水平荷載作用下邊坡-負(fù)載嵌巖單樁體系擬靜力試驗(yàn)研究

摘要：為研究水平荷載作用下豎向負(fù)載巖質(zhì)邊坡單樁承載特性，鑒于開(kāi)展動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)較為困難和復(fù)雜，采用擬靜力試驗(yàn)方法，以相似材料模擬巖體及樁基，施加豎向與水平荷載，開(kāi)展3組試驗(yàn)，分析不同坡度及樁巖彈性模量比下樁身彈性彎矩、樁周巖石壓力及樁頂滯回曲線的變化規(guī)律。結(jié)果表明：巖質(zhì)邊坡樁基水平承載力主要與埋深3D（D為樁徑）以上范圍內(nèi)的淺層坡體有關(guān)；下坡向巖體的破壞形式與土質(zhì)邊坡類似，經(jīng)歷了裂縫出現(xiàn)，破壞面發(fā)育、淺層坡體破壞3個(gè)階段，但上坡向巖體并未形成完整破壞面；樁基最終剪切破壞表明，在中風(fēng)化巖質(zhì)邊坡條件下，水平承載力主要由樁身強(qiáng)度控制；坡度主要影響上坡向承載力，當(dāng)坡度由15°變化為30°時(shí)，上坡向承載力提高了41.3%，下坡向承載力僅提高了0.15%，而當(dāng)樁巖彈性模量比由2.8變?yōu)?.9時(shí)，正向承載力提高了80.7%，負(fù)向承載力也提高了73.5%。

關(guān)鍵詞：邊坡嵌巖樁；水平承載特性；樁土相互作用；擬靜力試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TU473.1 """"文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A """"文章編號(hào)：2096-6717（2025）02-0089-09

Pseudo-static test of slope-single load rock-socketed pile system under horizontal load

LIU Liping¹，"LI Meng¹，"ZENG Weiming²，"LI Ruifeng¹，"LIU Lei¹

（1. School of Civil Engineering; Key Laboratory of Earthquake Resistance and Disaster Prevention for Engineering Structures， Chongqing University， Chongqing 400045， P. R. China；"2. Sichuan Academy of Construction Sciences Co. Ltd， Chengdu 610081， P. R. China）

Abstract： In order to study the bearing characteristics of single loaded rock-socketed pile under horizontal load， pseudo-static model tests considering the vertical and horizontal loadings were adopted in view of the challenge of dynamic test， in which rock and pile are simulated with similar material. The elastic bending moment， rock pressure around the pile and the hysteresis curve of the pile top are analyzed under different slopes and elastic modulus of rock. The results show that the horizontal bearing capacity of pile foundation of rock slope is mainly related to shallow slope within the range of buried depth above 3D"（D"is pile diameter） . The failure pattern of the downslope rock mass is similar with that of the soil slope， which goes through three stages： the emergence of cracks， the development of failure surface and the failure of the shallow slope body， even though the upslope rock mass has not formed a complete failure surface. Finally， the shear failure of pile foundation leads to the failure of horizontal bearing capacity， indicating that when the slope is of rock， the slope mainly affects the positive bearing capacity. When the slope angle ranges from 15° to 30°， the positive bearing capacity increases by 41.3%， while the negative bearing capacity only increases by 0.15%. The slope material strength has an impact on both positive and negative bearing capacity. The pile-rock elastic modulus ratio changes from 2.8 to 0.9， while the positive and negative bearing capacity increase by 80.7% and 73.5%， respectively.

Keywords： rock-socketed pile of slope；"horizontal bearing characteristics；"pile-soil interaction；"pseudo static test

隨著人口的增長(zhǎng)和城鎮(zhèn)化的發(fā)展，城市用地愈加緊張，山地作為常見(jiàn)地貌，也被進(jìn)一步利用，以滿足日益緊張的建設(shè)用地需求，于是出現(xiàn)大量鄰近邊坡或位于邊坡面上的建筑，即鄰坡建筑。這些鄰坡建筑通常采用樁基，以使上部結(jié)構(gòu)的荷載傳到穩(wěn)定的基巖，而由于坡體的不對(duì)稱性，位于斜坡上的樁基與坡體的相互作用效應(yīng)十分明顯。

