水是导致滑坡发展和发生最主要的因素,也是最难确定和定量研究的关键因素,深入研究库水位升降作用对岸坡岩体变形及稳定性的影响,对综合了解该类型滑坡的破坏机制和滑坡灾害的防治具有重要的现实意义。论文针对库区工程建设中亟待解决的库水位升降作用下岸坡岩体的变形及稳定性问题,以“金佛山水利工程左岸高陡岩质岸坡变形及稳定性研究”相关课题为依托,以该水库高陡岸坡工程为背景和主要研究对象,采用现场调查与观测、现场试验、理论分析和数值模拟分析等研究手段,以库水位升降作用下岸坡岩体变形及稳定性为研究重点开展研究。论文主要工作如下:(1)基于质量守恒的连续性方程和达西定律,探讨了统一描述三维饱和与非饱和渗流基本方程。基于虚功原理,论述了充分考虑双场耦合作用下以位移增量和孔隙水压力增量为方程域变量的饱和与非饱和岩体耦合固结控制方程。根据包辛涅斯克(J.V.Boussinesq)非稳定渗流微分方程,通过拉普拉斯(P.S.Laplace)正变换、逆变换及适当改进算法,求解了岸坡地下水位升降函数理论解,指导数值模拟试验方案设计及试验对比分析。(2)根据复变函数理论及椭圆孔的极坐标解,通过史蒂文森(A.C.Stevenson)提出的双曲函数形式古萨应力函数,推导了岸坡裂隙岩体应力及位移解,并结合论文研究实际进行具体分析,为数值试验结果分析提供理论依据。对岩体水文地质条件及物理力学性质试验数据进行分析研究,确定了岩体物理力学性质参数,为数值试验提供科学符合实际输入的分析数据。(3)对库水位缓变时进行多种工况下的数值模拟试验,研究了升降水全过程条件下岸坡裂隙、渗透系数、弹性模量及孔隙水对岸坡变形及稳定性的影响,并研究了单独降水条件下渗透系数对岸坡变形及稳定性的影响,根据逐步研究需要分析了其影响因素对岸坡岩体变形位移、“近似蠕变”、应力、渗流速度、孔隙水压、浸润线特征及岸坡稳定系数的影响效应,揭示了库水位升降作用过程中多种条件下岸坡浸润线分布变化规律及渗流场动态变化特性。(4)对库水位急变时进行多种工况下的数值模拟试验,研究了升降水全过程条件下升降水速度、岸坡裂隙及渗透系数对岸坡变形及稳定性的影响,并研究了单独降水条件下(极端)降水速度对岸坡变形及稳定性的影响,重点分析了升降水速度对岸坡岩体变形位移、“近似蠕变”、应力及岸坡稳定系数的影响效应。(5)岩体卸荷会造成临空面附近岩体内部应力应变场的重分布和调整,将岸坡开挖及升降水全过程引起的岸坡局部岩体的“应力降低”考虑为局部岩体“卸荷”,从岩体卸荷力学模型出发,考虑岩体卸荷对岩体参数弱化的动态影响过程,借助FISH语言对FALC3D有限差分软件进行二次开发,建立高岸坡的近似精细化三维数值模型,对岸坡开挖及库水位急变时升降水全过程进行数值模拟试验,分析了有卸荷效应时岸坡岩体变形位移及卸荷区域的定量变化情况,并对比分析了无卸荷效应时的变形位移。研究得到随岸坡开挖及升降水的逐步进行,有卸荷效应时不同卸荷率覆盖的卸荷区域整体上呈现逐渐增加趋势,特别是拉应力区域增大到约97300 m3且主要分布在裂隙X2顶部附近;无卸荷效应延缓了升降水作用对岸坡岩体的变形效应。(6)将以上试验所得卸荷时较无卸荷时的岸坡岩体变形位移较大且稳定性较差的理论成果应用于金佛山水利工程,考虑流固耦合及卸荷效应动态综合影响,对岸坡开挖及库水急变时升降水全过程进行数值模拟试验,分析了有卸荷效应时岸坡岩体变形位移、应力、卸荷区域、岩体模量、孔隙水压及锚索轴力的变化情况,并就开挖阶段的数值模拟结果与现场监测数据进行对比分析。研究得到两者数据吻合较好;各阶段岸坡岩体变形较小且稳定性较好。其相关理论及成果对库区后期施工及运营的相关研究提供了指导依据,对类似水利工程研究也有一定的借鉴和参考作用。