三峡库区因其独特的地质构造作用及地质环境特征导致滑坡大量发育^[1]，其中堆积层滑坡是三峡库区最为主要的滑坡类型^[2]。降雨是影响堆积层滑坡稳定性的关键因素之一^[3-4]。降雨对边坡的危害表现在：雨水入渗改变坡体内部渗流场使得土体含水率增加^[5]、重度增大，抬高地下水位，进而导致下滑力增大^[6]；雨水渗透至滑体与滑床相接的滑带处，浸润软化滑带，降低滑带岩土体的力学性能；暴雨对边坡表面的侵蚀冲刷作用等。目前，针对降雨作用下诱发的滑坡，研究人员从模型试验^[7]、数值模拟^[8]等角度展开了一系列研究。王斌等^[9]围绕强降雨下堆积体边坡的破坏机制开展了相关试验研究，探究了不同颗粒级配及含石量分布对堆积体边坡破坏模式的影响规律；钟源等^[10]以三峡库区燕子滑坡为原型，通过开展室内物理模型实验，并结合数值模拟与滑坡动力学理论分析，研究了强降雨作用下滑坡变形特征与破坏规律；Miao等^[11]为揭示水位波动与降雨耦合作用下的破坏模式和变形机理，以三峡库区两水井滑坡为研究对象开展离心模型试验，认为边坡破坏过程分为微裂纹出现与扩展阶段、逆冲式破坏阶段、倒退式破坏阶段和整体破坏阶段四个阶段；张强等^[12]通过离心模型试验模拟了复杂水库调度和降雨条件下堆积体滑坡的行为，研究认为在降雨和库水位骤降耦合效应下，降雨对堆积体边坡的滑动起到加速作用。

三峡库区滑坡防治常用结构包括抗滑桩、锚杆、抗滑挡墙等，生态防护技术主要包括纯植被护坡、植被与土工合成材料结合的方式^[13]。抗滑桩作为固坡“硬”措施的代表，因其支挡效果显著，施工方便，已成为库区库岸防护、崩滑体防治的首选方案。目前抗滑桩支护边坡的研究大多针对无雨情况^[14]，关于降雨所诱发滑坡对抗滑桩的影响研究相对较少，研究方法主要是理论计算^[15]与数值模拟^[16]。植被或植被与工程措施相结合的绿色生态护坡技术有助于解决强降雨作用下边坡失稳和水土流失等环境问题，被称为活性物质固坡的“软”措施。生态-结构联合护坡体系是指将边坡传统防治结构与绿色生态防护相融合的体系，这种“软”“硬”措施相结合的新技术更有利于边坡稳定。因此，有必要开展更为系统的研究，以深入了解植被对抗滑桩稳定性和边坡防护效果的综合作用，提高边坡防护的有效性和可靠性。本文以三峡库区典型堆积层滑坡为研究对象，以有无植被为关键变量，设计降雨作用下抗滑桩支护边坡的室内物理模型试验，分析降雨过程中纯桩边坡与生态边坡的体积含水率、孔隙水压力、桩顶位移、桩身弯矩的演化规律，以及生态-支护结构联合护坡体系的抗滑特性、协调变形机制与调控降雨入渗能力。通过对比极端降雨作用下纯桩边坡与生态边坡的变形破坏过程，探讨生态-支护结构联合护坡体系的护坡效果，为滑坡生态防护工程设计提供技术支撑。

1.   抗滑桩支护边坡物理模型

1.1   物理模型概化

三峡库区堆积体滑坡由滑体、滑带、滑床三部分组成^[17]。滑体主要由第四系或近代松散堆积物组成。滑带物质组成以粉质黏土、含砾黏土等为主，力学性能较差，是上部堆积层与下部基岩的接触带。滑带形态以弧形为主，一般具有前部缓、后部陡的形态特征。为简化分析，将弧形滑带简化为前缓后陡的四段折线式滑带。滑床为基岩，以三叠系、侏罗系地层为主。三峡库区中堆积体滑坡大多发育于坡度为20°~30 °的斜坡，但考虑小比尺模型试验的边坡安全系数高于实际边坡，故在本次试验中设置坡度为45 °。抗滑桩布置在边坡中下部（图1）。

