顺层岩质边坡让压型抗滑桩预加固性能研究

ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒｅｎｍｉｎｚｈｕｊｉａｎｇ．ｃｎ
ＤＯＩ：１０ ３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １００１ ９２３５ ２０２３ ０９ ０１０
第４４卷第９期人民珠江　２０２３年９月　ＰＥＡＲＬＲＩＶＥＲ
基金项目：重庆市建设科技计划项目（城科字２０２２第８－１２号）；重庆市研究生联合培养基地建设项目资助（ＪＤＬＨＰＹＪＤ２０１８００１）收稿日期：２０２３－０２－０５
作者简介：丁伟（１９９６—），男，硕士研究生，研究方向为岩土工程。

Ｅ－ｍａｉｌ：１０７０２２４４５７＠ｑｑ．ｃｏｍ
通信作者：王俊杰（１９７３—），男，博士，教授，主要从事材料科学与工程、土木工程等方面的研究和教学工作。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｊｕｎｊｉｅ＠ｃｑｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
丁伟，王俊杰，邱珍锋．顺层岩质边坡让压型抗滑桩预加固性能研究［Ｊ］．人民珠江，２０２３，４４（９）：７９－８７．
顺层岩质边坡让压型抗滑桩预加固性能研究
丁　伟１，王俊杰２
，邱珍锋１
（１．重庆交通大学河海学院，重庆　４０００７４；２．重庆交通大学材料科学与工程学院，重庆　４０００７４）
摘要：让压型抗滑桩是针对顺层岩质边坡研发的预加固结构，为了探究其预加固性能，首先分析了让压型抗滑桩
预加固机理，其次以变形和应力作为参考指标，采用了物理模型试验结合数值仿真的方式对让压型抗滑桩与传统抗滑桩进行对比，最后探究了让压层厚度、锚固段长度、让压层弹性模量对让压桩加固效果的影响。

结果表明：①边坡预加固结构让压型抗滑桩是通过让压层的设置诱发潜在滑体产生微弱变形，发挥岩层层面间抗剪强度的有利作用，改善桩身位移和应力状态；②让压型抗滑桩支护时岩层下滑的位移明显增大，而作用在桩身的侧向压力相较于普通抗滑桩有所降低，较好地提升抗滑桩的抗滑效果；③让压桩预加固效果随锚固段长度的增大呈现逐渐变优的趋势，而随让压层厚度、让压层弹性模量的增大呈现先变优后变差的趋势。

