高速公路改扩建过程中势必要拆除边坡原有支护,造成边坡应力重分布,因此在开挖过程中边坡的稳定性处于动态发展过程中,开挖支护时序、施工期内的降雨量等对其均有较大影响。若处理不当,边坡极有可能失稳破坏。因此,研究开挖过程中的边坡变形规律及其稳定性,寻求合理的开挖支护方法及边坡加固措施,对于确保改扩建边坡工程的安全稳定有着重要意义。论文以柳南高速K1456+800~K1468+300段改扩建工程某典型边坡为依托,以边坡开挖变形规律为目标,以边坡稳定性控制方案为主线,借助离心模型试验、有限元模拟计算和理论分析等手段,开展了高速公路高边坡改扩建开挖过程稳定性研究。论文首先系统分析了影响高速公路高边坡稳定性的影响因素,结合柳南改扩建路段的实际工况,进行了高边坡开挖稳定性影响因素的灵敏度分析,然后采用响应面法和蒙特卡罗两种方法对岩性参数内聚力c和内摩擦角进行了可靠度分析。借助长安大学60gt离心模型试验系统,构建与实际应力相符的边坡模型,依靠激光位移传感器、非接触式位移监测系统等明确了边坡开挖过程中的变形过程,揭示了不同开挖支护时序下边坡的稳定状态的动态发展规律;以土工土工离心机系统为平台研发了降雨装置,在离心场中实现了对降雨过程的模拟,研究了开挖过程中的降雨对边坡稳定状态的影响,以及不同降雨量后边坡稳定状态的发展过程。以柳南高速典型边坡为原型,进行不同施工方法的有限元数值模拟,分析了不同开挖支护时序对边坡安全系数、应力、位移等的影响。同时根据改扩建道路拓宽的宽度,确定边坡开挖后的坡脚点,并以此为基准点,利用ADINA有限元计算软件,分别建立边坡开挖比例为1:0.75、1:1及1:1.25的数值计算模型,分析不同开挖深度、不同开挖分级数对边坡安全系数、应力、位移等变量的影响。最后总结控制边坡开挖变形的常用施工处治技术方法,分析了各方法对应的设计计算方法,提出了适合改扩建边坡的合理施工方案,将信息施工技术有效的应用于改扩建边坡稳定性控制措施方案中;确定了合理的施工原则,保证了边坡施工整体性的安全稳定,对后期稳定的安全起到重要的作用。