許多學(xué)者對(duì)邊坡樁基開(kāi)展了研究。在理論計(jì)算方面，趙文等^[1]基于摩爾準(zhǔn)則和Hoek-Brow準(zhǔn)則對(duì)自然邊坡進(jìn)行了穩(wěn)定性分析，給出了斜坡橋梁樁基安全水平距離、陡坡橋梁樁基安全距離的判斷方法和計(jì)算方法。楊明輝^[2]認(rèn)為，一定深度內(nèi)，斜坡地基土體僅能提供有限抗力，在外力荷載作用下，邊坡不穩(wěn)定，應(yīng)對(duì)橋梁樁前土抗力進(jìn)行折減或忽略。胡啟軍等^[3]推導(dǎo)了樁與紅層泥巖接觸面的本構(gòu)關(guān)系。戴自航等^[4-5]采用數(shù)值模擬方法分析了抗滑樁在不同荷載下的受力情況，結(jié)合實(shí)際工程巖土屬性，測(cè)算陡坡荷載分布，對(duì)樁基位移和應(yīng)力改變量進(jìn)行了研究。針對(duì)樁基水平承載力計(jì)算方法，Chen等^[6]提出了一種基于楔平衡分析的針對(duì)無(wú)黏性土的剛性樁水平承載力計(jì)算方法。假定樁前土以楔形破壞，考慮土的正面和側(cè)剪阻力，采用雙曲線p-y曲線描述剛性樁的水平抗力，并通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。Chandaluri等^[7]和Di等^[8]針對(duì)黏性土邊坡，探究了在不同排水、樁頂不同約束條件下的樁水平承載力計(jì)算公式。在試驗(yàn)研究方面，Rathod等^[9]以坡角與埋深為自變量開(kāi)展模型試驗(yàn)，得出了當(dāng)坡度小于11.3°時(shí)坡度對(duì)樁承載力的影響可以忽略不計(jì)的結(jié)論。李彰明等^[10]結(jié)合工程實(shí)際，針對(duì)樁基位置這一影響因素，開(kāi)展了水平承載試驗(yàn)，表明試樁離邊坡坡腳越近水平承載力越大。尹平保等^[11]設(shè)計(jì)完成了不同坡度及水平荷載作用角度下斜坡橋梁基樁試驗(yàn)，得到了樁頂荷載位移曲線及樁身彎矩分布，表明水平荷載相同時(shí)，隨著坡度的增加，樁頂水平位移及樁身最大彎矩均呈非線性增大，隨水平荷載作用角度增加而呈線性減?。换鶚端綐O限承載力卻隨坡度增加而減小，隨水平荷載作用角度增加而增大。趙明華等^[12]通過(guò)模型試驗(yàn)，得到了不同坡度、荷載幅值及循環(huán)次數(shù)下斜坡單樁樁頂水平位移及彎矩分布情況，得出了樁頂水平位移的擬合計(jì)算公式。黃福云等^[13]通過(guò)低周往復(fù)試驗(yàn)，對(duì)單樁-土體系的抗震性能和相互作用機(jī)制進(jìn)行了討論。Yu等^[14]采用S-RM材料作為巖土混合體的相似材料，開(kāi)展了針對(duì)巖土混合邊坡的相關(guān)模型試驗(yàn)。采用由初始剛度和極限阻力控制的p-y曲線作為樁的水平承載力模型，并通過(guò)數(shù)值模擬進(jìn)行驗(yàn)證。

研究表明，相較于平地樁基，邊坡樁基的受力情況更加復(fù)雜，常見(jiàn)的土質(zhì)邊坡破壞形式為樁前坡體出現(xiàn)銳角楔形破壞面，樁后坡體出現(xiàn)鈍角楔形破壞面^[15]，與平地邊坡相比，斜坡樁基在上、下坡方向承載力存在較大差異。但目前對(duì)邊坡樁基的研究大多針對(duì)豎向荷載作用或水平荷載作用下的邊坡樁，邊坡形式也多為土質(zhì)邊坡，缺乏對(duì)邊坡樁基抗震性能及巖質(zhì)邊坡樁基的研究?？紤]到開(kāi)展動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)較為困難，筆者采用擬靜力試驗(yàn)的方式開(kāi)展3組模型試驗(yàn)，研究邊坡傾角、樁巖彈性模量比對(duì)邊坡嵌巖單樁樁身彎矩、樁周巖石壓力、水平承載力等性能指標(biāo)的影響，給出巖質(zhì)邊坡樁基的破壞形式及樁土相互作用范圍。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