关键词：顺层岩质边坡；让压型抗滑桩；预加固性能；模型试验；数值仿真；影响因素中图分类号：ＴＵ４７３．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１ ９２３５（２０２３）０９ ００７９ ０９
Ｐｒｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＹｉｅｌｄｉｎｇＡｎｔｉ ｓｌｉｄｅＰｉｌｅｓｆｏｒＢｅｄｄｉｎｇＲｏｃｋＳｌｏｐｅ
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１牗１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＲｉｖｅｒａｎｄＯｃｅａｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ牞ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ牞Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００７４牞Ｃｈｉｎａ牷２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ牞ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ牞Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００７４牞Ｃｈｉｎａ牘
Ａｂｓｔｒａｃｔ牶Ｙｉｅｌｄｉｎｇａｎｔｉ ｓｌｉｄｅｐｉｌｅｉｓａｐｒｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｆｏｒｂｅｄｄｉｎｇｒｏｃｋｓｌｏｐｅｓ．Ｔｏｅｘｐｌｏｒｅｉｔｓｐｒｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ牞ｆｉｒｓｔｌｙ牞ｉｔｓｐｒｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ牞ｂｙｅｍｐｌｏｙｉｎｇｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｓｔｒｅｓｓａｓｒｅｆｅｒｅｎｃｅｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ牞ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｄｏｐｔｓａｐｈｙｓｉｃａｌｍｏｄｅｌｔｅｓｔｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｔｏｃｏｍｐａｒｅｙｉｅｌｄｉｎｇａｎｔｉ ｓｌｉｄｅｐｉｌｅｓｗｉｔｈｏｒｄｉｎａｒｙａｎｔｉ ｓｌｉｄｅｐｉｌｅｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ牞ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｙｉｅｌｄｉｎｇｌａｙｅｒｔｈｉｃｋｎｅｓｓ牞ａｎｃｈｏｒｉｎｇｓｅｃｔｉｏｎｌｅｎｇｔｈ牞ａｎｄｙｉｅｌｄｉｎｇｌａｙｅｒｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓｏｎｔｈｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｅｆｆｅｃｔｏｆｙｉｅｌｄｉｎｇａｎｔｉ ｓｌｉｄｅｐｉｌｅｓａｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓａｒｅａｓｆｏｌｌｏｗｓ．①Ｔｈｅｐｒｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔａｎｄｙｉｅｌｄｉｎｇａｎｔｉ ｓｌｉｄｅｐｉｌｅｓｆｏｒｓｌｏｐｅｓｃａｎｉｎｄｕｃｅｗｅａｋｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｐｏｔｅｎｔｉａｌｓｌｉｄｉｎｇｍａｓｓｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｙｉｅｌｄｉｎｇｌａｙｅｒｓｅｔｔｉｎｇ牞ｅｘｅｒｔｔｈｅｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｅｆｆｅｃｔｏｆｓｈｅａｒｓｔｒｅｎｇｔｈｂｅｔｗｅｅｎｌａｙｅｒｓｏｆｒｏｃｋｓｔｒａｔａ牞ａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔａｎｄｓｔｒｅｓｓｓｔａｔｅｏｆｔｈｅｐｉｌｅｂｏｄｉｅｓ．②Ｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｒｏｃｋｓｔｒａｔｕｍｓｌｉｄｉｎｇｄｕｒｉｎｇｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔｏｆｙｉｅｌｄｉｎｇａｎｔｉ ｓｌｉｄｅｐｉｌｅｓｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄ牞ａｎｄｔｈｅｌａｔｅｒａｌｐｒｅｓｓｕｒｅａｃｔｉｎｇｏｎｔｈｅｐｉｌｅｂｏｄｉｅｓｉｓｓｍａｌｌｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｏｒｄｉｎａｒｙａｎｔｉ ｓｌｉｄｅｐｉｌｅｓｔｏｂｅｔｔｅｒｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅａｎｔｉ ｓｌｉｄｅｅｆｆｅｃｔｏｆａｎｔｉ ｓｌｉｄｅｐｉｌｅｓ．③Ｔｈｅｐｒｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｙｉｅｌｄｉｎｇａｎｔｉ ｓｌｉｄｅｐｉｌｅｓｔｅｎｄｓｔｏｇｒａｄｕａｌｌｙｉｍｐｒｏｖｅｗｉｔｈｔｈｅｒｉｓｉｎｇｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅａｎｃｈｏｒｓｅｃｔｉｏｎ牞ｗｈｉｌｅｔｈｅｙｉｅｌｄｉｎｇｌａｙｅｒｔｈｉｃｋｎｅｓｓａｎｄｔｈｅｅｌａｓｔｉｃｍｏｄｕｌｕｓｏｆｔｈｅｙｉｅｌｄｉｎｇｌａｙｅｒｉｎｃｒｅａｓｅｗｉｔｈａｔｒｅｎｄｏｆｆｉｒｓｔｂｅｃｏｍｉｎｇｂｅｔｔｅｒａｎｄｔｈｅｎｂｅｃｏｍｉｎｇｗｏｒｓｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ牶ｂｅｄｄｉｎｇｒｏｃｋｓｌｏｐｅ牷ｙｉｅｌｄｉｎｇａｎｔｉ ｓｌｉｄｅｐｉｌｅ牷ｐｒｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ牷ｍｏｄｅｌｔｅｓｔ牷ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ牷ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒ
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人民珠江　２０２３年第９期
顺层岩质边坡是指岩层层面倾向与坡面朝向相同或基本相同的边坡［１］，在中国尤其是西南地区广泛分布，其内部常常含有软弱结构面或者软弱夹层，当受到外界扰动，岩体就会在重力作用下沿着潜在滑面向下滑移，发生失稳破坏。

