂缝

Figure 3. Typical cracks of various excavation stages

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表 1 大礼溪滑坡地表裂缝统计表

Table 1. Statistical data of cracks of Dalixi landslide

编号	走向/(°)	性质	位置	出现时间
T1~T9	155~235	前缘Q3附近拉张裂缝,长约3~30 m,宽约1~5 cm,无明显上下错动,可见约深度5~10 cm	前缘Q3	2017年2月
T10~T17	130~240	前缘Q4附近拉张裂缝,长约5~40 m,宽约3~30 cm,局部有错动约5~20 cm,可见约深度5~15cm	前缘Q4	2017年3月,4月
T18~T28	130~160	前缘Q5附近拉张、剪切裂缝,断续延伸5~50 m,宽约10~35 cm,局部有错动约200 cm,可见约深度10~30 cm	前缘Q5	2017年5月次级滑坡发生时产生
T29~T30	160~190	拉张裂缝,长约50~60 m,宽约3~10 cm,可见约深度10 cm	滑体中部	2017年7月
T31~T35	170~260	拉张裂缝,长约4~8 m,宽约1~3 cm,可见约深度5~10 cm	滑体中部	2017年7月
T36,T40~T57	145~170	滑体拉张裂缝,长约5~40 m,宽约1~10 cm,局部有明显错动约150 cm,可见约深度15~30 cm	滑体中后部	2017年10月
T37~T39,T58~T65	155~230	后缘拉张、剪切裂缝,长约5~10 m,宽约5~15 cm,局部有上下错动约5~10 cm,可见约深度20cm	后缘及两侧边界裂缝	2017年10月

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（1）滑坡前缘裂缝发育

前缘左侧坡脚（Q3、Q4）在开挖作用下,阻滑区域减小,所提供的阻滑力减小,斜坡稳定性逐渐降低。与此同时,开挖形成的人工边坡进入应力调整阶段,边坡顶部出现因应力释放而产生的拉张裂缝,变形的发展与开挖强度明显相关。前缘（Q3、Q4）出现的裂缝T1～T9以及T10～T17为此阶段产生。裂缝造成前缘Q3（蒋家淌）居民房屋开裂,见图3（a）。

（2）次级滑坡及相应变形

4月下旬至5月初,开挖开始集中于前缘右侧Q5（乱泥湖湾）附近,由于开挖方式为自坡脚向坡顶开挖,且无支护工程,导致滑坡右侧局部稳定性急剧降低,于5月13日发生次级滑坡,造成C1、C3、C4、C5、C6、C7X监测墩破坏（见图1）。并形成T18～T28裂缝,典型裂缝特征见图4。因次级滑坡的产生,开挖工作暂时停止。

图 4 2017年5月13日次级滑坡变形特征

Figure 4. Deformation characteristics of secondary landslide on May 13, 2017

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（3）滑坡中部裂缝产生

7月,随着前缘坡脚开挖的恢复,滑坡整体稳定性继续降低,处于坡体中的多处层间软弱带被逐渐揭露,层间软弱带受到的扰动显著加强,同时由于7月份的强降雨作用,滑坡再一次出现明显变形,形成裂缝T29～T35（7月、8月）。裂缝T30造成中部房屋场坪开裂,见图3（b）。

（4）滑坡后缘裂缝及边界裂缝形成

进入9月下旬,开挖工作临近结束,此时整体稳定性逐渐降至最低,并受9月—10月持续强降雨影响,于10月在滑坡接近后缘部位先后出现多条拉张裂缝和边界裂缝。其中T36,T40～T57主要为坡体中后段拉张裂缝；T37～T39,T58～T65为滑坡边界裂缝,其中T59、T63等裂缝的形成导致多处房屋受损和局部垮塌,见图3（c）,（d）。地表裂缝延伸至后缘,形成“M”型边界裂缝。

大礼溪滑坡变形,前期集中于临近最早开挖区域的前缘Q3附近,并沿着开挖方向逐渐在前缘Q4、Q5出现,最终在前缘Q5附近演化出次级滑坡,与此同时,纵向上变形逐渐向中后部推进,表现出渐进后退的发育特征。

2.2 监测网络

鉴于大礼溪滑坡地表裂缝发育在纵向上呈现的渐进后退发育特征,逐步布设了遍布整个坡面的监测网络。2017年2月,首先在滑坡前缘建立20个人工监测点（C1～C20）。随着变形的后移,4月布设3个自动监测点（C7X、C3X-1、JD01-1）,10月布设4个自动监测点（D1～D4）。监测点布置见图1。并经过室内分析获取累计位移与降雨、开挖的关系图,见图5。

