随着我国经济建设的迅速发展,特别是“西部大开发”战略和国家水电开发规划实施以来,在我国西南地质灾害频发地区,相继建成了一大批大型水利水电枢纽工程。这些水库建设极大程度上缓解了洪灾问题,并取得了较大的经济收益,然而这些优势的背后,是蓄水引发的库岸滑坡复活甚至失稳等灾害的发生,所产生的治理费用也十分巨大。因此,本文以西南地区的库岸老滑坡为研究对象,将理论解析、模型试验和现场调研相结合,对库水作用下牵引式滑坡渐进失稳机理及稳定性演化规律进行深入地研究和探讨,为库岸滑坡治理提供理论依据和技术支持。(1)提出了牵引式滑坡分级滑块后缘破裂面倾角的计算方法。以牵引式滑坡失稳机制和破坏模式为基础,建立数学力学模型,采用极限平衡分析方法,分别计算出各分级滑块的最危险破裂倾角,并将该倾角所在面作为极限平衡条分法的划分型式,为实现牵引式滑坡渐进破坏过程的稳定性分析提供新的思路。(2)提出了适用于牵引式滑坡渐进破坏机理的滑坡稳定性评价方法。在确定条块划分型式的基础上,基于Sarma法的基本原理进行改进,引入能够描述滑动面应变软化特征的τ-δ本构模型和沿滑面的剪切滑移位移模型,将滑体变形特征与牵引式滑坡渐进失稳过程联系起来,建立一种能够考虑土体抗剪强度与剪切位移关系的稳定性计算方法,实现滑体位移和安全系数之间一一对应的定量评价关系。(3)设计研发了能够同时模拟地下水对滑带软化作用和滑坡渐进破坏过程的试验装置,装置主体是由若干渗透盒构成的分段式滑面,能够模拟各种几何形态的滑动面。通过向不同区段的渗透盒注水,模拟滑带土分阶段饱水软化,实现牵引式滑坡的渐进失稳过程。(4)采用“分段式滑面底渗法”的新型试验装置和测试系统,开展了10组不同条件下滑坡模型试验,主要考虑库水位上升过程,不同初始库水位、不同性质滑体土以及滑带土的影响。研究试验过程中滑坡体坡面位移、滑带土体积含水率、孔隙水压力的变化规律及其空间演化特征和失稳破坏模式等。该试验过程包括滑坡体从初始启动直至完全失稳的全过程。结果表明:滑带土强度衰减与滑体变形具有良好的相关关系。滑带土饱水后抗剪强度大幅度下降是滑坡发生的重要条件。库岸老滑坡在库水位上升时,滑带土容易产生较高的孔隙水压力,这种滑动面处的孔压变动激发老滑坡复活。孔隙水压力在库岸老滑坡复活过程中起主导作用,是老滑坡复活的重要诱因。(5)库岸老滑坡在水位上升条件下表现出牵引式滑坡的变形特征。随着水位逐渐升高,滑坡体变形区域不断扩大,坡体破坏程度增加,位移变化量显著增大。不同初始水位高度对滑坡体失稳破坏模式产生重要影响,水位较高时,滑带被软化范围较大,孔隙水压力不断升高,抗剪强度逐渐降低,坡体变形范围变大,易引发具有较大滑移速率的大规模整体滑坡;水位较低时,坡体变形范围较小,主要表现为局部失稳滑移。不同滑体土和滑带土性质的滑坡体具有不同的失稳破坏模式。黏砂土滑带的滑坡体首先出现坡脚破坏,而后发生以滑带土强度衰减为主的滑坡体分级失稳滑移;砂黏土滑带的滑坡体是在滑带强度衰减和坡脚失稳同步作用机制下逐渐失稳的。黏土滑带的滑坡体主要是因滑带土强度衰减而导致失稳。砂黏土滑坡体易发生沿滑动面的整体滑移型失稳。黏砂土(细粒)滑坡体失稳模式为分解式滑移失稳,形成多级次生滑块,不再保有原坡体形态。黏砂土(粗粒)滑坡体通常呈溃散式失稳,不具有特定的坡体破坏形态。(6)开展了21组模拟牵引式滑坡(小变形阶段)渐进破坏过程的模型试验,主要分析不同失稳滑带长度、坡面形态、滑面形态、滑体厚度以及滑体含水量等因素对牵引式滑坡后缘破裂面的影响以及由此导致的后缘裂缝的演化特征。结果表明,后缘裂缝在滑坡体内部的空间形态并不单一,受各种因素影响,主要表现为折线型、(倒)弧型和直线型,部分含水量较高的滑坡体中出现倒坡。其中,折线型裂缝约占总数量的1/2以上。坡体厚度对后缘裂缝形态产生影响,厚度较大,坡体后缘裂缝呈“倒弧形”;厚度减小,后缘裂缝主要为“折线型”,而后随变形发展为垂直坡面的“直线+半弧”型。(7)假定牵引式滑坡后缘面的形成机理为整体滑动机理、滑动拉裂机理和滑动剪切变形机理,分别计算了三种破坏机理作用下的后缘破裂面倾角。通过与试验实测值比较,滑动拉裂机理计算值最接近试验值,且在试验值上下浮动,相对误差小于10%。据此认为,牵引式滑坡后缘破裂面形成机理为:由于底滑面失稳下滑,在失稳滑带末端滑体内出现了拉破坏区,自滑面处向坡面发展并逐渐贯通,形成后缘拉裂面,拉裂面方向与最大主应力方向一致。(8)通过试验手段,对影响直线型滑坡体首段坡面失稳范围的各种因素进行分析,包括滑带失稳长度、滑体厚度、坡角等,揭示了各种因素影响下首段坡面失稳长度的变化规律,初步提出首段局部坡面失稳长度计算公式:(?)并通过2个典型工程实例的综合分析,对直线型滑坡首段局部坡面失稳范围计算公式进行验证。结果表明,本文的理论公式计算结果合理可靠,且具有一定的安全度。