图  1  滑坡生态-支护结构概化物理模型（单位：mm）

Figure  1.  Ecological-supportive structure physical model for landslides (unit: mm)

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1.2   试验装置

本试验的试验平台为带有智能人工降雨系统的河流库地质灾害预测预报与防治研究系统。室内模型试验装置主要包括边坡外框架、智能降雨模拟系统和测量系统。具体如下：

（1）边坡外框架。在大型物理模型试验平台的降雨槽中搭建边坡外框架。外框架长、宽、高分别为4.0、1.8、2.0 m。整体框架由砖块砌筑而成，水泥抹面。

（2）智能降雨模拟系统。由降雨控制终端、抽水泵送系统、降雨喷头三部分组成。顶部降雨喷头离地面约5.0 m，采用喷嘴直径1.0、1.5、2.5、3.2、5.0 mm的喷头组合降雨，可模拟微雨、小雨、中雨、大雨、暴雨雨型。模拟降雨强度为15~150 mm/h，降雨调节精度为3 mm/h。经试验，降雨均匀度均大于85%。

（3）测量系统。包括TDR土壤水分传感器和MPM-160B水分测定仪、CYY23型基质吸力传感器、CYY2型孔隙水压力传感器、YWC型应变式位移传感器、微型电阻式应变片。数据采集系统采用YBY-4010应变分析系统与DX485采集器。

1.3   相似材料与模型材料

相似原理是开展物理模型试验的理论基础。结合本次试验条件，选取几何相似比$ {\mathrm{C}}_{\mathrm{l}} $=30，密度相似比C_ρ=1，重力加速度相似比C_g=1作为基本量纲。无量纲的物理量相似比都取1，即：C_φ=C_ε=C_μ=C_θ=1，进而可根据π方程及相似判据推导其他参数的相似比如表1所示。

表  1  相关物理量相似比

Table  1.  Similar ratios of each parameter

物理量	相似比		物理量	相似比
密度（ρ）	1		重力加速度（g）	1
长度（l）	30		时间（t）	$ \sqrt{30} $
泊松比（μ）	1		黏聚力（c）	30
内摩擦角（φ）	1		降雨强度（q）	$ \sqrt{30} $
变形模量（E）	30		应力（σ）	30

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滑床采用多段式前缓后陡结构，采用水泥浇筑而成。滑体与滑带的相似材料参照三峡库区八字门堆积层滑坡^[18]的工程地质特征建立。滑体由黏性土与砂土混合制作而成。有学者采用双重塑料膜来模拟滑带，但在本试验中不透水的双重塑料膜对渗流场的影响较大，故并未使用该方法。本试验中，采用60%玻璃珠与40%滑体土的混合材料模拟滑带，既能模拟滑带的透水性，又能模拟滑带较低的抗剪强度。滑带厚设为2 cm，滑带与滑体的力学参数如表2所示。参考相关文献^[19]，抗滑桩采用聚氨酯材料，由简支梁法测定其弹性模量。滑坡模型中共布设6根模型桩，间隔20 cm。模型桩断面尺寸为：长度×宽度=100 mm×70 mm，桩长为1200 mm。

表  2  土体物理力学参数

Table  2.  Physical and mechanical parameters of soil

介质	重度/(kN/m3 )	黏聚力/kPa	内摩擦角/（°）
滑体-原型	19.4	21.0	30.0
滑体-模型	18.9	12.0	30.7
滑带-原型	19.9	17.6	17.0
滑带-模型	17.5	0	20.0

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2.   物理模型试验方案

模型试验中采用孔压计、基质吸力计、含水率计等仪器监测坡体渗流场变化；通过埋设位移计监测桩顶位移，观察滑坡体的变形过程；通过在抗滑桩桩身上粘贴应变片，监测桩身应变规律。从坡脚、坡底、坡中、坡顶沿深度分别布设9支体积含水率计、4支孔隙水压力计、4支基质吸力计、1支位移计。位移计布置在抗滑桩桩顶，实时监测抗滑桩桩顶位移。传感器埋设位置如图2（a）所示。桩身应变片粘贴位置如2（b）所示。

