危岩作为一种世界范围内普遍性的地质灾害经常发生,尤其是在偏远的山区,这些地区常住人口较少但是重大工程建设较为集中,这一点在我国西部地区体现十分明显。频频发生的地质灾害阻碍了重大建设工程进度,往往会给国家和人民带来巨大的财产损失和人员伤亡。本文以杨房沟水电站坝址区危岩为例,在现有资料基础上,以现场调查为参考,深入研究了危岩形成机制。另外基于危岩控制性结构面宏观断裂力学原理,利用不同破坏机理危岩稳定性计算理论进行危岩稳定性定量计算,同时结合危岩稳定性定性分析对研究区危岩稳定性进行综合分析,以此为危岩的有效防治提供深入的理论支撑,最后提出水电高边坡危岩防治原则并将其应用于杨房沟水电站危岩治理。本文完成具体内容和创新点如下:(1)本文首先通过详实的野外资料查明了研究区危岩发育整体特征,弄清了各规模类型危岩分布规律,探明了地形地貌、岩体结构与危岩分布关系。另外,依据危岩发育特特将其划为三类:滑塌式、倾倒式、坠落式,并且单体危岩发育特征也得到了相应的阐述。(2)危岩形成主要影响因素有内因和外因两类,主要包括地形地貌、地层岩性、岩体结构、风化及降雨作用、人类工程活动、地震及其它等。分析得知,不同单个影响因素或则组合对危岩的形成、发展、破坏的相关作用程度有所不同。新构造运动时期研究区内地壳抬升的同时河谷深切,两岸高陡边坡形成引起应力重分布和应力集中效应,导致斜坡临空面形成应力集中带,具体表现为产生和坡表近平行的拉裂面和一些新的表生结构面,这些都是危岩形成的控制性因素。拉裂面和浅表生结构面的存在导致岩体结构变得松弛,在重力、地震、风化、降雨或则人工活动等外界作用下岩体结构进一步发生破坏,结构面渐进贯通坡体上将产生逐渐脱离于母岩的块体,便导致了危岩的形成。不同类别结构面组合,形成不同破坏机理的危岩体。为了更加直观、全面地了解危岩破坏机理,本文还借助了离散元软件(UDEC)选取具有代表性的典型危岩,采用Mohr-Coulomb本构模型建立各类别危岩体离散元概化模拟模型,依据危岩的真实边界条件,控制性结构面参数,最终分析得出了三种危岩分别呈现拉剪倾倒、压剪滑动及拉裂坠落的变形破坏机理。(3)断裂力学危岩稳定性计算基本理论,主要依据是将危岩控制性结构面类比为宏观裂纹,重点考虑断裂韧度对失稳阀值作用。通过分析岩石断裂韧度值及相应工况控制性结构面断裂联合强度因子,以达到准确分析危岩稳定性的目的,并且将断裂韧度同断裂联合强度因子的比值定义为危岩稳定性系数。本文基于断裂力学基本理论,对不同破坏机理的典型危岩进行危岩稳定性定量计算,计算结果表明三类型危岩在天然状态下均处于欠稳定状态,在外力扰动下危岩稳定性系数均出现不同程度折减,计算结果较为客观、敏感、便于工程判别。结合岩体的控制性结构面切割程度、变形程度为依据建立的不同类型稳定性定性评价标准(该标准分别以地形坡度、主控结构面组合倾角、主控结构面完备程度、控制性结构面张开程度为判据,并且不同类型危岩稳定性判据有所差异)对研究区危岩稳定性进行定性分析。为了全面掌握研究区危岩稳定性真实情况,最后综合考虑危岩稳定性定量计算结果和定性分析结果,稳定性较差的危岩处于基本稳定状态,稳定性差和极差的危岩处于欠稳定状态,危岩稳定性定性分析结果与定量计算结果较为吻合具有较好的工程适宜性。此外统计数据验证了危岩稳定性与岩体结构、坡度等的紧密关系,一定程度上验证了危岩稳定性定性评价标准的可靠性。(4)研究发现危岩的防治是一个系统工程,危岩的治理受多方面因素制约和控制,本文在参考大量已有危岩防治工程措施后,结合水电高边坡危岩实际情况,综合考虑工程重要性等级、危岩规模、施工条件、危岩稳定性等各方面因素建立水电高边坡危岩防治原则。为了保证该原则的实用性,将该原则运用于杨房沟水电站坝址区危岩实地治理,以期能达到兼顾技术合理、安全、经济、适用、环保等要求的最优危岩防治效果,同时对今后水电边坡危岩防治起到一定借鉴作用。另外,考虑到研究区地形陡缓交替、落石有沿坡体沟道内滚落特点,本文结合Rockfall软件对危岩运动特征进行了分析,对被动防护网的布设也作了一定探索。