高应力条件下大规模开挖高边坡时效变形机理及稳定性研究

随着西部大开发，起来越多的大型工程建设涉及复杂地质条件下的大规模岩体开挖及相关的高边坡稳定性问题，这与过去对自然高边坡的研究有明显区别，诸多科学问题有待深入研究。针对高应力条件下大规模开挖高边坡时效稳定性问题：本申请以典型开挖高边坡原型研究为基础，采用大量室内及现场试验、数值模拟及理论研究等方法，揭示大规模开挖下高边坡宏观变形机理及地质力学模式；揭示大规模开挖下高边坡岩体的流变力学特性及多尺度损伤演化机理；揭示大规模开挖高边坡变形场-应力场-能量场的时空演化规律及协调变化关系，阐明灾变的应力释放及能量转化机理；揭示大规模开挖高边坡变形稳定性关键控制因素及时效灾变条件；综合多元变形信息统计及状态辨识与过程机制分析，建立大规模开挖下岩石高边坡变形稳定性评价准则，提出基于变形理论的加固方法、时机及设计参数选取原理。研究成果对岩石高边坡大规模开挖稳定性评价及灾害控制具有重要理论意义和应用价值。

高应力条件下大规模开挖高边坡时效稳定性问题，是我国西南地区重大工程地质领域的前沿难点。本项目以黄河拉西瓦水电站、雅砻江锦屏水电站、澜沧江苗尾水电站等典型开挖高边坡为理论研究基地，通过大量针对性的室内试验、数值模拟及理论研究，在高应力下的边坡开挖卸荷变形破坏的“概念模型”、高应力下卸荷变形机理、典型类型高边坡变形稳定性分析方法等方面取得了系统的研究成果，高应力下高边坡开挖的“概念模型”主要有阶梯状滑移型、锁固段型、深层倾倒型等，揭示高应力卸荷岩体卸荷流变力学特性和蠕变断裂特性，揭示边坡多尺度细-宏观流变损伤演化机制，基于Lemaitre应变等效原理和基于Sidoroff能量等价原理建立的岩体损伤蠕变模型。提出动态强度折减法，建立了边坡外在“宏观变形”与“内在滑动面”蠕变损伤演化的定量分析方法，基于变形理论发展了高应力下开挖边坡稳定性评价及灾害控制理论。.本项目研究成果对我国西部地区岩石高边坡开挖工程的稳定性评价及灾害控制具有理论意义和应用价值。项目成果丰硕，撰写专著1部，在《Landslides》、《Engineering Geology》、《Rock Mechanics and Rock Engineering》、《岩石力学与工程学报》等权威杂志发表SCI论文25篇，EI论文22篇，中文核心期刊8篇。研究成果已经在国家大型工程建设中得到实际应用（如黄河拉西瓦水电站、雅砻江锦屏水电站、澜沧江苗尾水电站、大岗山水电站等），部分成果获得国家科技进步一等奖1项，省部级科技进步奖4项，培养博士研究生9名，博士后4名，实现了项目的预期目标。项目研究成果提高了我国重大工程地质灾害预测评价水平，推动高边坡稳定性评价理论的发展，并服务于具体工程实践，产生了良好的社会和经济效益。