在我国三峡库区存在分布广泛的沿长江两岸斜坡分布的滑坡堆积层,其最大厚度超过50m,一般而言,碎砾石含量在30～70%之间。滑坡堆积层碎石土因其高度非均质、非连续、松散、各向异性等特点,易引发塌孔、缩径、卡钻及漏失等现象,引起孔壁失稳。水库蓄水期间,滑坡堆积体长期处于饱水浸泡状态,浸泡作用下水-土物理化学作用将导致碎石土剪切强度的衰减,这将不仅会引起成孔时孔周土体变形的增大,还会进一步加剧这类地层钻孔失稳的可能性,增大滑坡勘察取心工作的难度、威胁滑坡监测孔内监测设备的安全运行。同时,随着机械、材料等领域的发展,地质灾害防治逐渐向轻型化、小型化、复合化和机械化施工方向发展,钻孔灌注桩将逐渐替代传统人工挖孔桩大量用于滑坡防治。水库蓄水引发的滑坡碎石土层钻孔失稳将直接影响钻探工程的开展,另外由于成孔是成桩的基础,成桩质量的优劣与成孔质量密切相关,碎石土层钻孔失稳也将导致钻孔灌注桩的质量难以保证。由此可见,碎石土层钻孔失稳将严重制约小口径机械成孔抗滑桩在水库滑坡灾害防治工作中的推广与应用。因此,迫切需要在研究水库蓄水浸泡引起土体剪切强度衰减的基础上,研究碎石土层钻孔孔壁稳定性,为碎石土层安全、高效施工提供建议。本文以三峡库区某堆积层滑坡碎石土为研究对象,研究了水库蓄水浸泡作用下碎石土剪切强度的衰减规律与衰减机理;建立了碎石土层孔壁稳定性分析三维数值模型,通过有限差分法评价了碎石土层钻孔孔壁稳定性;由于反应具体施工工艺的数值模拟往往难以收到好的模拟效果,考虑成孔钻进对钻孔变形的影响,以回转钻进法为例,基于自主研发的钻进试验平台研究了钻进过程中碎石土层钻孔变形特征,并对数值试验结果进行了验证;研发了碎石土层钻孔安全、高效施工钻井液,直接为相关工程服务。主要研究内容和研究成果如下:（1）通过浸泡试验揭示了水库滑坡碎石土剪切强度的衰减规律与衰减机理。研究表明,随着浸泡时间的增加,碎石土及细粒粉质黏土的剪切强度均有明显的下降。浸泡导致碎石土细粒粉质黏土的黏聚力c值和内摩擦角φ值大幅下降,而碎石土经长期浸泡之后,其c值大幅降低,而φ值下降较少,两者c值下降速率均随浸泡时间增加而减小,浸泡时间达到20天后,c值基本达到稳定。浸泡作用下碎石土剪切强度衰减机理为:浸泡导致细粒粉质黏土发生阳离子交换作用、离子吸附作用及方解石矿物的缓慢溶解,最终导致土体颗粒粒径出现细化（粉粒组向粘粒组转化）。土体颗粒间的胶结作用也随矿物溶解和颗粒细化而降低,表现为粉质黏土的c值、φ值的下降和碎石土整体剪切强度的降低。（2）揭示了水库滑坡碎石土层钻孔孔壁稳定性变化规律,基于孔壁稳定性分析成果,提出了碎石土层钻孔安全施工建议。基于FLAC3D有限差分数值方法,建立了碎石土层孔壁稳定性分析三维数值模型。研究表明,碎石土层孔壁稳定性随浸泡时间、钻孔孔深、钻孔直径和起下钻速度增加而降低、随地下水埋深增加而增加。碎石土内摩擦角大、土体剪切强度随深度增加的速率快、同时侧压力系数小、成孔后孔周的卸荷量较小。经浸泡后块石和粉质黏土仍具有一定的黏聚力,受此影响,孔壁土体虽然产生的一定的变形,但孔壁经应力重分布后,很快达到了新的平衡。水库蓄水运行30天及以后、地下水埋深10m条件下,使用清水钻进孔深30m、直径400mm钻孔时,孔深25m左右处钻孔最大横向位移接近20mm,可能引起钻具、套管以及钢筋笼下放的挤埋风险,故此条件下建议钻孔裸眼工作长度不超过25m。钻头钻进至35m,钻柱组合为Ф400mm钻头+Ф355.6mm钻杆,孔内膨润土钻井液性能为:ρm=1.3g/cm~3、ηp=0.01538 Pa?s、τ0=4.04Pa时,钻头在孔深30m处的起钻最大瞬时速度应不大于0.6m/s,否则可能引起钻具的挤埋;下钻最大瞬时速度应不大于0.8m/s,否则会导致钻孔中下部孔壁失稳。（3）基于自主研发的监测钻孔孔周土体变形特征的钻进试验平台,研究了回转钻进过程中钻孔的变形特征,并对数值试验结果进行了验证。研究表明,无论地下水条件如何,钻进过程均导致了地面的隆起,地面最大垂直位移随钻孔直径的增大而增大,且随距离钻孔中心的距离增加而减小。在不受浸泡和40cm水位时,随钻孔直径的增加,最大水平径向位移和各钻进阶段结束时钻头下方的“影响深度”范围增大。各钻进阶段最大水平径向位移出现在钻进阶段结束位置的正上方,同时由于上部碎石土层的卸荷回弹,各钻孔的最大径向位移位于钻孔中下部。钻孔内负位移区和土压力阶段从负值到零的变化可以作为评价钻孔缩径、坍塌的重要依据。80cm水位时,各钻孔出现负位移区、钻孔塌孔,且塌孔长度随钻孔直径的增大而增大。本文所研究碎石土层钻孔,在数值仿真工作中表现为孔壁向临空面的横向位移,而实际施工时则可能出现掉块、卡钻,甚至塌孔,这与模型试验中出现的钻孔塌孔现象一致,验证了数值试验结果的合理性。（4）开展了聚合物钻井液室内试验,分析了流体流型、老化性能及与碎石土层粉质黏土混合后的性能。研究表明0.08%聚合物与6%膨润土钻井液的马氏漏斗粘度值接近,分别为95s和89s。膨润土钻井液的流变行为符合宾汉流体模式,而聚合物钻井液符合幂律流体模式。聚合物钻井液视粘度在老化前4～5天内基本保持不变,而后呈下降趋势,老化30天后最大下降率为26.2%。随着粉质黏土加量的增加,聚合物钻井液的视粘度呈现出下降趋势,粉质黏土的加量为10%时,不同转速下视粘度的下降程度在67.51%～75.85%间。（5）提出了水库滑坡碎石土层安全、高效施工钻井液配方。在确保起下钻具和钢筋笼安全下放的条件下,可允许孔内有一定缩径量,配制了低密度聚合物钻井液,配方为:水+0.08%PHPA+0.1%～0.5%Na2CO3,经本文搭建的钻进试验平台验证,该配方成孔时引起的孔周径向位移小、钻进过程中孔壁稳定,钻孔质量高,可实现安全、高效施工。