反倾边坡作为水利工程边坡中较常见的一类边坡形式,近年来愈来愈有朝着“高、大、难”方向发展的趋势,从而导致反倾高边坡问题突出,失稳现象频发。加之反倾边坡稳定性影响因素众多,目前研究多停留在简单的相关性定性描述,很少有对相关性结果成因进行的深入分析讨论,针对高边坡综合多因素下的破坏机理及稳定性分析的就更少。因此,本文在总结前人研究的基础上,依托锦屏一级左岸反倾高边坡为研究原型对象,从坡高、坡角、岩层倾角和层厚四个方面,完成正交设计49个概化边坡模型,并通过安全系数与声发射参数展开影响反倾高边坡稳定性和破坏模式的因素的敏感性分析;然后基于离心加载原理,利用有限元分析软件RFPA 3D-Centrifugal对49个概化边坡模型进行数值模拟分析,探寻不同坡高、坡角下反倾高边坡的破坏模式、应力场、位移场和声发射场的变化规律;最后结合典型反倾高边坡—锦屏一级左岸边坡为工程实例,在对前述四因素影响分析的基础上,围绕工程6个典型剖面展开实际反倾高边坡的破坏模式与稳定性影响因素评价。具体研究内容及结论如下:(1)归纳总结近30年来关于反倾边坡的研究现状,从反倾边坡的倾倒破坏机理、倾倒破坏影响因素和反倾边坡的稳定性分析方法等方面进行了综述,最终得出反倾高边坡的倾倒破坏模式主要为拉裂破坏、滑移破坏和折断破坏,确定出离心加载有限元法可较好的刻画反倾边坡的破坏过程。(2)利用伺服刚性试验机(MTS815)和真实破裂过程分析系统(Realistic Failure Process Analysis System)分别对锦屏大理岩展开单轴压缩下破坏机理及力学特性的研究,发现大理岩在单轴压缩状态下的变形过程包括初始压密、弹性变形、塑性变形和残余变形四个阶段,最大抗压强度分别为168.4MPa和161MPa,破坏模式以剪切破坏为主;同时依据RFPA细观力学参数确定方法,基于室内试验获取更具工程实际的数值模拟参数。(3)基于影响反倾边坡稳定的坡高、坡角、岩层倾角和层厚四个因素进行正交试验设计,并概化出49个边坡模型展开四个因素的敏感性分析,通过边坡安全系数确定坡高和坡角为完全显著,坡角对边坡声发射数和声发射累积数为完全显著,四个因素对边坡安全系数的敏感性排序为坡高>坡角>倾角>层厚,对声发射数和声发射累积数的敏感性排序为坡角>层厚>坡高>倾角。根据敏感性分析结果,最终确定坡高、坡角是影响反倾高边坡稳定性的主要因素,故选取坡高、坡角作为后续数值模拟重点分析考虑的对象。(4)依托离心加载原理,利用真实破裂过程分析系统RFPA3D-Centrifugal,对49个概化边坡模型进行破坏模式、应力场、位移场和声发射场变化规律的讨论发现。随着坡角增大,反倾高边坡最大主应力方向和水平位移方向发生改变,沿层面剪应力逐渐减小而使垂直于层面的正应力逐渐增大。当坡角小于50°时,边坡的破坏模式为深部拉裂破坏,当坡角大于50°时,边坡的破坏模式为浅层滑移破坏,故在反倾高边坡的开挖设计中,开挖坡角不宜超过50°,开挖坡比不宜大于1:1.19。随着坡高增大,反倾高边坡沿层面向下的分力和沿层面法向的分力呈倍数增长,边坡安全系数急剧降低,故在反倾高边坡的设计施工中,一定的削坡减载可提高边坡的稳定性且不改变边坡的破坏模式。(5)针对锦屏一级左岸反倾高边坡工程实例,展开实际高边坡破坏模式及稳定性分析,发现坡高和坡角仍然是影响高边坡破坏模式的主要因素,其变化规律符合上述概化边坡结论;由于实际工程边坡中存在较多的软弱结构面等滑面组合,选取6个典型剖面进行分析,指出当存在软弱结构面时,其对边坡破坏及稳定性分析起到显著影响,该左岸边坡破坏机理主要为以黄斑岩脉X和岩层分界线构成一组楔形滑移面剪断f2断层使f5外部岩体沿滑面滑出和以f5和f8断层深部交汇与底部岩层界线形成组合滑面剪断f2断层使f5外部岩体沿滑面滑出的失稳模式。