以巖質(zhì)邊坡坡度及樁巖彈性模量比（E_樁/E_基巖）為自變量開(kāi)展試驗(yàn)，考慮15°、30°兩種坡度，中風(fēng)化泥巖和砂巖兩種基巖條件，共進(jìn)行3組試驗(yàn)，模型樁均采用同種材料。

試驗(yàn)的樁基原型根據(jù)文獻(xiàn)[16]中山地建筑結(jié)構(gòu)的中柱荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)，軸力、剪力和彎矩分別為"N=2 661.5 kN、V=2.1 kN、M=7.3 kN·m。因彎矩和剪力較小，忽略其影響，只按軸力設(shè)計(jì)樁基，場(chǎng)地條件以某工程地質(zhì)勘察報(bào)告為依據(jù)，選取其中泥巖和砂巖作為模擬基巖的原型?？紤]目前常用相似材料的力學(xué)參數(shù)范圍，試驗(yàn)幾何相似比為1：10，密度相似比為1：1，應(yīng)力相似比為1：10，滿足相似準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)的3組模型樁參數(shù)見(jiàn)表1。

試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜆都皫r質(zhì)邊坡均采用相似材料制作，具體參數(shù)通過(guò)材性試驗(yàn)獲得。模型樁采用石英砂：水：石膏=5：1：1的配比方案；泥巖采用石英砂：重晶石：水泥：石膏=72：8：5：5（用水量為試件質(zhì)量的1/10，水中硼砂的濃度為1%）的配比方案；砂巖采用石英砂：重晶石：水泥：石膏=42：18：6：6（用水量為試件質(zhì)量的1/10，水中硼砂的濃度為1%）的配比方案^[17-18]。原型與模型各物理量參數(shù)見(jiàn)表2和表3。

1.2 試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)裝置如圖1所示，模型樁置于土工箱中，通過(guò)向配重箱中放置配重塊施加豎向荷載，水平荷載由作動(dòng)器施加。為便于加載，將樁基伸出巖質(zhì)邊坡300 mm，同時(shí)，為了保證伸出自由段的強(qiáng)度和剛度，防止樁頭彎曲破壞，確保位移傳遞到埋入段中，采用一端角度與坡度相同的鋼管對(duì)樁基伸出段進(jìn)行加強(qiáng)。

模型箱為試驗(yàn)提供邊界約束條件，樓夢(mèng)麟等^[19]研究了土介質(zhì)范圍對(duì)土-結(jié)構(gòu)體系模型試驗(yàn)的影響，發(fā)現(xiàn)土介質(zhì)范圍和結(jié)構(gòu)尺寸之比大于5時(shí)邊界條件的影響可忽略不計(jì)。因此，試驗(yàn)所采用模型箱均按B/D≥10的條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，長(zhǎng)寬均為100 cm。

1.3 加載方案

加載制度如圖2所示。為模擬上部結(jié)構(gòu)所傳遞的荷載及地震作用，在模型樁樁頂施加豎向荷載及水平荷載。豎向荷載通過(guò)配重塊分級(jí)施加至樁頂配置箱內(nèi)，每級(jí)添加配重40 kg，共添加配重240 kg，同時(shí)考慮加載頭及配重箱重量共計(jì)20 kg，共施加豎向荷載2.6 kN，在之后的循環(huán)水平加載中維持不變。水平荷載通過(guò)水平作動(dòng)器施加，采用位移控制，加載的各級(jí)位移值為：±1、±1.6、±2.4、±4、±6、±8、±12、±16、±20、±24、±30、±40 mm，達(dá)到40 mm后，按10 mm遞增，直至構(gòu)件破壞。為提高滯回曲線的準(zhǔn)確性，對(duì)同一峰值位移循環(huán)加載兩次。

1.4 測(cè)試方案

測(cè)量樁頂位移、樁土交界面位移、樁身應(yīng)變及樁周巖石壓力，傳感器的布置如圖3所示。其中位移計(jì)1測(cè)量樁頭加載處水平位移，位移計(jì)2測(cè)量樁-巖交界面處水平位移。在模型樁兩側(cè)按照間距10 cm等間距布置應(yīng)變片，共17個(gè)，均采用1/4橋法連接。樁周巖石壓力采用土壓力計(jì)進(jìn)行測(cè)量，土壓力計(jì)尺寸為22 mm×22 mm×22 mm，量程為3 MPa，在模型樁埋入部分上半段每隔10 cm布置一個(gè)土壓力盒，下半段隔20 cm布置一個(gè)土壓力盒，在樁底埋設(shè)一個(gè)土壓力盒，測(cè)量樁端阻力，共布置13個(gè)土壓力計(jì)。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