目前，众多学者对顺层岩质边坡的加固方式进行了探讨［２－７］。

长期以来，抗滑桩作为一种传统的支挡抗滑结构，由于其抗滑能力强、应用范围广、施工简单、能够核实地质条件等特点，在滑坡和边坡治理中得到了广泛应用，并取得了较好的成效［８－１０］。

但在顺层岩质边坡中，普通抗滑桩桩身刚度较大，边坡土体作用于桩身时允许的侧向变形较小，这使得普通抗滑桩在设计计算时常常忽略了加固坡体变形的情况，同时也不考虑潜在滑体岩层层面之间抗剪强度的有利作用，因此作用在普通抗滑桩桩身的侧向压力要大于允许产生一定量变形时的侧向压力，这将会采取加大抗滑桩结构尺寸的措施来加固坡体，增加工程投资。

而顺层岩质边坡预加固结构让压型抗滑桩允许滑面以上的坡体产生一定量的顺坡向位移，发挥岩层层面之间抗剪强度的有利作用，有效地降低作用在桩身的侧向压力。

目前，中国的学者已经开始对让压型抗滑桩展开了研究，例如，刘云飞［１１］开展了让压层抗滑桩的模型试验，探究抗滑桩加固的力学特性和让压型抗滑桩的加固效果，试验发现，让压层能够允许滑面以上的岩体发生一定量的顺坡向剪切位移，采用让压型抗滑桩进行支护时，潜在滑体下滑的位移增大，而作用在桩身的侧向压应力较普通抗滑桩的小；杨皓然［１２］以典型的缓倾顺层红层软岩边坡为例，采用了数值仿真的方式对让压型抗滑桩与普通抗滑桩的加固性能进行对比研究，结果显示，让压型抗滑桩支护时边坡稳定性系数有了明显提高，桩顶位移相较于普通抗滑桩略大。

基于以上研究发现，前人仅对让压型抗滑桩预加固效果开展了相应的物理模型试验以及数值模拟，并未对让压型抗滑桩的预加固机理进行详细的阐述，同时也未对让压层厚度、让压层弹性模量、锚固段长度等因素对让压型抗滑桩预加固性能的影响进行研究。

因此本文采用了物理模型试验和数值模拟相结合的方式对顺层岩质边坡预加固结构让压型抗滑桩预加固性能进行研究，并探讨其影响因素，为今后的让压型抗滑桩提供设计参考。

１　顺层岩质边坡让压型抗滑桩预加固机理分析
图１所示，在实际中，边坡沿着滑动面发生失稳破坏基本上都是应变软化材料强度从峰值强度向残余强度转化的过程，在到达峰值强度之前，边坡处于相对稳定的状态。

普通抗滑桩在设计计算时，潜在滑体产生的抗滑力是由抗滑桩桩身承担，岩层下滑的位移在ａ点时位移附近，剪切力发挥较小，这使得普通抗滑桩设计计算时常常忽略了加固坡体变形的情况，同时也不考虑潜在滑体岩层层面之间的抗剪强度的有利作用，因此作用在普通抗滑桩桩身的侧向压力要大于允许产生一定量变形时的侧向压力；而如果能够允许潜在滑体产生一定量的剪切位移，使得ｕ＝ｕ
ｆ
，那么潜在滑面岩层层面间的抗剪能力将得到充分发挥，此时作用在桩身的侧向压力将小于
普通抗滑桩。

图１　应变软化应力变形关系曲线［１３］
为了让边坡在抗滑桩施工之前产生一定量的位移，常规的施工过程［１１］是：①切坡开挖部分坡体用以诱发预加固坡体产生一定变形；②施工抗滑桩；③开挖剩余的部分。

就施工过程而言，由于少部分切坡开挖是在实施抗滑桩之前进行的，因此不能将其视为真正的预加固技术。

此外，分为２个阶段对边坡进行开挖，不仅不便于施工组织，还提高了施工成本。

边坡预加固结构让压型抗滑桩由嵌固段、悬臂
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段、让压层组成，嵌固段位于潜在滑面以下的稳定岩体中，悬臂段位于潜在滑面以上，让压层则位于悬臂段上，与预加固坡体相接触，见图２。