图  2  监测传感器布置方案

Figure  2.  Monitoring sensor layout scheme

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根据各测点的应变值，采用如下公式计算桩身弯矩，

式中：M为桩身弯矩；EI为抗滑桩的抗弯刚度；$ {\mathrm{\varepsilon }}_{\mathrm{拉}} $、$ {\mathrm{\varepsilon }}_{\mathrm{压}} $为桩身各测点的拉、压应变；d为同一截面处拉压测点距离。

本试验降雨强度设为18 mm/h，根据相似条件，对应原型为100 mm/h的极端降雨条件。试验步骤如下：（1）在模型框架两侧贴上一层塑料薄膜，减少土体与框架之间的摩擦。在薄膜上按照事先确定的边坡尺寸、仪器埋放位置做好标记。（2）将试验所用的土料与水混合进行机器搅拌，将初始含水率控制在13%左右。为保证边坡质地均匀，采用分层夯实法填筑岸坡。以每压实10 cm高度为1层共分15层填筑至设计坡高。采用木锤击实仪击实方法^[20]，进行了木锤击实的预试验，并采用环刀法进行检验。通过多次实践，得到合理的木锤击实方案，可控制每层压实度90%以上。（3）依据传感器埋设方案进行仪器埋设，当填筑到预设高度后，埋入传感器并轻轻压实，之后再依次进行上部填筑。（4）调试数据采集系统，判断传感器是否正常工作。（5）根据设计方案削坡至所需几何尺寸，将边坡模型静置一段时间，使其在自身重力下固结、土体内部水分扩散均匀。（6）进行降雨试验，降雨持续8 h。试验开始前再次检查传感器读数是否正常，并采用短历时微雨工况对试验系统的整体性及连通性进行检验，确保降雨系统正常工作。试验开始后每隔10 min记录1次含水率读数，孔隙水压力、基质吸力等每隔1 min记录1次读数。

本次试验所用植被为香根草，预先在试验田中培育后移植至室内边坡上，移植后养护6周。室内模型试验进行两组：试验一，降雨作用下抗滑桩支护结构物理模型试验（纯桩边坡）；试验二，降雨作用下抗滑桩-植被联合支护物理模型试验（生态边坡）。两组试验采用相同的滑坡模型（图3）。

图  3  室内模型试验

Figure  3.  Indoor model test

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3.   物理模型试验结果与机理分析

3.1   桩顶位移

通过安装在桩顶的位移计实时监控降雨过程中抗滑桩桩顶位移的变化。从图4可以看出，纯桩边坡与生态边坡的桩顶位移-降雨历时曲线总体可分为３个阶段。第一阶段为降雨入渗阶段，此阶段抗滑桩受力很小，桩顶位移基本为0。第二阶段为位移显著增大阶段，随着降雨的持续渗入，桩顶位移曲线斜率显著增大，呈现上凹的增长趋势，该阶段位移量明显增大。第三阶段为桩顶位移缓慢增长阶段，该阶段桩顶位移曲线斜率与前一阶段相比有所减小，呈缓慢增长趋势。

图  4  桩顶位移变化过程

Figure  4.  The process of pile top displacement change

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在纯桩边坡中，第一阶段（降雨150 min前）桩顶位移变化不大，仅在100 min开始缓慢增加。降雨150 min后进入第二阶段，此时桩顶位移急剧增加，由0.32 mm增至7.20 mm。第三阶段（300—500 min），桩顶位移缓慢增加，在降雨500 min后达到最大值9.89 mm。与纯桩边坡相比，生态边坡二、三阶段开始时间均滞后于纯桩边坡。降雨220 min后，生态边坡中桩顶位移开始迅速增大，进入第二阶段。第二阶段持续至降雨350 min后进入第三阶段（350— 500 min），生态边坡桩顶位移在降雨500 min后达到最大值2.89 mm。纯桩边坡的最大桩顶位移远大于生态边坡，且纯桩边坡桩顶位移的响应时间早于生态边坡。这是由于植被根系的加筋锚固作用增强了土体的力学性能，提高了边坡的稳定性，进而使抗滑桩桩顶位移减小。同时，植被茎叶的截留作用与“薄膜”排水作用使生态边坡的降雨入渗速度慢于纯桩边坡，因而在生态边坡中桩顶位移的响应时间晚于纯桩边坡。

