近年来随着中国西部大开发战略的贯彻实施,一大批资源开发的重大工程如大中型水库在西部地区投入建设,它在缓解我国电力紧张,推动经济和社会发展的同时,也改变了原始的地质承载条件和承载环境,威胁库区人民的生命财产安全,给国家的发展带来很大的危害。因此,岸坡稳定性问题的研究对于库区人民的生命和财产安全、水电工程建设的顺利进行、正常运营和库区的环境保护、防灾减灾具有重大的理论和实际指导意义。本文以黄河上游某水电站岸坡变形体为研究对象,在查明其工程地质条件和变形破坏特征的基础上,结合岸坡变形监测数据系统监测数据,从工程地质分析角度出发,运用多种数值模拟手段,对库水抬升作用下岸坡倾倒变形机理与演化发展过程进行分析研究,具体内容和取得的成果如下:(1)岸坡岩体主要由花岗岩组成,发育四组控制性结构面。变形体的形成是地质因素和非地质因素的共同作用的结果。非地质因素中的库水抬升作用是变形体产生的直接原因,而地质因素中的地形地貌、地层组合形式和坡体结构特征则是变形体形成的根本原因。(2)库水抬升对于岸坡3#梁坡脚最为敏感部位2400m和2700m高程岩体的弱化作用,致使其产生较大的压缩变形位移,从而加剧了板裂化花岗岩的倾倒变形破坏,在岸坡变形体后缘边界形成“张裂-错落”陡坎,并在岸坡顶部发育有4条受倾倒变形控制的较大规模的“拉分-塌陷”带,它们分别控制着岸坡的变形破坏。(3)对比分析库水位抬升过程中2#、3#山梁坡表与坡内的位移变形监测数据可知,2#梁在坡顶转折处的位移变形较大,坡脚变形较小;3#梁除坡顶位置较大外,在地形2600m附近凸出位置也发生较大变形。对比分析2#与3#梁监测数据中的最大位移变形特征点,可见岸坡变形体受水位的影响明显,特别是在水位抬升的时刻,累积位移与变形速率都呈现出了明显递增突变现象,水位抬升到2430m之后累积位移与变形速率均比较小。另外,两处典型剖面监测数据都反映出坡表位移变形大、而坡内变形量值小的规律,且与现场调查的变形迹象吻合,进一步印证其整体变形模式为倾倒弯曲变形。(4)库水水位抬升作用下的岸坡变形破坏过程可概括为:(a)卸荷回弹,花岗岩板裂化;(b)板梁弯曲,倾倒变形发展;(c)坡前水位抬升,水位线下软弱带水的弱化作用,倾倒变形加剧;(d)倾倒进一步加剧,板梁根部折断、裂隙贯通。随着累进性变形破坏的发展,形成当前的坡体形态。(5)根据工程地质资料建立FLAC3D模型,对于库水抬升作用下岸坡的变形特征进行了分析,分别取库水位2370m和当前蓄水位2448m作为水位工况进行分析,在水位2370m情况下,岸坡的变形破坏塑性区都比较小,同时坡体的变形位移相对也较小,主要集中在坡体内部断层和破碎带部位。而在2448m工况下,坡体的变形以3#山梁较为显著,主要是在3#山梁下部的破碎带位于水位线下,其力学强度参数发生弱化所致,而2#山梁的变形相对不明显。剪应变增量发生部位主要集中在断层破碎带部位,同时在倾倒岩体分界线部位也出现较大的剪应变区,但未形成贯通的剪应变增量区。(6)通过UDEC计算结果结合现场监测资料分析可知:库水抬升过程中,岸坡的变形以3#山梁最为严重,其在变形最大部位发生在坡体凸出部位,由于岸坡在该部位构造结构面和卸荷拉裂形成的“板裂化”岩板发生弯曲倾倒变形所造成的,与岸坡监测数据是一致的。同时对岸坡在正常蓄水位情况下,岸坡的变形发展趋势进行了分析,水位抬升作用对2#山梁的变形影响不大,而3#山梁对水位抬升的作用反应较敏感,主要是由于3#山梁坡体下部存在一定厚度的破碎带所致,其在库水抬升过程中岸坡变形发展过程中有所体现。另外由于变形机理中的“链式”放大作用,建议对开挖方案中坡体上部极强倾倒变形破裂区和部分倾倒变形破裂区进行挖除处理,同时在局部变形剧烈部位进行相应的支护处理。