ａ）
轴侧
ｂ）
纵剖面
ｃ）１－１横截面
ｄ）２－２横截面
图２　让压型抗滑桩结构示意［
１４］
让压层是布置在桩身以及潜在滑体之间的由低弹性模量材料制成的结构，其形状可采用矩形，其作用是能够允许潜在滑面以上潜在滑体产生微弱的变形，此时不再需要通过切坡开挖部分坡体的方法来诱发预加固坡体产生一定变形，因此对边坡的开挖施工不再分为２个阶段进行，
仅需要在让压型抗滑桩施工结束后进行开挖，进而真正实现了边坡预加固，同时让压层还可以起到缓冲作用，减小潜在滑体对桩身产生的冲击力。

让压层材料的选择多样，具体可根据实际工程而定，例如可采用ＥＰＳ（聚苯乙烯泡沫），这种材料具有较高的抗压强度和良好的塑
性变形能力，在工程中得到了广泛应用［
１５－１８］。

２　顺层岩质边坡让压型抗滑桩承载性能试验
研究
２．１　试验模型
模型试验使用的模型槽尺寸为１０００ｍｍ×２００ｍｍ×１０００ｍｍ，见图３ａ。

模型箱骨架采用角钢焊接而成。

桩体采用木板制成，其尺寸为２５ｍｍ×２０ｍｍ×１６０ｍｍ，布置在预留的桩孔中。

基岩则采用砖石砌成，倾斜角度为２０°。

上部岩层由砂、水泥和石膏按照模具进行预制，并在岩层靠近桩身的一
侧预留孔槽放置土压力盒，让压层则采用厚为２ｍｍ的海绵橡胶材料制成，布置在桩身靠近上部岩层一侧，试验的具体布置形式见图３ｂ。

本实验设置普通抗滑桩支护顺层岩质边坡和让压型抗滑桩支护顺层岩质边坡２种工况，以此来研究让压型抗滑桩的预
加固性能。

ａ）
试验模型箱实物
ｂ）模型布置
图３　模型试验概况
１
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２．２　试验材料以及设备
岩层以砂子为骨料，石膏为主要胶结材料，水泥为辅助胶结材料，其砂、水泥、石膏、水配比为１０∶５∶２∶５，经过拌合而成的岩层相似材料能够较好地模拟岩层的力学特性，并通过微机电液伺服压力试验机，见图４
ａ，测得弹性模量为３３１．６７ＭＰａ，单轴抗压强度为１．９９ＭＰａ，重度为１７．４２８ｋＮ／ｍ３。

基岩
物理力学性质较为稳定，在本试验中没有针对基岩的模型材料进行配比试验，滑床用砖石砌成，表面用水泥砂浆抹平，掺和石膏，构筑成坚固、光滑并且透水性差的表面，并在基岩预留桩孔，桩孔大小与桩截
面尺寸一致。

软弱夹层参照袁智洪的经验［
１９］
，采用黏土、滑石粉和混合砂按０．５２∶０．１５∶０．３７的比例制成，并保持含水率为１９％，由于配置而成的软弱夹层相似材料一段时间后会发生凝固，影响试验的进行，因此为了确保试验条件一致，每次试验时均现场进行配比，控制实验室内的室温以及湿度，保持每次试验的室温以及湿度一致，并在相同的时间段内完成每一组试验，利用ＤＺ－４型四联直剪仪，见图４ｂ，进行软弱夹层相似材料的抗剪特性研究试验，经测定其内摩擦角为１
６．２５°，黏聚力为０．８５ｋＰａ。

普通抗滑桩选择木板加工制成，见图５ａ，让压层则采用厚度为２ｍ
ｍ的海绵橡胶制成，其弹性模量为２０．６ｋＰａ，让压型抗滑桩则在普通抗滑桩基础上将海绵橡胶黏贴安装在抗滑桩悬臂段，具体见图５ｂ。

ａ）
微机电液伺服压力试验机
ｂ）ＤＺ－４型四联直剪仪
图４　
试验仪器
ａ）
普通抗滑桩
ｂ）让压型抗滑桩图５　桩相似材料
试验监测设备采用ＤＭＴＹ ５０ｋＰａ型应变式微型土压力盒，其作用是对桩身的侧向压力进行监测。

