板连式束筋微型抗滑桩群(简称微型桩组合结构)是指数根微型桩在顶部用一块钢筋混凝土板固定连接的组合式抗滑结构,具有结构轻型、施工快捷、施工人员安全性高、低碳环保、经济性好等突出优点,适合于中小推力滑坡或边坡工程治理,尤其适于边(滑)坡的快速应急抢险工程。然而,此类结构的理论研究还很不完善,工程实践中亟待解决相关理论与技术问题。本文依托国家自然科学基金项目《板连式束筋微型抗滑桩群加固滑坡机制及计算理论研究(51278430)》,针对工程实践中两种典型边坡,即均质土坡与基岩-覆盖层式边坡,采用弹塑性理论分析、三维数值模拟、室内模型试验等多种手段,对微型桩组合抗滑结构加固边坡机制、组合结构内力与位移、加固边坡稳定性等问题进行研究。取得的主要研究成果如下:(1)揭示了微型桩组合抗滑结构加固边坡机理。微型桩组合抗滑结构主要通过复合加筋、桩体抗弯和抗剪、桩体抗拔与抗压、顶板组合作用等4种作用机制对边(滑)坡实施加固。特别地,其中可能存在着在滑面附近桩体中产生塑性铰使其由受剪转化为受拉的增强抗滑性的作用特征,以及刚性顶板在桩顶有效协调与控制微型单桩的变形与受力,使得各微型单桩连成一体,整体协同抗滑,从而使组合结构能够发挥“群桩大于各单桩之和”的力学性能。(2)建立了加固均质土坡的微型桩组合结构计算方法。首先采用极限分析上限法求解作用于组合结构上的净推力大小,然后分别利用平面刚架理论与弹性地基梁理论(“m”法)对组合结构的受荷段与嵌固段分别建立分析模型,利用受荷段与嵌固段在滑面处的力与位移连续条件对全桩内力与变形进行解析。推导出了相应的微型桩组合结构内力与位移计算公式。同时,给出了加固基岩-覆盖层式边坡的微型桩组合结构计算方法。(3)得到了滑面弱化抗剪强度对微型桩组合结构受力的影响特征。弱化强度对滑面形态、桩体所受净推力均具有较大影响;弱化强度对桩身内力的分布形状无明显影响,但对其量值影响较大;相比于均质土坡,弱化强度对基岩-覆盖层式边坡中组合结构所受推力的影响更大;在弱化强度降低幅度相同的情况下,基岩-覆盖层式边坡中的组合结构内力平均变化幅度大于均质土坡。(4)确定了微型桩组合结构主要参数对其内力影响特征。组合结构内力随着单桩刚度的增大呈非线性增大,随桩体倾角、组合桩数的增大呈非线性减小。根据桩身内力较小且各排桩受力较为接近的原则,得出均质土坡的合理组合结构型式为:排间距5d、列间距3d;微型桩螺纹钢直径为28mm～32mm;嵌固比为0.44或0.53;基岩-覆盖层式边坡的合理组合结构型式为:排间距5d、列间距4d;微型桩螺纹钢直径为28mm;嵌固比为0.50或0.58。两类边坡的合理桩体倾角20°～25°、组合桩数为9(3排×3列)。(5)提出了基于强度折减技术的快速收敛优化算法。采用二分法搜索边坡临界失稳时的剪切强度折减系数(稳定系数),使每次强度折减计算的最多时步缩减为传统强度折减法的50%;且以不平衡比率小于1.0×10-5作为每次折减计算的终止条件之一,从而大幅减少计算所用机时。(6)给出了基于双滑面的塑性极限分析上限法。采用塑性极限分析方法,考虑桩土之间协调作用模式,计算组合结构后侧坡体推力与前侧抗力,建立二者差值(推力-抗力)与稳定系数、滑面深度的函数关系,再由该差值最大原理确定出加固边坡的最小稳定系数。(7)给出了基于变形能与极值原理的能量法。采用滑带土体的极限变形能除以实际变形能的平方根定义坡体稳定系数,通过Mohr-Coulomb强度准则将该稳定系数转换为滑面上各点抗剪强度与剪应力的表达式,在获得微型桩组合结构加固坡体的自然应力场的条件下,可计算确定加固坡体的稳定系数。(8)指出了这3种边坡稳定性分析方法的优缺点。优化折减法克服了传统强度折减法求解时间较长、断点无法续算等缺点,但计算效率较低;双滑面极限分析法克服了传统的极限分析上限法假定桩前、后滑面为同一对数螺旋面的缺点,计算效率高,但不能考虑岩土体变形,不适于非均质边坡;能量法可考虑岩土体变形,相对于数值模拟强度折减法具有极高的计算效率。三种方法计算效率由高到低排序为:能量法、双滑面极限分析法、优化折减法。(9)实例分析表明,均质土坡的双滑面极限分析法得到的稳定系数最大,滑面也较深;能量法得到的稳定系数介于优化折减法与双滑面极限分析法之间,但滑面最浅;三种方法得到的稳定系数偏差不超过6%。前两种方法计算时间比优化折减法减少约90%。对于基岩-覆盖层式边坡,能量法得到的稳定系数比优化折减法约大4%,计算时间约减少95%。本文在板连式束筋微型抗滑桩群加固边坡作用机理、组合结构计算分析方法、加固边坡稳定性分析方法等方面的研究成果,可为实际工程提供科学依据与指导,具有极其重要的理论意义与应用价值。