為方便描述，約定水平位移方向上坡時(shí)為正，反之為負(fù)，下方樁周巖體為樁前巖體，上方樁周巖體為樁后巖體。

2.1 破壞形態(tài)

模型樁Z-2和Z-3破壞情況與模型樁Z-1大體相同，以模型樁Z-1為例，對(duì)試驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行描述。

在位移較小時(shí)，水平荷載由樁-巖共同承擔(dān)，此時(shí)樁-巖均處于彈性狀態(tài)，圍巖對(duì)樁的嵌固效果較好。隨著位移增大，樁-巖間逐漸產(chǎn)生間隙，樁周淺層巖體也發(fā)生破壞，但由于邊坡的影響，樁身兩側(cè)巖體破壞形式存在較大差異。樁前巖體的破壞過(guò)程主要分為出現(xiàn)紡錘形裂縫、裂縫發(fā)育、淺層坡體脫出3個(gè)階段；而在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，隨荷載的不斷增大，樁后巖體隆起程度不斷加劇，但直至最終樁身發(fā)生剪切破壞，樁-巖體系失去承載能力，樁后巖體也未產(chǎn)生明顯破壞，仍能為樁身提供一定約束。最終，由于鋼管對(duì)上部樁身的加強(qiáng)作用，在施加正向荷載時(shí)，鋼管端部處樁身產(chǎn)生剪切破壞，導(dǎo)致整個(gè)樁-巖體系喪失承載能力。破壞形式如圖4、圖5所示。

對(duì)比3個(gè)模型，模型樁Z-2破壞最嚴(yán)重，在模型樁和加強(qiáng)鋼管交界面樁身已經(jīng)破碎，鋼筋也被全部拉斷；其次是模型樁Z-1，樁身相對(duì)完好，可以觀察到模型樁和加強(qiáng)鋼管交界面也發(fā)生了剪切破壞；模型樁Z-3和Z-1類似，也是在樁和鋼管交界面發(fā)生了剪切破壞，只是相對(duì)模型樁Z-1而言沒(méi)有那么明顯。說(shuō)明基巖剛度和邊坡傾角越大，樁后巖體對(duì)于樁身的約束效果也就越好，模型樁破壞程度也越發(fā)嚴(yán)重。

由此可見(jiàn)，在邊坡體為中風(fēng)化巖石的條件下，樁-巖體系在承載水平荷載時(shí)的破壞形式與邊坡為土質(zhì)邊坡時(shí)存在一定相似性，土質(zhì)邊坡的破壞形式如圖6所示，樁前坡體出現(xiàn)銳角楔形破壞面，樁后坡體出現(xiàn)鈍角楔形破壞面。需要注意的是，試驗(yàn)中僅樁前坡體形成了完整破壞面，淺層坡體脫出，而樁后巖體雖產(chǎn)生了隆起，但未能完全形成完整破壞面，仍具有一定的約束作用。

2.2 樁身彈性彎矩

樁身彈性彎矩可由試驗(yàn)實(shí)測(cè)的樁身各截面拉壓應(yīng)變求得，計(jì)算式為

（1）

式中：為樁身彈性彎矩；為樁徑；EI為樁身抗彎剛度；、分別為樁身各測(cè)點(diǎn)處拉、壓應(yīng)變。

由于試驗(yàn)所用樁身模擬材料抗拉強(qiáng)度較低，在位移較大時(shí)樁身應(yīng)變?yōu)榉菑椥誀顟B(tài)，且模型樁Z-3試驗(yàn)時(shí)，部分應(yīng)變片意外失效，故僅給出模型樁Z-1及Z-2位移較小時(shí)的樁身彎矩分布情況，如圖7所示，計(jì)算得到的樁身彎矩見(jiàn)表4。

對(duì)比模型樁Z-1及Z-2，在相同水平位移荷載作用下，模型樁Z-2樁身及測(cè)點(diǎn)彎矩均大于模型樁Z-1。以位移達(dá)到-2.4 mm為例，模型樁Z-2比模型樁Z-1大313%，其增加比例與巖體彈性模量的增加比例較為相近。說(shuō)明在彈性狀態(tài)下，坡體剛度增加，相同位移下需要施加的外荷載也成比例相應(yīng)增加。同時(shí)，模型樁Z-1的彎矩反彎點(diǎn)相較于模型樁Z-2更淺，這是由于巖體剛度增加后能夠提供的水平抗力增加，故相同位移時(shí)外荷載更大，對(duì)樁身的影響范圍也更深。