图 5 人工GPS监测点、自动GPS监测点累计位移与时间关系曲线

Figure 5. Curves of accumulated displacement and monthly displacement rate at artificial GPS monitoring points

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由于2017年5月13日次级滑坡破坏了C1、C3、C4、C5、C6、C7X监测墩,数据时长过短,数据分析时未统计入内。

2.3 变形分析

图1所示,人工监测点与自动监测有着近似的位移方向（约220°）,除受局部地形控制的部分监测点外,如Q3区域的C16～C20,方向偏向右侧沟谷（约250°）。从地表裂缝发育的过程可知,大礼溪滑坡的变形呈现一种与开挖密切相关,并逐步后移的特征。

（1）第1开挖阶段（2017年2月—4月）

a）此阶段是自2015年10月开始开挖的收尾阶段,开挖范围见图1所示。挖除的主要为第四纪覆盖物以下的较完整的碎裂岩体。开挖方式为爆破开挖,并由Q3向Q5逐步推进。同时,4月中旬该区域遭受突发暴雨,月累积降雨量达82.8 mm,主要集中在4月8日—10日,单日最大降雨量25 mm。

在两者作用下,前缘Q5（C1～C8）的月位移速率达到8.12～198.83 mm/月；Q4（C10～C15）的月位移速率达到8.9～94.91 mm/月；Q3（C16～C20）的月位移速率达到8.07～46.78 mm/月,详见图5。鉴于地表裂缝大量发育,开挖作业暂时停止,并调整开挖方案,取消爆破施工。

b）5月13日,前缘Q5发生次级滑坡,详见2.1节所阐述。6月份,大礼溪滑坡的变形明显趋缓,前缘Q5（C2、C8）的月位移速率为5.83～10.65 mm/月；Q4（C9～C15）的月位移速率达到18.02～36.16 mm/月；Q3（C16～C20）的月位移速率为6.96～18.91 mm/月。这期间的变形主要受降雨作用影响（见图5所示红色矩形所圈部分）。

同时,监测显示滑坡中部也存在明显变形,自动监测点的JD01-1、C3X-1的月位移速率分别达到40.1,24.8 mm/月,详见图5。

（2）第2开挖阶段（2017年7月）

a）开挖范围如图1所示。挖除的主要为碎裂岩上覆的第四纪堆积体及局部的碎裂岩体,集中在Q3、Q4下方。同时,7月上旬该区域遭受突发暴雨,月累积降雨量达173.6 mm,主要集中在7月8—9日,单日最大降雨量58.6 mm。在两者作用下,前缘Q5的C2月位移速率达到115.93 mm/月；Q4（C9～C15）的月位移速率达到52.84～166.05 mm/月；此次开挖,Q3区域涉及的较小,C16～C20的月位移速率达到1.37～23.79 mm/月。自动监测点JD01-1、C3X-1的月位移速率分别达到61.8,29.1 mm/月。

b）8月份,开挖再次停止,但在降雨作用及坡体应力调整的影响,变形持续发展。前缘Q5的C2月位移速率达到44.99 mm/月；Q4（C9～C15）的月位移速率达到43.68～105.82 mm/月。自动监测点的JD01-1、C3X-1月位移速率分别达到50.3,34.3 mm/月。

（3）第3开挖阶段（2017年9月—10月）

a）开挖范围如图1所示。挖除的是Q3、Q4区域的第四纪堆积体和下部的局部碎裂岩体,此阶段是开挖量最大。同时,9月底至10月初区域遭遇长时间的持续降雨,月累积分别达108.8,93.4 mm,主要集中在9月26日—10月5日,单日最大降雨量45.6 mm。

在两者作用下,Q4（C9～C15）的月位移速率达到18.89～118.45 mm/月；Q3（C16～C20）的月位移速率达到9.08～33.07 mm/月。滑坡中部的自动监测点JD01-1、C3X-1于9月、10月的月位移速率分别28～116.4,25.1～243.1 mm/月。滑坡后部的自动监测点D1～D4的月位移速率达到75.4～194.1 mm/月。

b）11月之后,整体开挖工作结束,同时降雨量大幅减少,除C9监测点依然存在103.35 mm/月的变形外,基本无明显新增变形。C9由于临近开挖线及附近沟谷,易受其他工程活动的扰动。

综合对比第1至第3开挖阶段的变形监测数据可知,开挖和降雨是大礼溪滑坡变形的主要因素。同时,爆破施工、坡脚向坡顶开挖以及支护不及时对变形有一定的放大效应。

3. 古滑坡复活变形机制

3.1 古滑坡成因

由区域出露地层可知,大礼溪滑坡所在区域为典型的含软层中—陡倾顺层结构斜坡,在地貌条件、坡体结构、岩性及其组合等因素作用下,于地质历史时期形成大型古滑坡,形成模式为“滑移–弯曲”式。