与应变式微型土压力盒对接的数据采集系统采用的是ＤＨ ３８２１静态应变测试仪，首先将土压力盒与测试仪用全桥的方式连接起来，并通过网络连接与电脑相连，然后对其参数进行修正，最后通过采集系统记录数据。

测量岩层下滑位移的装置则采用百分表，其工作原理是将被测尺寸引起的测杆微小直线移动，经过齿轮传动放大，变为指针在刻度盘上的转动，从而读出被测尺寸的大小。

２．３　试验步骤
步骤一　安装仪器。

在岩层坡脚部位用胶水黏贴一小木块，其倾斜角度与岩层的坡脚一致，并在其下方用支架将位移计固定，支架的下方放置铁块，并
与支架上的磁铁紧紧吸住，最后调整位移计的方位，使之与岩层倾角一致；土压力盒则是放置在上部岩层预留的孔中，与数据采集仪相连接，其次将电脑与
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数据采集仪则通过网络接口方式进行连接，并对ＤＨＤＡＳ动态信号采集系统的参数进行设置，最后记录每个阶段土压力随时间的变化，将数据文件并保存至电脑。

步骤二　边坡初始状态。

待边坡模型搭建好后，将现场制作的软弱夹层相似材料均匀地铺设在基岩上方，厚度为１ｃｍ，然后放置预制的岩层，并静止数分钟，待边坡处于稳定时开始下一步。

步骤三　边坡预加固。

待上述步骤完成，将桩插入预留的桩孔中，观察岩层的变动情况，并开始记录数据，同时观察采集系统的应力变化情况。

步骤四　开挖边坡。

一段时间后将下部岩层缓慢地开挖，观察数据变动情况，待数据稳定后，停止采样，最后对数据进行整理分析（图６）。

ａ）
安装仪器
ｂ）
边坡初始状态
ｃ）
边坡预加固
ｄ）开挖边坡
图６　模型试验步骤
２．４　试验结果分析
由图３ｂ中位移监测点的数据来看，边坡在开挖之前，岩层位移变化幅度很小（图７）。

普通桩加固时，边坡开挖后，岩层下滑位移迅速增大，在达到０．１４６ｍｍ时趋于稳定。

而让压型抗滑桩支护时，岩层下滑位移在１．３６ｍｍ时趋于稳定，相较于普通抗滑桩明显增大，且下滑的位移达到最大时所需时间也明显增多。

这是因为让压型抗滑桩悬臂段桩身设置了一层２ｍ
ｍ厚的由低弹性模量制成的让压层，
能够允许岩层下滑一定的顺坡向位移。

图７　位移变化曲线
由图３ｂ中土压力盒监测数据显示，边坡在开挖之前，岩层作用在２种抗滑桩桩身的侧向压应力均较低，在边坡开挖后，侧向压应力值均呈现不同程度增大的趋势（图８）。

普通抗滑桩支护时，开挖后，侧向压应力值从０
．４５ｋＰａ增大至１４．４７ｋＰａ，并在１４．４７ｋＰａ附近产生微弱的波动后趋于稳定。

当采用让压型抗滑桩时，侧向压应力值增长至１２．７５ｋＰａ
后趋于稳定，侧向压应力值增长的幅度和速率均较
３
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普通抗滑桩有所降低。

这是由于让压层的存在使得坡体发生一定量的变形，发挥了岩层层面之间的抗剪强度的有利作用，有效地降低了作用在桩身的侧
向压力。

图８　应力变化曲线
图９为２种抗滑桩支护时，作用在桩身上的水平荷载随着坡顶位移的增加变化趋势曲线。

从图中可以看出：普通支护时，位移的变化很小，桩身水平荷载随位移变化增长速率较大；而让压型抗滑桩支护时，随着坡顶位移的增大，桩身水平荷载增长速率
较缓。

图９　荷载位移曲线
３　基于物理模型试验的数值模拟
３．１　有限元计算模型
基于上述试验模型尺寸和各材料物理力学参数，采用ＭＩＤＡＳＧＴＳＮＸ边坡有限元软件建立顺层岩质边坡让压桩支护三维有限元模型，网格划分见图１０。