2.3 樁周巖石壓力

由于數(shù)據(jù)量較大，表5僅給出部分樁周巖石壓力數(shù)據(jù)，不同位移作用下樁周巖石壓力如圖8所示。

對(duì)比模型樁Z-1與Z-2，在位移相同時(shí)，模型樁Z-2周巖體壓力更大，在位移達(dá)到-50 mm時(shí)，模型樁Z-2比模型樁Z-1大447.7%；位移達(dá)到+50 mm時(shí)，模型樁Z-2比模型樁Z-1大187.1%，說(shuō)明巖體剛度對(duì)樁周巖石壓力的影響十分顯著。正負(fù)向增加幅度不同是因?yàn)殡m然巖體剛度增加了，但樁本身的承載力沒(méi)變，而相同位移下，上坡向荷載又遠(yuǎn)大于下坡向，故施加上坡向荷載時(shí)樁要更早屈服，從而測(cè)得的巖石壓力增幅較小。

對(duì)比模型樁Z-1與Z-3，在位移達(dá)到-50 mm時(shí)，模型樁Z-1、Z-3樁周巖石壓力分別為119.95、119.41 kPa；位移達(dá)到+50 mm時(shí)，模型樁Z-1、Z-3樁周巖石壓力分別為19.54、33.52 kPa，模型樁Z-3比模型樁Z-1大71.4%。說(shuō)明邊坡傾角的改變主要影響上坡向的巖石壓力，而由于淺層巖體會(huì)發(fā)生破壞，使承擔(dān)荷載的巖體向更深處轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致下坡向土壓力計(jì)測(cè)得的巖石壓力相差不大，但由于上坡向未發(fā)生破壞，故巖石壓力存在明顯增加。

圖9為模型樁Z-1各個(gè)測(cè)點(diǎn)所測(cè)得的巖石壓力隨位移的變化圖，可以明顯看到，埋深最淺的測(cè)點(diǎn)（-100 mm）處巖石壓力變化最明顯。對(duì)比正負(fù)向巖石壓力變化可以發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行下坡向加載時(shí)，第1個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)得的巖石壓力產(chǎn)生了一個(gè)明顯的拐點(diǎn)，而上坡向加載時(shí)，第1個(gè)測(cè)點(diǎn)并未產(chǎn)生明顯拐點(diǎn)，說(shuō)明在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中下坡向巖體的水平抗力由彈性階段逐漸向塑性發(fā)展，淺層巖體已經(jīng)進(jìn)入了塑性階段，但上坡向坡體尚未進(jìn)入塑性階段，仍能對(duì)樁身提供約束。這與試驗(yàn)中坡體僅在下坡向發(fā)生了破壞，上坡向坡體尚未破壞的現(xiàn)象相符，印證了在坡體強(qiáng)度較高時(shí)樁身將于坡體破壞前先破壞。

2.4 滯回曲線

試驗(yàn)所得滯回曲線如圖10所示。由圖10可知，3個(gè)模型樁的滯回曲線均存在明顯的捏縮效應(yīng)，形狀不飽滿，產(chǎn)生了很大的滑移，抗震耗能能力較差。這是由于隨著荷載不斷增大，樁體與巖體間隙不斷發(fā)展，產(chǎn)生脫空段，在循環(huán)開(kāi)始時(shí)樁-巖尚未接觸，荷載繼續(xù)增加后，樁-巖重新接觸，再次形成樁-巖共同受力體系，剛度增加，因此滯回環(huán)呈“Z”型。

滯回曲線形狀不對(duì)稱是由于坡度引起的樁兩側(cè)坡體約束作用不同。在荷載不斷增大的過(guò)程中，樁前巖體產(chǎn)生完整破壞面，淺層巖體脫出，喪失對(duì)樁身的約束作用，而樁后巖體并未形成完整破壞面，仍能對(duì)樁身起到約束作用，最終，隨著樁身的剪切破壞，樁-巖體系喪失承載能力，導(dǎo)致上坡向樁-巖體系的剛度及最大承載力均比下坡向大。

