随着我国西北地区公路基础设施的快速发展,在修建公路工程过程中,原始边坡失稳、滑坡复活等地质灾害问题层出不穷,这迫使人们越来越重视对这一类边坡稳定性的研究。本文选题来自陕西省清涧至子长高速公路,在该条位于黄土高原地区的高速公路施工过程中,由于施工前对该段边坡的勘察工作量不足,导致在开挖工程中引起一黄土——基岩边坡失稳。本文就将以该失稳边坡为例,利用RHINO完成三维建模,FLAC3D计算模拟该边坡的开挖失稳过程以及对抗滑桩土拱效应进行分析。该边坡失稳主要是由于开挖导致泥岩出露,形成一个容易发生滑动的岩土界面,该段边坡变形破坏最为严重,相较于没有泥岩出露的另一段边坡,稳定性则相对较好,因此在边坡稳定性分析过程中,将着重针对这两个剖面从主应力、剪应力、位移、剪应变增量等方面分析,最后则从三维模拟的角度分析抗滑桩的尺寸、桩间距对土拱效应的影响。本论文得到的主要研究成果如下:(1)拓家沟失稳边坡为一黄土基岩混合边坡,现场调查发现该边坡开挖坡面上裂缝发育较多,显示边坡变形破坏严重,同时在该边坡中部、后部亦有不同程度的裂缝发育,综合显示该边坡目前稳定性极差。(2)根据现场调查及钻孔勘探,并结合三维数值模拟结果知,该边坡的失稳一方面是由于上土下岩的坡体结构,在降雨饱水状态下基岩表面极易饱和,导致岩土接触面强度参数急剧下降;另一方面则是由于施工开挖导致泥岩出露,严重破坏了原始边坡应力分布,主要是这两方面因素导致该边坡的失稳。(3)通过对布置在边坡上的众多监测点的监测曲线分布特征的分析,发现变形最大的监测点多位于边坡中段泥岩出露地带,并向两侧逐渐较小,这也证明了泥岩出露不利于边坡稳定;同时从监测曲线也可以看出监测曲线突然变化的时间段与当地降雨的时间点基本重合,表明该边坡呈“遇雨剧增”的变形特征。(4)借助RHINO软件完成复杂边坡三维地质建模,使模拟过程及结果更加符合实际情况,尽可能的还原地层结构分布特征,以便从地层分布特征的角度分析边坡变形破坏特征。(5)通过FLAC3D命令流实现了路基分步开挖对边坡稳定性的影响:在第一、二阶段开挖完成后,该边坡在两种状态下并未有任何变形破坏的迹象;但在第三阶段开挖完成后,仅在天然状态下,开挖坡面已有变形破坏的迹象,并在坡体的中前部亦有小的裂缝发现,显示边坡稳定性比较差;而在降雨过后,饱水状态下,边坡裂缝迅速发展,不断向边坡后部延续,并最终在边坡后部形成一个连续的拉张裂缝。(6)分析研究了抗滑桩的尺寸及桩间距对土拱效应分布特征的影响,从主应力分布特征、位移分布特征以及剪应变增量分布特征三个方面进行对比分析,最后则依据抗滑桩土拱效应利用的最合理、最充分的角度选择一种最优抗滑桩组合用于边坡工程的治理设计。