三峡库区地质条件复杂、问题库岸斜坡众多,库岸滑坡灾害预防问题十分突出。三峡工程正常运营过程之中,如何科学地避免以及减轻重大库岸滑坡灾害,是摆在研究人员面前的一项亟待解决的课题。业界人员对黄土坡滑坡的范围、边界条件、成因、长期稳定性等问题尚存在不同观点。鉴于此,2009年,中国地质大学(武汉)以黄土坡滑坡为主体,开始了巴东野外大型综合试验场的建设,建成一个集滑坡灾害教学、科研、生产于一体的教学、科研平台。自对黄土坡滑坡开展勘查研究以来,巴东野外大型综合试验场隧洞群的开挖,是对黄土坡滑坡临江I号崩滑体滑带、滑体、滑床最为充分的揭露,为深入研究黄土坡滑坡提供了有利条件。本文主要研究内容与方法如下:(1)临江I号崩滑体地质模型。针对业界对黄土坡滑坡边界及深层滑带存在不同观点,通过野外调查、洞室勘察、不同勘察单位资料对比,综合分析并修正了临江I号崩滑体的空间形态,重新建立临江I号崩滑体地质模型。(2)天然粒度成分滑带土的力学试验和蠕变模型。通过大型蠕变试验,分析天然粒度成分滑带土的蠕变规律,提出适用于不同围压条件的蠕变模型,探讨其长期强度。(3)库水涨落条件下临江I号崩滑体的变形和稳定性分析。基于修正的地质模型、天然粒度成分滑带土试验结果,结合野外试验及监测资料验证其变形参数、强度参数、渗透系数,分析了两个水文年实际工况条件下的临江I号崩滑体的稳定性,找出不利工况。(4)库水变降幅条件下临江I号崩滑体稳定性数值模拟。为了提高库水下降过程中下临江I号崩滑体稳定性,提出并设计库水变降幅系列工况,用数值模拟的方法求得各工况对应的边坡稳定性,研究库水变降幅系列条件下临江I号崩滑体的稳定性变化规律。综上所述,通过室内理论与室外实践、模型定性与条件定量、试验与数值模拟结合的综合研究方法得到如下结论:(1)基于滑坡空间形态新认识的临江I号崩滑体地质模型。水文队边界为长江委边界的子滑坡。为了确定临江I号崩滑体的边界,结合U系法测定巴东野外大型综合试验场揭露滑带位置的形成年代,可以看出:①5#支洞滑带位于原滑带下侧约30m处,而钻孔HZK9未打到滑带,推测临江I号崩滑体中后部存在深层滑带;②5#支洞K5+21.4m滑带与主洞KO+670m滑带贯通;③3#支洞K3+138m滑带测年结果(距今约4万年)与深层滑带测年结果(距今约10万年)相差较大,故3#支洞K3+138m揭露了临江I号崩滑体子滑坡的滑带。因此,笔者推测临江I号崩滑体中后部存在深层滑带,长江委边界相对更加合理。(2)天然粒度成分滑带土的物理性质、本构模型和长期强度。①砂孔在大尺寸滑带土力学试验中的应用。总结前期滑带土物理力学试验成果,探索大尺寸天然粒度成分滑带土试验备样方法,由于滑带土透水性差,为保证试体不同部位含水率达到试验要求,沿试件长度方向打砂孔(直径1cm,砂孔间距7.5cm)。根据不打砂孔、打砂孔试件内部不同部位的含水量分布,看出不打砂孔的试件内部含水率(或饱和度)偏低,不满足试验要求。打砂孔后,试件内部含水率基本满足试验要求。②天然粒度成分滑带土 Singh-Mitchell蠕变模型的改进。分析天然粒度成分滑带土蠕变试验数据,发现1n(ε/t)和1n t有严格的线性关系,用多项式拟合得到蠕变模型为ε=ec1ec2Drtc3,属于Singh-Mitchell模型。然而,不同围压对应不同的蠕变模型参数,使蠕变模型的应用受到一定限制。为了解决这个问题,增加变量σ3,得到一个适用于不同围压的通用复合函数,改进的蠕变模型适用性更强。③天然粒度成分滑带土的长期强度。根据蠕变试验应力-应变等时曲线簇、最小二乘法、摩尔库伦定律,求得天然粒度成分滑带土的长期强度指标如下:3#支洞天然粒度成分滑带土长期强度指标,cs=14kPa，φs =13°;TP4洞天然粒度成分滑带土长期强度指标,cs=46kPa = 14°;5#支洞天然粒度成分滑带土长期强度指标,cs =8kPa,s = 15°。(3)库水涨落条件下,临江I号崩滑体变形与稳定性分析。①滑移面1位于坡体前缘,稳定系数为1.08～1.32,与库水位为正相关关系;滑移面2为临江I号崩滑体整体滑动的潜在轨迹,稳定系数为1.13～1.23,与库水位为正相关关系。②坡体前缘浅层滑坡稳定性受水位变化影响较大。长江水位上升到高水位,坡体前缘子滑坡稳定性大于坡体整体稳定性;长江水位下降,坡体前缘子滑坡稳定性逐渐小于坡体整体稳定性;前缘易先失稳。③长江水位下降对临江I号崩滑体稳定性产生不利影响。(4)库水变降幅条件下,长江水位下降模式对临江I号崩滑体稳定性的影响规律。库水下降过程中,库水日降幅、“陡、缓次序”、锯齿形状、锯齿个数控制着临江I号崩滑体的稳定性。其中,日降幅对边该边坡稳定性的影响最大,“陡、缓次序”次之,锯齿形状、锯齿个数对该边坡稳定性的影响较小。①日降幅对滑坡整体稳定性的影响大于前缘浅层滑坡。长江水位处于175m时,浅层滑坡的稳定系数为1.260,整体滑坡的稳定系数为1.183。随着库水下降速度由0.2m/d增大到2.0m/d,库水降至145m时,浅层滑坡的稳定系数由1.072降至1.044,下降了 2.6%;深层滑坡的稳定系数由1.159降至1.113,下降了 4.0%。长江水位下降速度增加,孔隙水压力差增加,指向坡体外侧的渗流力增加,坡体稳定性下降。②库水“陡缓次序”对坡体稳定性有一定的影响。库水“先陡后缓”下降,有利于临江I号崩滑体的稳定。以工况1、2为例,与库水“先缓后陡”相比,库水“先陡后缓”下降,使潜在浅层滑坡稳定系数提高了 0.8%,深层滑坡的稳定系数提高了 0.4%。③减小锯齿高度、增加锯齿个数,有利于提高坡体的稳定性,在0.1%以内,暂忽略不计。