正負(fù)向承載力存在差異的原因也說(shuō)明，在設(shè)置的具有一定強(qiáng)度中風(fēng)化巖石坡體條件下，樁身水平承載力的決定因素也與土質(zhì)邊坡存在差異。在土質(zhì)邊坡條件下，由于樁身強(qiáng)度夠高，故無(wú)論是正向還是負(fù)向荷載作用下，最終均由于坡體形成如圖6所示的完整破壞面，使得樁頂水平位移過(guò)大，從而導(dǎo)致樁水平承載能力失效。而若在坡體材料具有一定強(qiáng)度時(shí)，則很可能出現(xiàn)如正向荷載作用下的情況，樁身已經(jīng)達(dá)到水平承載力極限，發(fā)生了剪切破壞，而坡體仍未形成完整破壞面。因此，在坡體強(qiáng)度較高時(shí)，樁的水平承載力主要與樁本身的強(qiáng)度有關(guān)。

在線彈性階段，模型樁Z-2剛度略大于模型樁Z-1，而模型樁Z-3剛度則明顯小于另外兩個(gè)模型樁；在屈服階段，3個(gè)模型樁的承載力均隨著位移的增加而增大，剛度則逐漸降低，對(duì)比模型樁Z-1與Z-2，模型樁Z-2的正向最大承載力比模型樁Z-1大80.7%，負(fù)向最大承載力比模型樁Z-1大73.5%，說(shuō)明坡體剛度的增加會(huì)明顯提高樁基的水平承載力。樁-巖相對(duì)剛度的減小，也就是相同外荷載作用下，坡體剛度增大，巖體承擔(dān)的外荷載就越大，從而使得在樁基發(fā)生破壞時(shí)，樁-巖體系整體承擔(dān)的荷載增加；對(duì)比模型樁Z-1與Z-3，模型樁Z-1的正向最大承載力比模型樁Z-3大41.3%，負(fù)向最大承載力比模型樁Z-3大0.15%，說(shuō)明坡度越大，上坡向坡體的“楔形”部分作用就更明顯，也能增加巖體提供的水平抗力，從而增加樁-巖體系上坡向的承載能力。但下坡向變化不大，可能是由于下坡向淺層巖體破壞使得樁-巖體系的最大承載力僅為淺層巖體破壞時(shí)的荷載。

2.5 樁基正負(fù)向測(cè)值差異分析

樁身彈性彎矩、樁周巖石壓力、滯回曲線在正反兩個(gè)方向均存在明顯差異。從樁身彈性彎矩圖（圖7）及樁周巖石壓力圖（圖8）中可以看出，在施加負(fù)向荷載時(shí)，沿樁身往下第1個(gè)測(cè)點(diǎn)處測(cè)得的數(shù)值總是大于施加正向荷載時(shí)，而在滯回曲線中，位移相同時(shí)，上坡向的荷載卻總是大于下坡向，二者似乎存在矛盾。這是由于施加的水平荷載主要由淺層坡體承擔(dān)，沿樁身往下衰減極快，而正負(fù)兩方向同時(shí)施加荷載時(shí)，相對(duì)于坡面來(lái)說(shuō)，上坡向第1個(gè)測(cè)點(diǎn)的埋深比下坡向測(cè)點(diǎn)更大，如圖11所示，這就使得傳遞到上坡向第1個(gè)測(cè)點(diǎn)的荷載要比下坡向更小。

通過(guò)分析不同埋深處巖石壓力隨位移的變化規(guī)律發(fā)現(xiàn)，下坡向坡體已進(jìn)入塑性階段，而上坡向仍處于彈性階段，兩個(gè)方向存在一定差異。這與巖土體水平抗力分布規(guī)律以及邊坡坡度有關(guān)，大量的樁-土相互作用p-y曲線研究都指出，埋深增加會(huì)使巖土體的極限水平抗力增加，即埋深越深，巖土體能夠提供的水平抗力就越大。由于邊坡的影響，相較于平地狀態(tài)，上坡向坡體能夠?qū)⒘鬟f到坡上的“楔形體”部分，其極限水平抗力增加，相當(dāng)于變相增加了埋深。而下坡向則相反，相較于平地狀態(tài)，缺少了“楔形體”部分的作用，其極限水平抗力減小，從而使得兩個(gè)方向上坡體的破壞形式以及第1個(gè)測(cè)點(diǎn)處巖石壓力變化規(guī)律都存在差異。

