库岸边坡稳定问题是水利水电工程地质研究的主要问题之一,因其具有普遍性、危害性和特殊性,故深入研究岸坡的触发机理及发展演化过程,对评价岸坡的稳定性、预测其发展趋势和制定经济有效的处理措施具有重大研究意义。本文以黄河上游某水电站坝前右岸某岸坡为研究对象,在查明其工程地质条件、岸坡变形特征以及变形监测资料的基础上,运用工程地质分析方法,重点分析岸坡倾倒变形的诱发因素及机理,并通过数值模拟对岸坡变形演化过程进行了模拟,取得的主要认识与结论有:(1)岸坡是长期地质历史条件下复合变形的产物,主要由花岗岩组成,坡体结构复杂,坡内结构面发育,主要成因类型为构造结构面与表生结构面。岸坡岩体在构造切割、风化、卸荷等作用下破碎程度极高,由坡表向坡内可分为散体结构、碎裂结构、板裂结构、镶嵌块状结构及块状–整体结构五个带。(2)岸坡具有典型的倾倒变形特征,坡表的变形破裂主要表现为倾倒–张裂、折断及解体–塌落三种基本形式。向坡内岩体的变形破裂依次表现为倾倒–解体、倾倒–折断、倾倒–张裂、倾倒–松弛和弱卸荷松弛五种类型。结合倾倒变形的发展情况及其工程地质性状,将岩体倾倒变形的强烈程度分为A类极强倾倒解体、B类强烈倾倒张裂、C类弱倾倒松弛岩体以及深部原始岩体四类工程地质岩类。变形体后缘边界为一“张裂–错落”陡坎,沿一系列近南北向陡倾节理追踪发育。岸坡顶部发育有4条受倾倒变形控制的较大规模的“拉裂–塌陷”变形带,它们分别控制着岸坡顶部的变形破坏。(3)通过对岸坡浅表层位移监测资料的分析表明岸坡早期稳定性较好,处于稳定状态。但由于2004年在坡顶修建挡水坝并遭破坏后,岸坡变形被触发,后缘陡坎垂直错距1.5m左右,并具连续性特征。而蓄水后的位移变形监测数据表明岸坡变形发展加剧,在坡顶转折处的位移变形较大,坡脚变形较小,且内部变形同样集中在坡顶位置,坡体变形随深度增加而逐渐减小,与现场调查的变形现象相吻合,进一步印证其整体变形模式为倾倒变形。岸坡变形受水位的影响明显,与库水位同步变化,相关性明显,无明显滞后现象。(4)通过离散元UDEC对岸坡发展演变过程的数值模拟可知:早期岸坡在重力作用下发生了初期的倾倒变形,变形主要集中在2700m高程以上,受Hf104断层及节理密集带的控制,坡顶后缘形成错落台坎,但整个变形体是趋于稳定的。而坡顶地表水的入渗下,触发了岸坡的重新变形,顶部平台拉裂、倾倒变形发育。水库的蓄水改变了坡脚岩体的力学环境条件,坡脚岩体开始变形破坏,为上部岩体的变形提供了变形空间,高边坡的这种“累积”效应很明显,整个岸坡倾倒变形加剧,变形最大部位发生在坡体凸出部位。而随着库水位的稳定,整个3#山梁是趋于稳定的,只是局部极强倾倒变形破裂区的岩体变形还在持续发展。不同库水位对3#山梁变形破坏的数值模拟计算结果表明水库一旦蓄水,便会对整个岸坡产生较大的影响,原本趋于稳定的3#山梁倾倒变形开始加剧,且变形范围扩展到2700m高程以下。每一次库水位的抬升都会使得3#山梁的变现加剧,特别是第一次、第三次和第五次库水位的抬升。其计算结果与实际监测成果进行对比分析,二者的拟合程度较好,也从一定程度上验证了计算模型及参数选取的合理性。(5)岸坡倾倒变形受到地形地貌、地层岩性、岩体结构面的组合形式、风化卸荷、降雨及库水位的抬升等因素的综合控制。通过数值模拟证实了水是岸坡重新变形破坏的诱发因素,不仅使得断层破碎带及节理密集带中的岩土体的物理力学参数的降低,同时使得饱水岩体中孔隙水压力的增加,有效应力的降低,岩体所处的原有平衡条件被打破,从而发生变形甚至破坏。岸坡岩体倾倒变形的发展阶段主要可概括为:弱倾倒岩板位错–松弛;强倾倒–拉张破裂;强倾倒–折断或切层张剪性破裂;极强倾倒–解体崩滑。随着累进性变形破坏的发展,最终形成了当前的坡体形态。