3.2   体积含水率

体积含水率可以实时反应边坡内部渗流场变化。本次试验选取坡脚（W1）、坡底（W2、W3）、坡中（W4、W5、W6）、坡顶（W7、W8、W9）４个断面，通过9支体积含水率计追踪边坡体积含水率变化（图５）。从图５可以看出，生态边坡与纯桩边坡的初始体积含水率均在20%左右。其中生态边坡中位于坡脚位置的体积含水率计（W1）由于植被浇水养护，水分在坡脚汇聚，因此该位置的初始含水率较高，接近30%。经过一定时间的降雨后，边坡各位置体积含水率为40%~45%。

3.2.1   降雨期间体积含水率变化

由图5(a)可见，对于纯桩边坡，降雨初期（降雨历时50 min），W1至W9各测点的体积含水率保持稳定，表明此时降雨入渗作用尚未到达传感器位置。随着降雨历时继续增加，降雨入渗陆续达到监测点，监测点处的土体体积含水率开始急剧增大，但不同位置监测点的响应时间不同。具体而言，降雨湿润锋最先达到靠近坡体表面W9(50 min)、W1(60 min)、W3(80 min)、W6(90 min)测点，响应时间由坡顶、坡脚、坡底、坡中逐渐滞后，且深度越深，响应速度越慢。降雨入渗湿润锋最晚到达边坡W4处测点，用时210 min，此时代表降雨已入渗至整个边坡。生态边坡降雨试验的体积含水率变化如图5(b)所示。降雨入渗湿润锋依次抵达W1、W9、W3测点，分别用时60、70、100 min。降雨入渗湿润锋最晚到达边坡W5处测点，用时230 min。

图  5  体积含水率变化过程

Figure  5.  The process of change in volumetric moisture content

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3.2.2   降雨响应差异分析

通过对比生态边坡与纯桩边坡中渗流场随降雨历时的变化可以发现，生态边坡中各测点的体积含水率响应时间明显晚于纯桩边坡。这是由于植物茎叶能够截留降雨、抑止地表径流、削弱溅蚀等，部分雨水降落在植被茂密的茎叶上并被短暂性地储存起来，而未直接渗入土壤内，之后待蒸发返回到空气中或者沿着叶片搭接所形成的天然“薄膜”排至坡底^[21]。与纯桩边坡相比，生态边坡中“薄膜”发挥排水作用，雨水在坡脚处聚集，致使坡脚W1处体积含水率计先于W9处响应。边坡深处，纯桩边坡的体积含水率的响应次序为W7→W5→W4，而生态边坡中W4测点处的体积含水率先于W5，响应次序为W7→W4→W5。表明在纯桩边坡中，雨水沿坡面垂直入渗占据主导地位。在生态边坡中，由于植被截留作用与“薄膜”排水作用削弱了坡面雨水的垂直入渗，雨水除了垂直入渗外，还存在坡内水分沿滑带运移的情况。

雨水入渗导致土体重度增加而引起的下滑力增大，以及滑带遇水软化引起的阻滑力降低是导致边坡变形（表现为桩顶位移）的直接原因。结合桩顶位移-降雨历时曲线变化的3个阶段分析，在纯桩边坡中，降雨100 min后边坡达到临界状态，桩顶位移开始缓慢增加，此时降雨入渗湿润锋抵达W8处，桩顶位移-降雨历时曲线位于第一阶段。降雨150 min后，进入第二阶段，桩顶位移明显增加，此时降雨入渗湿润锋抵达W7处。降雨210 min后，W4处体积含水率响应，边坡整体饱和，此时桩顶位移曲线斜率达到最大、桩顶位移变化最快。生态边坡中，降雨自坡表入渗至浸润整个边坡的过程中（前220 min），桩顶位移几乎没有变化。降雨220 min后，W4处体积含水率响应，意味着雨水已经浸润整条滑带，水分沿滑带运移，此时桩顶位移-降雨历时曲线进入第二阶段。由此可见，生态边坡相较于纯桩边坡有着更高的安全系数，生态植被的力学加筋作用与“薄膜”排水作用共同提高了边坡整体稳定性。