3 結(jié)論

1）水平荷載主要由淺層坡體承擔(dān)，在埋深3D（D為樁徑）以上范圍內(nèi)，模型樁身彎矩及樁周巖石壓力變化最為明顯，向下衰減極快，在埋深5D以下范圍時(shí)，其變化幅度很小。

2）樁在上坡和下坡向的水平承載特性存在較大差異，主要原因是樁兩側(cè)巖體破壞形式不同，樁前巖體經(jīng)歷了出現(xiàn)紡錘形裂縫、裂縫發(fā)育、淺層坡體脫出3個(gè)階段，而樁后坡體僅表現(xiàn)為隆起程度不斷增加，直至最后樁身發(fā)生剪切破壞時(shí)，也未形成完整破壞面。

3）土質(zhì)邊坡上樁的水平承載能力失效主要由樁頂位移過(guò)大造成，而巖質(zhì)邊坡強(qiáng)度更大，在坡體破壞前，樁已經(jīng)發(fā)生破壞，因此，對(duì)于巖質(zhì)邊坡，樁的水平承載力主要由樁身強(qiáng)度控制。

4）坡度是樁基上坡、下坡方向水平承載力存在差異的原因，但在兩個(gè)方向上影響不同，由15°變化為30°時(shí)，上坡向水平承載力提高41.3%，而下坡向僅提高0.15%。表明坡度主要影響上坡向承載力，而坡體彈性模量對(duì)兩個(gè)方向樁水平承載力的影響區(qū)別不大，樁-巖彈性模量比由2.8變?yōu)?.9時(shí)，上坡向承載力提高了80.7%，下坡向也提高了73.5%。

參考文獻(xiàn)

[1] "趙文， 謝強(qiáng)， 龍德育. 高陡岸坡橋基合理位置確定方法[J]. 中國(guó)鐵道科學(xué)， 2004， 25（6）： 94-98.

ZHAO W， XIE Q， LONG D Y. Method for reasonably positioning bridge foundation on high-steep slope [J]. China Railway Science， 2004， 25（6）： 94-98. （in Chinese）

[2] "楊明輝. 巖質(zhì)陡坡橋梁樁基承載機(jī)理及其分析方法研究[D]. 長(zhǎng)沙： 湖南大學(xué)， 2006.

YANG M H. Analysis method and load mechanics for rock slope bridge piles [D]. Changsha： Hunan University， 2006. （in Chinese）

[3] "胡啟軍， 蔣晶， 徐亞輝， 等. 紅層泥巖樁巖接觸面本構(gòu)模型試驗(yàn)及數(shù)值模擬[J]. 土木建筑與環(huán)境工程， 2017， 39（3）： 122-128.

HU Q J， JIANG J， XU Y H， et al. Interface constitutive model test and numerical simulation of red mudstone pile-rock [J]. Journal of Civil， Architectural amp; Environmental Engineering， 2017， 39（3）： 122-128. （in Chinese）

[4] "戴自航. 抗滑樁滑坡推力和樁前滑體抗力分布規(guī)律的研究[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)， 2002， 21（4）： 517-521.

DAI Z H. Study on distribution laws of landslide-thrust and resistance of sliding mass acting on antislide piles [J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering， 2002， 21（4）： 517-521. （in Chinese）

[5] "戴自航， 張曉詠， 鄒盛堂， 等. 現(xiàn)場(chǎng)模擬水平分布式滑坡推力的抗滑樁試驗(yàn)研究[J]. 巖土工程學(xué)報(bào)， 2010， 32（10）： 1513-1518.

DAI Z H， ZHANG X Y， ZOU S T， et al. Field modeling of laterally distributed landslide thrusts over anti-slide piles [J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering， 2010， 32（10）： 1513-1518. （in Chinese）

[6] "CHEN L J， JIANG C， PANG L， et al. Lateral soil resistance of rigid pile in cohesionless soil on slope [J]. Computers and Geotechnics， 2021， 135： 104163.

[7] "CHANDALURI V K， SAWANT V A. Influence of sloping ground on lateral load capacity of single piles in clayey soil [J]. International Journal of Geotechnical Engineering， 2020， 14（4）： 353-360.

[8] "DI LAORA R， MAIORANO R M S， AVERSA S. Ultimate lateral load of slope-stabilising piles [J]. Géotechnique Letters， 2017， 7（3）： 237-244.

[9] "RATHOD D， MUTHUKKUMARAN K， THALLAK S G. Experimental investigation on behavior of a laterally loaded single pile located on sloping ground [J]. International Journal of Geomechanics， 2019， 19（5）： 04019021.