图6（a）～（d）揭示了古滑坡的形成过程。在大礼溪滑坡复活之前。滑坡处于切出面贯通,滑坡形成之一阶段之后,并在外营力地质作用改造下逐渐形成新的应力平衡,形成如今的地形地貌特征。处于基本稳定—稳定状态。目前大礼溪滑坡存在的变形,是在开挖之后,坡体在应力调整的过程中,引起的复活变形,并受降雨的影响。

图 6 大礼溪古滑坡形成过程示意图

Figure 6. Formation process of Dalixi ancient landslide

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3.2 古滑坡变形复活机制分析

为了进一步厘清开挖与降雨对大礼溪滑坡复活变形的影响,明确开挖与降雨的主次关系,采用Geo-Studio软件,对开挖作用及降雨作用下大礼溪滑坡位移、稳定状态特征进行数值模拟分析。

（1）模拟模型

选择1—1'剖面建立滑坡的数值模拟计算模型,模型长1037 m,高406 m,见图7。模型物理参数见表2（参数根据补充勘察室内试验获取）。模拟实际开挖（第1开挖阶段—第3开挖阶段）至结束过程中,滑坡变形、稳定性的演变特征。

图 7 大礼溪滑坡数值模拟模型

Figure 7. Numerical model for Dalixi landslide

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表 2 大礼溪滑坡物理力学参数

Table 2. Physical and mechanical parameters of Dalixi landslide

材料	重度/(kN·m^-3)	黏聚力c/kPa		内摩擦角φ/(°)		泊松比
材料	重度/(kN·m^-3)	模拟	室内试验	模拟	室内试验	泊松比
滑体	24.5	31.5	33.0	21.0	21.0	0.30
滑带	22.0	23.0	23.6	16.6	17.0	0.35
滑床	25.0	—	—	—	—	—

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模拟工况共选取开挖+实际降雨、实际降雨、开挖3种,并与实际监测情况做对比分析。

（2）模拟结果

图8提取的是开挖+实际降雨工况下,滑坡前缘不同深度的变形特征,可见位移均呈条带状分布,越接近坡表其位移量越大。根据对应的开挖阶段来看,第3开挖阶段的位移变化量明显大于第2开挖阶段和第1开挖阶段,这与图5显示的实际监测结果基本一致。

图 8 开挖+实际降雨工况下滑坡前缘深部位移特征

Figure 8. Displacements of deep part at leading edge under excavation and rainfall

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图9显示的是模型上选取的前缘、中部、后缘在开挖+实际降雨工况下的位移变化规律。累计位移分别为751,525,200 mm。在开挖和降雨作用下滑坡变形变现为前缘>中部>后缘。值得注意的是,在第1开挖阶段,滑坡中部变形似乎大于前部,这是由于中部变形额外受地形控制（见图2）,这也与第1开挖阶段中部监测位移略大于前部相对应（详见2.3小节）。

图 9 开挖+实际降雨工况下各观察点累积位移及稳定性系数

Figure 9. Accumulated displacement and stability coefficients at

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同时,图9显示,在持续的开挖和降雨作用下,滑坡的稳定系数持续降低,由未开挖时的1.20降至开挖完成后的1.08。从滑坡前缘、滑坡中部和滑坡后缘的变形量来看,变形从前缘、中部至后缘依次减小,变形具有从前缘向后部渐进后退发育的特征与监测信息与地表裂缝的发育特征基本吻合。

图10显示,开挖+实际降雨工况下滑坡的前缘、中部、后缘的累计位移（751,525,200 mm）与1—1'剖面附近的C9、JD01-1、D3监测点累积位移（996.78,368.9,84.9 mm）,具有近似的变形规律。

图 10 不同工况下模拟变形对比图

Figure 10. Displacements of numerical simulation under different conditions

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对比开挖+实际降雨、开挖以及实际降雨3种工况,发现开挖+实际降雨工况下滑坡的前缘、中部、后缘的累积位移均大于开挖以及实际降雨工况,但是开挖+实际降雨工况下的前缘、后缘累计位移比开挖工况下大100 mm左右,而中部则相对较小,约大30 mm,这说明中部的变形在地形的控制下,对开挖的敏感度要远高于降雨。而在没有开挖,仅有降雨的情况下,滑坡的前缘、中部、后缘的累积位移仅为15,75,80 mm。这说明开挖在大礼溪滑坡的变形发育中起主导作用,且早期的变形（Q3区域的地表裂缝T1～T9）也为开挖引起,而降雨对滑坡变形主要起激发强化的增幅作用。