3.3   孔隙水压力

图6为孔隙水压力-桩顶位移变化过程。由图６可以看出，在纯桩边坡中，降雨190 min后，P1测点处孔隙水压力率先响应，随后是P3、P2处孔隙水压力依次响应，分别用时225 和250 min。在生态边坡中，P3、P2、P1处的孔隙水压力依次响应，响应时间分别为降雨后220 、260 、290 min。这表明边坡降雨的渗透路径在纯桩边坡和生态边坡中存在差异。在两种边坡中并非是单一的垂直入渗，生态边坡中，沿着滑带入渗的水分运移占主导地位，而在纯桩边坡中，垂直入渗占主导地位。在本次试验中，18 mm/h的降雨强度无法在土体孔隙中迅速形成连续水柱，导致孔隙水压力响应较体积含水率存在一定的滞后性。

图  6  孔隙水压力-桩顶位移变化过程

Figure  6.  Pore water pressure and pile top displacement variation process

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由图6进一步可以看出，滑带附近的孔隙水压力与桩顶位移之间存在很强的相关性。根据Terzaghi提出的提出有效应力原理，饱和土体内任意平面上受到的总应力可分为有效应力和孔隙水压力两部分，即在总应力不变的情况下，孔隙水压力和有效应力之间可相互转化。降雨水分渗透入土体中，填充土体孔隙空间，使得孔隙水压力上升，这将导致土体内部有效应力减小，进而降低土体抗剪强度，增加边坡滑移风险。此外，孔隙水压力的增大也降低了土体颗粒间的摩擦阻力，进一步促进边坡的滑动。孔隙水压力的增大还导致水分的集中流动或渗透，水分沿滑带运移，可加速边坡土体的松动和位移过程。

3.4   基质吸力

基质吸力变化规律如图7所示，纯桩边坡中基质吸力初始值为1.20~1.70 kPa，而在生态边坡中，靠近坡表的J2与J4的初始基质吸力初始值分别为2.19 和2.70 kPa，明显高于J1、J3处的基质吸力初始值（1.38和1.33 kPa）。这是由于J2与J4位于表层含根区，植物根系的蒸腾作用增大了基质吸力，进而提高了生态边坡表层土体的抗剪强度。从响应时间看，基质吸力响应（表现为曲线陡降）与体积含水率响应时间一致，降雨入渗湿润锋抵达后，土体的含水率增加，基质吸力随之减小。基质吸力的消散发生在降雨入渗阶段，此阶段抗滑桩受力很小，桩顶位移基本为0。抗滑桩-生态联合防护体系可充分发挥植被固坡的水文效应，提高边坡整体稳定性。

图  7  基质吸力变化过程

Figure  7.  The process of matric suction change

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3.5   桩身弯矩

桩身弯矩能直接反应抗滑桩的受力变形特征。桩身弯矩如图8所示，桩后受拉为正，桩前受拉为负。虚线标注处为边坡滑动带位置，滑带以上为抗滑桩受荷段，滑带以下为抗滑桩锚固段。在纯桩边坡与生态边坡中，桩身弯矩均呈“S”形分布，桩身弯矩随着降雨时间累计逐渐增大。受荷段最大负弯矩出现在距桩顶50 cm处，锚固段最大正弯矩出现在距桩顶90 cm处。在滑带附近弯矩绝对值较小，趋近于0。

