近年来,我国水电能源的开发力度不断加大,锦屏I级、溪洛渡、小湾、大岗山、拉西瓦等一批高坝大库陆续建成并投入使用。然而,水库蓄水使库区内的地质环境和水文条件发生了前所未有的变化,打破了库区岩体原有的平衡状态,蓄水后这些水库的岸坡均出现了不同程度、不同形式的变形,且变形随时间持续增长,表现出强烈的时效特征,库水位抬升所引发的岸坡变形问题日渐凸显。分析研究岸坡的变形触发条件及时效变形机制,可以为岸坡的长期稳定性评价和除险加固提供重要依据,对确保水电工程正常运行、维护社会稳定具有重要意义。非连续变形分析方法(Discontinuous Deformation Analysis,简称DDA)在模拟岩体等非连续介质的大变形,大位移问题时具有特殊的优势。因此,本文将DDA方法作为主要分析工具,力求从渗流和蠕变的角度解释岸坡的变形启动条件和时效变形行为。针对应用需求,本文改进了 DDA的接触搜索算法和强度取值方法,研究了裂隙岩体渗流—应力耦合作用的DDA分析方法,提出了裂隙岩体线性、非线性蠕变的DDA模拟方法。基于现场观测资料和回归分析结果,本文对两个库岸边坡进行了模拟分析,对它们的变形机制和破坏模式进行了深入研究。本文的具体内容包括:(1)改进DDA的接触搜索算法。提出了一种基于角平分线的接触搜索方法,在现有接触搜索方法的基础上,进一步根据侵入角的角平分线与被侵入边的位置关系进行接触判定,提高了极端情况下判定结果的准确性。(2)改进DDA的强度参数取值方法。将岩体结构面的随机强度模型引入DDA方法,对岩体中的每一条结构面生成随机强度,基于每一条结构面的随机强度进行DDA模拟,使强度参数的取值方法更接近岩体的实际情况,计算及分析结果更为准确、真实。(3)研究了裂隙岩体渗流—应力耦合作用的DDA分析方法。以单条裂隙的水力特性为基础,采用离散裂隙网络建立了裂隙岩体渗流分析的水力学模型,并将渗流分析的结果以面荷载的形式代入DDA进行计算,建立了“缝面应力—裂隙开度—渗透系数”之间的耦合关系。基于势能最小原理,推导了考虑渗流荷载的DDA总体平衡方程,从而实现了裂隙岩体渗流—应力耦合作用的DDA模拟。通过与试验结果比较,对该方法的有效性进行了验证。(4)研究了裂隙岩体蠕变变形的DDA模拟方法。边坡和山体变形的主要形式是“蠕动与松动”。蠕变是岩体固有的力学性质,是指岩体在长期荷载作用下变形随时间持续增长的现象。研究岩体的蠕变特性,对于揭示岩体的时效变形机制具有重要意义。本文结合岩体蠕变的特征,对现有的蠕变模型进行改进,引入了反映总体应力状态的函数,使改进后的模型能够较好的反映岩体的线性、非线性蠕变特性。为了将改进后的蠕变模型与DDA方法相结合,本文推导了蠕变应变的增量表达式以及岩块蠕变和结构面剪切蠕变的DDA子矩阵,构建了 DDA总体平衡方程,并开发了相应的数值程序。利用岩体在不同应力水平下的蠕变试验曲线,对程序的有效性进行了验证。(5)对库岸硬岩边坡的倾倒蠕变变形进行了 DDA分析。倾倒破坏是层状岩质边坡的主要失稳类型之一,本文以黄河上游某水电站库岸边坡为研究对象,将岸坡的3#山梁作为典型剖面,建立DDA分析模型。基于岸坡的现场监测资料及回归分析成果,充分考虑水岩耦合特性和岸坡岩体的蠕变特性,从岸坡的倾倒变形形态、变形量值以及变形过程三个方面进行DDA模拟。结合反演分析成果,对边坡变形的启动条件、变形趋势、及时效变形特征进行了深入研究。(6)对溪洛渡拱坝的谷幅收缩变形进行了 DDA分析。随着水电建设的迅速发展,一批高拱坝陆续建成蓄水,在蓄水后的短期内,这些拱坝的谷幅均出现不同程度的收缩变形,且变形有持续增长的趋势。本文以溪洛渡拱坝谷幅为研究对象,对其河谷两岸水文地质条件的变化进行DDA模拟,研究蓄水前后岸坡中渗流场的变化及对岸坡应力状态的影响,对岸坡变形的启动条件和时效变形机制进行深入分析。