图１０　边坡有限元网格
为减小边界条件和模型尺寸对数值模拟结果的干扰，对模型下边界以及侧向进行约束，上部为自由边界，岩体和软弱夹层均采用Ｍｏｈｒ Ｃｏｕｌｏｍｂ模型，并在让压层与岩层、让压层与桩身锚固段、让压层与软弱夹层之间设置无质量、无厚度的Ｇｏｏｄｍａｎ接触单元，单元属性采用的是Ｍｏｈｒ Ｃｏｕｌｏｍｂ摩擦模型，
考虑到抗滑桩、让压层在工作状态下不发生大变形而破坏，抗滑桩、让压层均视为弹性材料进行模拟，边坡初始应力场为自重应力场，让压层共６４个单元，边坡模型总计３２９１８个单元，主要模拟工况为普通抗滑桩支挡顺层岩质边坡、让压型抗滑桩支挡顺层岩质边坡。

３．２　结果对比分析
图１１为边坡总位移分布云图，由上述数值模拟结果可知，当采用普通抗滑桩支护时，桩身位移与岩层下滑的位移接近，而采用让压桩支护时，让压层最大位移量为１
．２１ｍｍ，岩层下滑的位移与让压层的位移比较接近，而桩身的位移很小，将边坡岩层下滑位移最大值列入表１，与室内模型试验的结果进行对比，可以看出数值模拟与室内物理模型试验监测得到的岩层下滑总位移最大值基本一致，其误差在
允许的范围内。

ａ）普通抗滑桩
图１１　边坡总位移分布云图
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ｂ）让压型抗滑桩
续图１１　边坡总位移分布云图表１
　岩层下滑总位移最大值对比单位：ｍｍ
项目普通型抗滑桩
让压型抗滑桩
模型试验０．１４６１．３６０数值模拟
０．１５２
１．４５３
图１２为２种桩身水平位移对比曲线，由图可知，
２种抗滑桩支护时，桩身位移的变化趋势几乎一致，普通抗滑桩桩身位移略小于让压型抗滑桩。

图１３为２种桩身压应力对比曲线，可以看出，让压型抗滑桩桩身压应力小于普通抗滑桩，且在桩高为８ｃｍ附近时，
差异达到最大。

图１２　
桩身水平位移对比曲线
图１３　桩身压应力对比曲线
４　顺层岩质边坡让压型抗滑桩影响因素研究
４．１　有限元计算模型
为了对让压型抗滑桩的影响因素进行研究，以三峡库区秭归县某顺层岩石边坡为例，选取一断面进行简化，边坡高度为３２ｍ，宽度为４５ｍ，顶部宽度为１
９ｍ，岩层厚度为１ｍ，倾角为２４°，软弱夹层厚０．２ｍ，开挖点高度为１６．５ｍ，开挖宽度为８．５ｍ，让压桩悬臂段为８ｍ，锚固段为４ｍ，桩的截面宽度为１ｍ，锚固段４ｍ，悬臂段８ｍ，让压层设置在悬臂段靠近岩层一侧，厚度为０．０２ｍ，其边坡有限元网格见图１４。

各项材料物理力学参数见表２。

图１４　边坡有限元网格
表２　材料物理力学参数
材料弹性模量／ＭＰａ泊松比容重／（ｋＮ·ｍ－３）
黏聚力／ｋＰａ
摩擦角／（°）
上部岩体１４４０．０００．２１２５．９８３０２０基岩１７０００．０００．２７２６．５１２００３０抗滑桩８００００．０００．２０２５．００——让压层２．４００．０７０．１５——软弱夹层
６．４５
０．２５
１７．５０
１０
１５
５
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４．２　让压层厚度对让压桩加固效果的影响
为研究让压层厚度对让压桩加固效果的影响，分别设置让压层厚度与桩身总厚度之比为０、１／５０、２／５０、３／５０、４／５０，计算在不同比值条件下的让压桩桩顶水平位移、桩身压应力最大值，见图１５。

图１５　不同让压层厚度加固效果曲线
从图１５可以看出，让压层厚度与桩身总厚度之比在０～１／５０时，应力缓慢地减小，并在比值为１／５０时取得最优值；当超过最优值后，应力开始增大，并在比值超过３／５０之后，其桩身应力将超过普通抗滑桩。

