岩石高边坡的稳定性问题是最具特色的工程地质问题之一,高边坡稳定性问题不仅涉及到工程本身的安全,同时也涉及到整体环境的安全。对岩质高边坡变形破坏机理和稳定性预测预报研究是我国20世纪60年代以来工程地质学领域的热点和难点。大冶东露天采场露天边坡角一般43～60°,局部到70°,边坡高度230～430m。目前这些边坡已存在10年以上,加之大气降水的影响,稳定性系数在1.0～1.1之间,基本上处于极限平衡状态,并且局部已经发生较大规模的坍塌破坏。边坡坡角处的挂帮矿露天开采和边坡底部矿体的地下崩落开采,无疑将对露天边坡的稳定性产生极其严重的影响,有造成大面积岩体滑动或坍塌,并形成采场冲击地压和影响国家矿山公园正常运营的可能性。如能准确地掌握潜在崩滑体的变形过程,科学地分析判断崩滑体在不同时期的自稳状态和可能的破坏方式及破坏时间则具有重要的理论和现实意义。论文结合高边坡失稳机理研究新技术新方法,针对过去滑坡预报研究方法单一、理论成果的实际应用性不强等问题,在广泛查阅国内外有关滑坡预测预报文献资料的基础上,综合运用赤平极射投影分析、FLAC-3D数值模拟、灰色理论、时间序列、BP神经网络和极大似然估计等方法从地质—力学机理—变形预测三个方面系统的研究了大冶铁矿东露天采场A区高陡边坡不稳定体失稳机理和变形预测模型:论文的主要研究工作与结论有以下几方面:1)研究了东露天采场构造发育、岩体破碎的A区高陡边坡的工程地质特征,研究结果表明:A区边坡岩性可归纳为闪长岩组、蚀变闪长岩组、断层破碎带岩组和磁铁矿岩组四类;东露天采场的地应力仍具有以自重为主,未显示出强烈的残余构造应力;A区高陡边坡岩体结构复杂、构造发育,主要岩体结构面可归纳为三组:①走向NE倾向SE的顺坡向结构面;②走向NW倾向SW的顺坡向结构面;③走向NE倾向NW的反坡向结构面。2)应用赤平极射投影分析方法研究了A区高陡边坡岩体结构,研究结果表明:边坡的主要破坏形式为小规模的倾倒破坏和楔形体破坏,楔形体破坏的主要方向为SE30°左右;边坡中下部有发生较大规模顺层滑坡或楔形体滑坡的可能性,楔形体滑坡破坏的主要方向为SE20°～30°,顺层滑坡破坏方向为S W10°～20°。3)应用FLAC3D数值模拟软件研究了A区高陡边坡不稳定体的变形破坏机理,首先根据边坡工程地质资料和岩体结构分析结论抽象概化出边坡的地质—力学模型,在此基础上通过Autocad和ANSYS软件在FLAC3D软件中建立数值分析模型。模拟计算结果表明:①开挖过程中边坡的最大和最小主应力变化不大,基本沿边坡以层状的规律分布,最大压应力分布在模型右下部(北帮闪长岩),最大拉应力小范围分布在边坡台阶顶部:②边坡剪应力随开挖深度增加而增加,随坡角增大而增大,北帮边坡坡脚附近的剪应力比南帮大1.0MPa左右,开挖至-156m最终水平时,北帮边坡浅部均匀分布有0.50～0.75MPa左右的压剪应力,南帮边坡浅部均匀分布有0～0.25MPa左右的拉剪应力;③露天开采形成边坡的过程中,边坡岩体的水平位移分量大于垂直位移分量,垂直方向最大位移为0.21m,出现在北帮-22m水平平台附近(F9′断层破碎带出露部位),水平方向最大位移为0.34m,出现在-60m水平平台附近(A10破碎带出露部位);④随开挖范围和深度的增加,边坡塑性区范围逐渐增加,破碎带的存在加剧了塑性区的逐步扩大,开挖至-156m水平形成最终边坡时,北帮边坡浅部存在一条因剪切作用而贯通良好的塑性带。4)总结归纳了现有滑坡预测预报理论与相关方法的基本特点。结合论文主要研究内容着重介绍了灰色GM(1,1)理论、曲线回归分析、时间序列和神经网络等预测方法的基本理论、建模思想与步骤。5)研究了A区高陡边坡不稳定体变形的不同时间尺度多预测模型,研究结果表明:短期预测模型方面,灰色神经网络组合模型预测效果(平均相对误差1.52%)优于传统的GM(1,1)预测模型(平均相对误差9.33%)和重构背景值的GM(1,1)预测模型(平均相对误差9.23%);中期预测模型方面,BP神经网络预测效果(平均相对误差0.6%)优于多项式回归(平均相对误差≈8%)和ARIMA(p,d,q)时间序列预测模型(平均相对误差≈7%):长期预测模型方面,考虑全局性和随机性的极大似然估计理论和基于岩体稳定性分析复合评价指标的非线性BP神经网络预测在稳定性系数预测方面,比传统的极限平衡分析计算结果更接近现场实际情况。6)探讨了不稳定体变形的GMD预测模型,参考现有少量相关研究资料,论文提出了较详细的建模思路与技术方法,并结合A区边坡工程实际,在边坡稳定性验证、边坡破坏机理分析验证、边坡关键点变形动态跟踪三方面检验了论文基于GMD预测思想所获得的变形破坏机理的合理性和所建立的各种预测模型的有效性。最后,结合论文的主要研究内容与结论,给出了进一步研究工作的相关建议。