图  8  桩身弯矩变化过程

Figure  8.  The process of pile bending moment variation

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3.5.1   降雨期间弯矩变化分析

降雨前3 h内，纯桩边坡抗滑桩的弯矩出现了一定程度的变化，而在有植被覆盖的生态边坡中，抗滑桩的弯矩则保持相对稳定。纯桩边坡中，桩身最大负弯矩由2h的−1.47 N·m提升至−3.67 N·m，对应桩顶位移由0.15 mm增加至1.06 mm。此时，最大负弯矩出现在距桩顶40 cm处。而生态边坡中，降雨前3 h桩身弯矩无明显变化，此时对应桩顶位移曲线的第一阶段，桩顶位移几乎为0。降雨4 h时，纯桩边坡的最大负弯矩（−7.91 N·m）移至距桩顶50 cm处，表明滑坡推力的合力作用位置发生下移。这可能是由于滑带整体软化、孔隙水压力逐步升高所导致的滑坡推力重新分布。此时生态边坡的桩身弯矩才发生明显变化，最大负弯矩出现在距桩顶60 cm处（−2.44 N·m）。纯桩边坡在3—5 h间弯矩增长最为迅速，在降雨8 h后达到最大值，此时最大负弯矩为−15.31 N·m，最大正弯矩为15.26 N·m。生态边坡在4—6 h间弯矩变化最为明显，并在降雨8 h后达到最大值，此时最大负弯矩为−9.74 N·m，最大正弯矩为6.22 N·m。采用抗滑桩-生态联合防护体系的生态边坡最大弯矩值相较于纯桩边坡减少了36.4%（负弯矩）、59.2%（正弯矩）。

3.5.2   受力分配模式与防护效应

浅表层生态植被防护结构和深层抗滑桩等支挡结构在受力分配模式上有明显差异。纯桩边坡中降雨导致的滑坡推力增加直接作用于抗滑桩，降雨100 min后即边坡开始变形（表现为桩顶位移与桩身弯矩变化）。在生态边坡中，植被的根系能够穿透一定深度的土层，与深层抗滑桩结构产生一定的力学耦合作用，表层植被承担了部分由降雨引起的下滑力，因而生态边坡所能抵抗的降雨时间更长，降雨220 min后桩顶位移方才响应。可见深层抗滑桩等支挡结构提供了土体深部的锚固能力，而生态植被防护结构则在浅表层地表提供了加筋作用与减蚀效应。这种双重防护作用可以有效地分散和吸收荷载，增强边坡的整体稳定性。在极端天气条件下，如暴雨、洪水等，浅表层生态植被防护结构可以发挥更强的保护作用，减少土体的侵蚀和冲刷，有助于减轻深层抗滑桩等支挡结构的荷载，从而提高边坡的防灾减灾能力。

4.   暴雨冲刷试验过程

为探究突发性强降雨作用下，单一支护结构护坡与生态-支护结构联合护坡的破坏机制，进行了降雨强度为120 mm/h的极端降雨冲刷试验。

纯桩边坡破坏发展过程如图9所示。降雨初期，由于在120 mm/h降雨强度下的雨水来不及完全入渗，局部形成坡面浊流，浊流带动土颗粒绕过抗滑桩在坡脚形成三角堆积区(图9(b))。随着降雨的持续，坡面发生冲蚀破坏在边坡右侧区域形成冲蚀沟，冲蚀沟由坡脚向坡顶扩展(图9(c))。降雨在冲蚀沟处汇聚形成集中水流不断向下、向两侧淘蚀，坡脚堆积区不断扩大，同时坡脚处出现拉裂缝(图9(d))。降雨40 min后，坡顶冲蚀区不断扩大，同时雨水在坡脚处侵蚀造成小弧面，弧面上方形成拉裂面，促使坡脚处小型滑坡的产生(图9(e))。随着降雨的持续，坡面下部逐级形成多个拉裂面，为雨水入渗提供优势通道，坡面崩塌进一步向上扩展；边坡左侧也逐渐形成冲蚀沟并不断加深，抗滑桩逐渐裸露（(图9(f))、(图9(g))）。降雨历时60 min，最终破坏状态见图9（h）。