这是由于随着让压层厚度的增大，潜在滑体下滑的位移增大，其自身的抗剪强度发挥较大，有效地降低了作用在桩身的侧向压应力，使得桩身应力逐渐减小；而潜在滑体下滑的位移过大时，超过了岩层层面达到最大抗剪强度时所对应的位移值，岩层层面间的抗剪强度就会失效，同时由于岩层下滑位移增大后对桩身产生的冲击力也会增大，桩身所承受的力增大，造成桩身的应力增大。

而从位移曲线变化趋势上可以看出，桩顶水平位移均呈增长状态，这是因为随着让压层厚度增加，悬臂段的厚度在减小，桩身刚度减小，导致桩身位移增加。

４．３　锚固段长度对让压桩加固效果的影响
为研究锚固段长度对让压桩加固效果的影响，分别设置锚固段长度与悬臂段长度比值为３．５／８、４．０／８、４．５／８、５．０／８、５．５／８，计算在不同锚固段长度条件下的让压桩桩顶水平位移、桩身最小主应力绝对值最大值，见图１
６。

图１６　不同锚固段长度加固效果曲线
从图１６可以看出：当锚固段长度与悬臂段长度比值范围在３．５／８～４．５／８时，应力与位移降低的幅度最为显著；当比值超过４．５／８以后，桩身应力以及位移降低幅度明显减缓。

原因是锚固段所提供的锚
固力与锚固段长度并不是成正相关，在达到最优锚固段之前，锚固段越长，其提供的锚固力也就越大，当超过最优锚固段时，所提供的锚固力不再随着锚固段的增大而变化。

４．４　让压层材料弹性模量对让压桩加固效果的影响
为研究让压层弹性模量对让压桩加固效果的影响，分别设置让压层弹性模量与桩身弹性模量比值
为０．３×１０－４、０．６×１０－４、０．９×１０－４、１．２×１０－４
、１．５×１０－４、１．８×１０－４、２．１×１０－４、２．４×１０－４、２．７×１０－４，计算在不同弹性模量条件下的让压桩桩
顶水平位移、桩身压应力最大值，见图１７。

图１７　不同让压层弹性模量加固效果曲线
从图１７可以看出，让压层弹性模量与桩身弹性
模量比值范围在０
．３×１０－４～１．２×１０－４
时，随着比值增大，桩身应力以及位移均明显减小，且比值为
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人民珠江　２０２３年第９期
１．２×１０－４时，应力和位移减小至最低值；但随着比值继续增大，应力和位移均将缓慢增长。

这是由于让压层是布置在桩身以及潜在滑体之间且起到缓冲作用的结构，当弹性模量较小时，则起到的缓冲作用较小，潜在滑体对桩身产生的冲击力削弱程度较小；而当弹性模量较大时，让压层受力时压缩变形的位移较小，使得潜在滑体岩层层面之间的抗剪强度发挥较小；当让压层材料弹性模量与桩身材料弹性模量一致时，此时的加固效果与普通抗滑桩无异。

５　结论
ａ）对让压型抗滑桩预加固机理进行了分析，让压型抗滑桩是通过让压层的设置诱发预加固坡体产生一定变形，发挥岩层层面之间抗剪强度的有利作用，有利于边坡的稳定性，且边坡仅需要在让压型抗滑桩施工结束后进行开挖。

ｂ）为了验证让压型抗滑桩的优势，采用了室内物理模型试验加数值仿真的方式对让压型抗滑桩和普通抗滑桩预加固效果进行对比，从结果可知，采用让压桩支护后，潜在滑体下滑的位移量明显增加而作用在桩身的侧向压力较普通桩的小，说明让压层的设置可以有效地降低桩身荷载，从而体现了既能减小抗滑桩的结构尺寸，又能保证边坡稳定的理念。

ｃ）探讨了让压层厚度、锚固段长度、让压层弹性模量因素对让压型抗滑预加固效果的影响，从结果可知，随让压层厚度的增加，桩身应力呈现先降低后增大的趋势，而桩身位移呈现逐渐增大的趋势；随着锚固段长度的增加，桩身应力和位移均呈现逐渐降低的趋势；随让压层弹性模量的增大，桩身应力和位移均呈现先降低后增大的趋势。