[10] "李彰明， 全國(guó)權(quán)， 劉丹， 等. 土質(zhì)邊坡建筑樁基水平荷載試驗(yàn)研究[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)， 2004， 23（6）： 930-935.

LI Z M， QUAN G Q， LIU D， et al. In-situ testing study on pile foundation in soil slope under horizontal loadings [J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering， 2004， 23（6）： 930-935. （in Chinese）

[11] "尹平保， 賀煒， 張建仁， 等. 斜坡基樁的斜坡空間效應(yīng)及其水平承載特性研究[J]. 土木工程學(xué)報(bào)， 2018， 51（4）： 94-101.

YIN P B， HE W， ZHANG J R， et al. Study on spatial effect of slope and horizontal bearing behavior of piles in sloping ground [J]. China Civil Engineering Journal， 2018， 51（4）： 94-101. （in Chinese）

[12] "趙明華， 黃萬(wàn)江， 楊超煒， 等. 水平循環(huán)荷載下斜坡段基樁動(dòng)力響應(yīng)特性模型試驗(yàn)研究[J]. 鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)， 2022， 19（8）： 2268-2277.

ZHAO M H， HUANG W J， YANG C W， et al. Model test on dynamic response characteristics of pile in sloping ground subjected to lateral cyclic loading [J]. Journal of Railway Science and Engineering， 2022， 19（8）： 2268-2277. （in Chinese）

[13] "黃福云， 陳漢倫， 董銳， 等. 水平低周往復(fù)位移下單樁-土相互作用試驗(yàn)研究[J]. 巖土力學(xué)， 2020， 41（5）： 1625-1634.

HUANG F Y， CHEN H L， DONG R， et al. Experimental study of single pile-soil interaction under horizontal low-cycle reciprocating displacement [J]. Rock and Soil Mechanics， 2020， 41（5）： 1625-1634. （in Chinese）

[14] "YU Y， SUN H Y， JUANG C H. A new model for response of laterally loaded piles in soil-rock mixtures [J]. Computers and Geotechnics， 2018， 104： 237-246.

[15] "趙明華， 彭文哲， 楊超煒， 等. 斜坡地基剛性樁水平承載力上限分析[J]. 巖土力學(xué)， 2020， 41（3）： 727-735.

ZHAO M H， PENG W Z， YANG C W， et al. Upper bound analysis of lateral bearing capacity of rigid piles in sloping ground [J]. Rock and Soil Mechanics， 2020， 41（3）： 727-735. （in Chinese）

[16] "劉立平， 李瑞鋒， 崔銘， 等. 鋼筋混凝土吊腳樓平面框架結(jié)構(gòu)抗震性能試驗(yàn)研究[J]. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)， 2022， 43（6）： 165-175.

LIU L P， LI R F， CUI M， et al. Experimental study on seismic behavior of plane frame structures of RC stilted buildings [J]. Journal of Building Structures， 2022， 43（6）： 165-175. （in Chinese）

[17] "楊仁樹(shù)， 張宇菲， 楊立云， 等. 石膏類相似材料的配比試驗(yàn)研究[J]. 中國(guó)礦業(yè)， 2013， 22（10）： 125-130.

YANG R S， ZHANG Y F， YANG L Y， et al. Study on the mixing proportion test of similar material gypsum [J]. China Mining Magazine， 2013， 22（10）： 125-130. （in Chinese）

[18] "史小萌， 劉保國(guó)， 肖杰. 水泥和石膏膠結(jié)相似材料配比的確定方法[J]. 巖土力學(xué)， 2015， 36（5）： 1357-1362.

SHI X M， LIU B G， XIAO J. A method for determining the ratio of similar materials with cement and plaster as bonding agents [J]. Rock and Soil Mechanics， 2015， 36（5）： 1357-1362. （in Chinese）

[19] "樓夢(mèng)麟， 王文劍， 朱彤， 等. 土-結(jié)構(gòu)體系振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)中土層邊界影響問(wèn)題[J]. 地震工程與工程振動(dòng)， 2000， 20（4）： 30-36.

LOU M L， WANG W J， ZHU T， et al. Soil lateral boundary effect in shaking table model test of soil -"structure system [J]. Earthquake Engineering and Engineering Vibration， 2000， 20（4）： 30-36. （in Chinese）

（編輯""王秀玲）