图  9  纯桩边坡破坏过程

Figure  9.  The failure process of bare soil slopes

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根据试验现象及数据，强降雨作用下单一支护结构护坡（纯桩边坡）破坏模式为：暴雨冲蚀引起的局部浅层滑动破坏^[22]，同时坡脚处破坏呈现一定多级后退式破坏规律。具体为：径流面蚀→冲蚀沟不断加深→拉裂缝形成、坡面崩塌→边坡破坏。

生态边坡破坏过程如图10所示。降雨前期（60 min以内），边坡无明显变化，未出现明显侵蚀痕迹（图10(a)）。降雨持续入渗，边坡逐渐饱和，在坡体右侧形成坡面径流带动土颗粒运动，在右侧坡脚形成三角堆积区（图10(b)）。坡脚土体长时间积水软化，进而导致抗滑桩桩前土体坍塌（图10(c)）。生态边坡降雨历时150 min，最终破坏状态见图10(d)。

图  10  生态边坡破坏过程

Figure  10.  The failure process of ecological slope

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根据试验现象及数据，强降雨作用下生态-支护结构联合护坡（生态边坡）破坏模式为：边坡下部（抗滑桩前）崩塌破坏。具体为：浊流形成堆积区→坡脚土体软化→桩前土体坍塌→边坡破坏。

通过对比分析两种护坡结构在强降雨条件下的破坏机制，发现单一支护结构护坡与生态-支护结构联合护坡在破坏过程和破坏模式上存在显著差异。在降雨持续过程中，纯桩边坡表面迅速被侵蚀，形成冲蚀沟和拉裂缝，进而导致坡脚处发生多级后退式破坏和边坡整体失稳。而生态边坡由于植被的存在，大大削弱了降雨的侵蚀作用，边坡饱和后仅在抗滑桩前发生局部崩塌，破坏形式较为集中且进展缓慢。这是因为单一支护结构的纯桩边坡在面对强降雨时，其防护效果主要依赖于桩体的抗滑能力，而坡面土体的抗冲蚀能力较弱。相比之下，生态-支护结构联合护坡的生态边坡不仅依赖于抗滑桩的支护作用，还结合了生态措施，显著增强了坡面土体的抗冲蚀和抗软化能力。这表明生态-支护结构联合护坡在应对长时间强降雨方面具有更好的耐久性和稳定性，能够显著延缓边坡失稳时间，提供更长的防护效应。

5.   结　语

基于三峡库区典型堆积层滑坡，建立室内大型边坡模型，对比分析了单一支护结构体系（纯桩边坡）与生态-支护结构联合护坡体系（生态边坡）在降雨入渗过程中的边坡渗流场变化规律与抗滑桩受力、变形和桩身弯矩分布规律，得出以下结论：

（1）植被发挥截留作用与“薄膜”排水作用，调控降雨入渗，生态边坡体积含水率与孔隙水压力响应时间均滞后于纯桩边坡。生态边坡中雨水除了垂直入渗之外，还存在坡内水分沿滑带运移的情况。

（2）纯桩边坡的最大桩顶位移值（9.89 mm）远大于生态边坡（2.89 mm），且纯桩边坡的桩顶位移的响应时间早于生态边坡。滑带土体在孔隙水的作用下逐渐软化，土体孔隙水压力上升、有效应力降低，导致滑坡推力增加，这是滑带处孔隙水压力与桩顶位移呈正相关的主要原因。

（3）两种边坡中抗滑桩桩身弯矩均呈“S”形分布，桩身弯矩随着降雨时间累积逐渐增大。降雨历时相同的情况下，纯桩边坡中抗滑桩最大弯矩（15.26 N·m）大于生态边坡（6.22 N·m），表明生态-支护结构联合护坡体系相较于单一支护结构体系而言更具优势。

（4）120 mm/h强降雨冲刷下，纯桩边坡与生态边坡破坏形式有所差异。纯桩边坡主要表现为暴雨冲蚀引起的局部浅层滑动破坏，同时坡脚处破坏呈现一定多级后退式破坏规律；生态边坡表现为边坡下部（抗滑桩前）崩塌破坏。生态边坡坡面未见明显侵蚀现象，表明植被能很大程度上削弱坡面侵蚀、抑制岸坡土体流失。