我国是一个多山的国家,山区面积占国土陆地面积的70%。工程建设中越来越重视边坡工程问题。研究边坡稳定性,可以为工程规划与设计方案的比选、工程开挖、支护、监测等提供更加合理可靠的依据。因此,研究边坡稳定性具有重要的工程意义及社会意义。研究岩质边坡稳定性问题,必须首先研究边坡中的岩体,而岩体是由岩块和结构面组成的复杂。通常情况下,结构面的存在及其强度,控制着岩体的强度及稳定性。实际的工程岩体,其变形失稳往往由于结构面发生张开、闭合、错动等而引起,而岩块的力学性能通常比结构面高得多,其变形相对小得多,若不存在结构面时也稳定得多。因此,研究结构面对岩体稳定性研究至关重要。块体理论能有效地研究在结构面切割下的岩体稳定性问题。块体理论用于分析不同产状的结构面切割能否形成块体,块体能否在不同的开挖面上出现,以及块体的形态特征,失稳模式等;在块体稳定性力学分析中,根据极限平衡分析思想,计算块体稳定性系数,搜索判断关键块体,并指导工程支护。结合导师课题,本论文采用块体理论研究边坡稳定性,在建立边坡几何结构模型基础上,实现基于结构面网络模拟的三维随机关键块体搜索,判断的方法,实现边坡稳定性状况分析,并应用于云沱狮子包边坡工程实例研究。论文主要内容如下:对目前国内外块体理论研究及工程应用现状进行了较系统总结,简要介绍块体理论研究岩体稳定性的基本方法和块体理论在边坡稳定性问题中的应用,研究了结构面三维随机网络模拟和边坡几何结构模型以及基于此的三维随机关键块体搜索、判断,并将其应用于巴东云沱狮子包边坡,对该边坡进行稳定性分析和锚固防护设计。在工程实例块体稳定性分析中,首先对边坡区进行工程地质调查,对区内结构面分级。根据研究区内地质构造情况和生成演化历史,进行优势结构面分组。优势结构面各参数（倾向、倾角、迹长、隙宽、间距等）符合统计分布规律。结合前人研究成果,确定各组优势结构面各参数概率模型和特征值。在地质调查和结构面统计分析基础上,利用ANSYS强大的前处理功能,应用Monte-Carlo法建立边坡几何结构模型。直接生成由结构面切割所成的边坡块体,解决了块体是否存在的判断问题。利用编程手段将组成边坡块体几何信息采集处理。根据组成块体面向上法线向量对面进行分类,面的类别对应各组优势结构面和开挖面及边界面:根据块体质心和面的向上法线向量确定块体和面的上下关系;根据组成块体的面的分类及其和块体的上下关系,确定块体的编号。这样,为块体理论进一步分析建立了边坡几何结构模型和需要的几何数据信息。然后利用块体理论分析块体,根据“有形即有限”原理和实例中边坡面情况确定在赤平投影图上,可动块体是开挖面的圆内孤立部分。对块体进行力学分析,重力为主动力合力,边坡中的块体可以产生沿单面S_i滑动运动和沿双面S_ij滑动,其滑动方向S分别是力在滑动面Pi的投影和面P_i、P_j的交线。在赤平投影图上,根据滑动形式的判断原则判断各滑动形式下对应的块体锥编号,结合几何可动块体确定不稳定块体及其对应的可能滑动形式。根据边坡工程地质条件和试验数据,确定结构面强度参数,计算各块体剩余下滑力F,当F≥0,时块体为关键块体;当F＜0时为稳定块体。按照“有限—可动—可能失稳块体—关键块体”的搜索判断步骤,对边坡模型数据信息进行一步步判断,最终确定关键块体,据此达到了对三维随机关键块体搜索判断的目的。通过关键块体几何形态判断和稳定性系数计算等确定边坡整体稳定性状况。关键块体有不同的运动形式和几何形态及规模,反应着其破坏程度和在边坡稳定性中的地位。对关键块体进行分析,有利于掌握规律,指导进一步防护设计。关键块体的数量、几何参数,表征关键块体大小的块体体积、块体在边坡临空面上的面积及其壁后延伸,可以用于表征关键块体的规模及其危害性。这三者之间存在几何运算关系,分布规律相同。对关键块体几何形态分析发现,面积越小的块体数量越多。通过分析关键块体数量、面积和体积在边坡临空面上所占比率分析发现,面积百分比最大,数量次之,体积最小。说明关键块体在三维空间展布中,沿着边坡面的二维方向占绝对优势,而垂直坡面方向不是很发育。同时,对于以S_ij为滑动形式的块体,其对边坡稳定性影响的程度也与结构面P_i、P_j的夹角有关。夹角越大,越不利于边坡整体稳定性。研究表明,若关键块体在临空面上的面积达到某一程度,则边坡整体稳定性不满足边坡稳定要求,需对边坡进行加固防治处理。对块状边坡中不稳定块体通常采用预应力锚杆、喷锚等方法进行加固处理。对块体规模稍小的块体,一般采用系统锚杆和加强锚杆相结合的方式。锚杆的长度考虑不稳定块体的等效半径,也即壁后延伸。系统锚杆对随机块体进行锚固,最优间距应综合考虑典型块体的剩余下滑力、锚杆的直径和砂浆的强度等因素计算确定。综上所述,本论文特色在于:（1）基于结构面网络模拟,在地质调查基础上,应用ANSYS建立了边坡几何结构模型,分析结构面切割状态判别边坡块体,解决了块体是否存在这一复杂问题;（2）在已存在的块体中,利用自编程序对块体几何信息采集处理,应用块体理论实现了三维随机关键块体搜索与分析判断;（3）通过关键块体几何形态判断和稳定性系数分析,研究了边坡稳定性状况,并根据块体理论分析结果指导边坡防治设计。