ｄ）该新型抗滑桩的加固效果尚需通过大比尺模型试验、工程试验等进一步验证。

参考文献：
［１］陈全明．陡倾顺层岩质斜坡倾倒变形破坏机制的数值模拟研究［Ｄ］．成都：成都理工大学，２０１１．［２］冯君，周德培，江南，等．微型桩体系加固顺层岩质边坡的内力计算模式［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００６，２５（２）：２８４－２８８．［３］卢敦华，何忠明，林杭．弱面注浆在顺层岩质边坡加固中的效应分析［Ｊ］．工程勘察，２００７（６）：２７－３０．
［４］王秒，李海波，刘亚群，等．顺层岩质边坡预应力锚索抗震加固机制研究［Ｊ］．岩土力学，２０１３，３４（１２）：３５５５－３５６０．
［５］刘中帅．抗滑键加固渝黔高速公路顺层岩质边坡模拟研究［Ｊ］．重庆交通大学学报（自然科学版），２０１７，３６（２）：４９－５４．
［６］李安洪，周德培，冯君．顺层岩质路堑边坡破坏模式及设计对策［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００９，２８（Ｓ１）：２９１５－２９２１．
［７］刘焕存，孙凤玲，魏海涛，等．增北路顺层岩质滑坡治理工程设计与实践［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２０１３，３２（１０）：２１２２－２１２７．［８］佴磊，马丽英，冷曦晨，等．滑坡治理中的抗滑桩设计［Ｊ］．吉林大学学报（地球科学报），２００２，３２（２）：１６２－１６５．
［９］ＣＡＩＦ牞ＵＧＡＩＫ．ＲｅｓｐｏｎｓｅｏｆＦｌｅｘｉｂｌｅＰｉｌｅｓＵｎｄｅｒＬａｔｅｒａｌｌｙＬｉｎｅａｒＭｏｖｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅＳｌｉｄｉｎｇＬａｙｅｒｉｎＬａｎｄｓｌｉｄｅｓ犤Ｊ犦．ＣａｎａｄｉａｎＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＪｏｕｒｎａｌ牞２００３牞４０牗１牘牶４６－５３．
［１０］李强，贺武斌，郭昭胜．不同排列方式对群桩水平承载力的影响［Ｊ］．中国科技论文，２０２０，１５（６）：６１７－６２１．
［１１］刘云飞．基于变形的顺层边坡稳定性评价及其预加固方法研究［Ｄ］．重庆：重庆交通大学，２０１８．
［１２］杨皓然．缓倾顺层红层软岩切坡失稳机制及预控措施研究［Ｄ］．重庆：重庆交通大学，２０２１．
［１３］王培勇，刘元雪，冉仕平，等．主动减压超前支护结构关键问题分析［Ｊ］．重庆大学学报，２０１１，３４（３）：１２６－１３１．
［１４］王俊杰，赵迪，杨洋，等．让剪让压型桩锚结构及其施工方法［Ｐ］．重庆：ＣＮ１０７４８９１５７Ａ，２０１７－１２－１９．
［１５］高洪梅，刘汉龙，刘金元，等．ＥＰＳ颗粒轻质混合土的蠕变模型研究［Ｊ］．岩土力学，２０１０，３１（Ｓ２）：１９８－２０５．
［１６］孙洪利，刘元雪，叶四桥，等．超前支护桩桩后ＥＰＳ垫层优化设置的数值模拟［Ｊ］．重庆交通大学学报（自然科学报），２０１１，３０（４）：７８６－７８９．
［１７］郑俊杰，邵安迪，谢明星，等．不同填土宽度下设置ＥＰＳ垫层挡土墙试验研究［Ｊ］．岩土力学，２０２１，４２（２）：３２４－３３１．
［１８］顾安全，吕镇锋，姜峰林，等．高填土盖板涵ＥＰＳ板减荷试验及设计方法［Ｊ］．岩土工程学报，２００９，３１（１０）：１４８１－１４８６．
［１９］袁智洪．顺层古滑坡降雨及切坡诱发复活机制模型试验研究［Ｄ］．重庆：重庆交通大学，２０１８．
（责任编辑：高天扬）
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