杨房沟水电站位于四川省凉山彝族自治州木里县境内,是雅砻江中游河段(两河口~江口段)一库六级开发的第五级,该电站目前已经进入施工阶段,计划到2022年全部完成。石料场位于雅砻江左岸上游江边,距上坝址约1.5km,料场目前已经进入施工阶段,边坡开挖具有方量大、坡度陡、高度大、临空面多、软弱结构面发育等特点,边坡的快速开挖必然会引起坡体内应力重分布,产生卸荷变形,一旦料场产生大规模的滑坡,将会造成人员伤亡、危及下游大坝的安全。目前料场边坡处于开挖的前期阶段,地质资料还相对较少,边坡开挖的稳定性问题边是坡开挖过程中面临的一个重大地质工程问题。因此开挖前,对料场边坡的变形破坏机制和稳定性研究,确保料场边坡开挖的安全和支护措施的合理性、经济性与有效性,对于杨房沟水电站工程能顺利竣工具有重要的意义。本文主要通过边坡工程地质条件调查、岩体结构特征分析、结构面发育特征分析、岩体质量分类等方法对料场边坡的稳定性进行分析,并在稳定性分析的基础上,做出相应的支护措施研究。通过长期的驻扎杨房沟水电站现场,及时对料场开挖边坡进行地质素描,然后在室内对获得的资料进行整理。整个过程都以料场边坡的稳定性和支护措施研究为目标,具体的内容及研究方法如下:(1)结合水电站现场调查资料和华东院现场实验数据,对料场所处区域的地质背景进行分析。(2)参照相关规范,结合现场所收集的数据,对研究区的岩体进行分类,结构面进行分级,并分别研究其发育特征。(3)对引起料场边坡变形破坏因素进行分析,在此基础上,对研究区边坡变形破坏模式进行研究。(4)运用UDEC/3DEC数值模拟软件对边边坡的稳定性进行分析,在稳定性分析的基础上,提出支护方案,再用UDEC进行支护效果分析,最后通过现场监测数据与数值模拟结果进行对比分析。通过上述研究,得到的主要的成果如下:(1)根据对料场边坡现场地质调查,发现边坡结构面一般以中、陡倾角小断层和节理为主,岩体结构以块状~次块状为主,镶嵌结构次之,岩体类别以Ⅱ、Ⅲ类为主。(2)料场边坡岩体变形破坏模式主要为平面破坏和锲形体破坏两种,其中边坡开口线以外陡崖区域的卸荷风化带岩体中,与陡倾优势节理裂隙相互切割,可构成规模不等的潜在不稳定块体,其主要的潜在破坏模式为平面破坏,工程边坡发育多组优势结构面,工程边坡开挖中,受优势结构面组合切割,开挖坡面局部可形成规模不等的楔形块体,在开挖爆破扰动影响下,浅表岩体卸荷松弛,结构面强度降低,存在较普遍的楔体破坏现象。(3)通过对料场边坡三个剖面进行UDEC二维数值模拟分析可以得出:(1)边坡整体坡体应力场表现出了典型的河谷应力分布特征,在工程边坡开挖面的最大主应力一般在8MPa以内,最小主应力一般在3MPa以内,边坡整体应力水平较好,基本不存在岩爆危险。(2)边坡整体变形量值约为6~7cm,部分开挖面卸荷回弹变形较为突出,下部开挖时需要有效的控制爆破技术,尽量降低开挖扰动对边坡岩体的损伤影响。(3)料场工程边坡天然状态下整体稳定性较好,但是边坡开挖后(未支护)边坡安全裕度不足,达不到规范要求。开口线外的陡崖,天然边坡各工况处于基本稳定-稳定状态,边坡开挖后暴雨工况下系数为1,处于极限平衡状态,地震工况稳定性系数为0.97,处于不稳定状态。综合分析,工程边坡整体稳定性较好,但安全裕度不足,开口线外的陡崖稳定性较差。(4)考虑到料场边坡从边坡地形、地质构造、开挖体型等多个角度均具有三维效应,进一步对边坡开展了3DEC三维数值分析工作。作为UDEC二维分析工作的比较、延续和深化,发现三维数值计算结果与二维分析结论基本具有一致性,陡崖部位潜在失稳模式仍为块体滑移破坏,稳定性较差,工程边坡具有一定的整体稳定性。(5)针对料场工程边坡和开口线外陡崖区域不同的稳定性特征,本文分别对料场工程边坡和陡崖两个区域的支护措施进行研究:(1)对陡崖先采取3排2000KN系统预应力锚索进行加固,发现支护对陡崖的稳定性提高不大,稳定性系数达不到规范要求。因此对陡崖采取开挖部分不稳定块体+3排2000KN系统预应力锚索加固的措施,陡崖区域暴雨工况稳定性系数为1.22,地震工况稳定性系数为1.17,发现削坡对陡崖的稳定性提升较明显。(2)根据料场工程边坡具有一定整体稳定性的特点,采取根据不同岩性条件进行分区支护的措施,支护后边坡各剖面的稳定性均大幅提高,均达到规范要求,边坡的整体变形也得到了有效的控制,由6~7cm变为1~2cm,支护效果较好。(6)监测数据分析结果和数值模拟结果比较表明:综合“二维/三维离散元方法”和“强度折减法”来分析研究金波石料场岩质边坡的开挖响应特征和整体稳定性是较为合适的,能够反映该边坡的潜在变形破坏机理、稳定性特征,监测结果说明料场边坡的支护效果较好。