结合以上分析可知,大礼溪滑坡原处于基本稳定—稳定状态,在开挖的作用下,稳定性逐渐降低,坡体在应力调整的过程中,变形持续发展,地表裂缝发育,并受降雨影响。因此,开挖作用是大礼溪滑坡变形复活的主要因素和诱发因素,降雨为激发因素,两者共同作用促使变形持续发展。

4. 结论

（1）三峡库区兴山县范围内的含软层中—陡倾顺层岩质地区,存在较多“滑移—弯曲”式古滑坡,大礼溪滑坡尤为典型。

（2）大礼溪滑坡的地表裂缝发育与开挖过程密切相关,前期集中于临近最早开挖区域的前缘Q3附近,并沿着开挖方向逐渐在前缘Q4、Q5出现,最终在前缘Q5附近演化出次级滑坡,与此同时,纵向上变形逐渐向中后部推进,表现出渐进后退的发育特征。

（3）开挖作用是滑坡变形复活的主要因素和诱发因素,降雨为激发因素,两者共同作用促使变形持续发展。同时,爆破施工、坡脚向坡顶开挖以及支护不及时对变形有一定的放大效应。

图 1 正斜桩模型试验布置示意图

Figure 1. Sketch of model test arrangement

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图 2 模型桩横、纵向剖面图

Figure 2. Transverse and longitudinal profiles of model pile

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图 3 斜桩荷载–位移曲线

Figure 3. Load-displacement curves of batter piles

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图 4 斜桩2D深度处的桩侧土抗力及横向位移

Figure 4. p–y curves of batter piles at two pile diameter depth

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图 5 上拔荷载作用下斜桩初始地基反力模量沿深度分布

Figure 5. Distribution of subgrade modulus along pile depth under uplift loads

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图 6 $ζ$ $ζ$ 随上拔荷载的变化

Figure 6. Variation of $ζ$ $ζ$ with uplift loads

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图 7 上拔荷载对斜桩 $p_{ub}$ $p_{ub}$ 的影响

Figure 7. Influences of uplift loads on $p_{ub}$ $p_{ub}$ of batter piles

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图 8 上拔荷载对 $ϕ$ $ϕ$ 的影响

Figure 8. Influences of uplift loads on $ϕ$ $ϕ$

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图 9 $ϕ$ $ϕ$ 随上拔荷载的变化

Figure 9. Variation of $ϕ$ $ϕ$ with uplift loads

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图 10 计算模型

Figure 10. Analysis model

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图 11 文中方法计算结果与模型试验结果对比

Figure 11. Comparison between calculated and model test results

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图 12 上拔荷载对水平受荷斜桩桩身响应的影响

Figure 12. Influences of uplift loads on response of laterally loaded batter piles

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表 1 砂土参数

Table 1 Parameters of sandy soil

最小孔隙比	最大孔隙比	不均匀系数C_u	曲率系数C_c	相对密实度/%	最大干密度/(g·cm^-3)	内摩擦角/(°)
0.334	0.736	6.374	1.028	64	1.796	41.3

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表 2 试验方案

Table 2 Test programs

桩身倾角α/(°)	桩径D/mm	桩长L/mm	上拔荷载N/N	长径比L/ D	桩类划分（直桩为例）
0	40	1200	0	30	T=0.028mL>4T弹性长桩
±15	40	1200	35
±15	40	1200	70
±15	40	1200	140
±15	40	1200	210
注： $T = \sqrt[5]{E I / (m b)}$ $T = \sqrt[5]{E I / (m b)}$ 为桩的相对刚度特征值,参考规范^[23]。

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表 3 p–y曲线中参数

Table 3 Parameters of p–y curve

上拔荷载	ζ	ψ	$ϕ$ $ϕ$	λ
0.0P_u	1.00	1	1.00	14
0.4P_u	1.13		1.07
0.6P_u	1.19		1.11
0.8P_u	1.25		1.17

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表 4 土层参数

Table 4 Parameters of soil

土层名称	层厚/m	天然密度/(g·cm^-3)	压缩模量/MPa	不排水抗剪强度/MPa	内摩擦角/(°)	地基反力模量比例系数 $η_{h}$ $η_{h}$ /(MN·m^-3)
淤泥质粉质黏土	3.2	1.62	2.0~2.5	5	—	3.6~5.4
粉质砂土	7.6	1.90	3.0~3.5	35	—	10.8~13.2
粉砂	31.1	2.05	8.5~9.5	—	30	26.4~28.8

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