随着国内外水利工程,公路工程和矿山工程等基础设施的建设,人们发现岩体存在大量的弯曲倾倒破坏现象。学者们根据弯曲倾倒破坏的机理,提出了相应的稳定性评价分析方法,探讨了各种因素对边坡稳定性的影响。其常见模型是将非等厚自然反倾边坡简化为等厚均质边坡,而对较为复杂的非等厚反倾岩质边坡的研究较少。故本文的主要研究如下:(1)悬臂梁法是反倾层状岩质边坡弯曲倾倒破坏与稳定性分析的常用方法,然而目前主要做法是对破坏面上全部岩层依次迭代求解,该方法计算较为复杂,很难在现场快速初步判定边坡稳定性。在悬臂梁模型的基础上,通过对岩层临界失稳高度与预设破坏面上岩层高度比较分析,将破坏面上的岩层分为稳定区、主动倾倒区和被动倾倒区,进而基于极限平衡原理,提出相应的稳定性计算方法,同时利用几何面积的大小,初步判定边坡的倾倒风险。通过2个工程实例及离心实验结果验证了所提方法的可靠性,研究成果对反倾层状岩质边坡倾倒破坏稳定性评价与灾害防治具有重要的指导意义和应用价值。(2)在自重条件下,反倾岩质边坡中的岩层存在悬臂梁协调弯曲变形现象。但是在自然边坡当中,岩层的厚度及弹性模量往往不相同,从而具有不同的抗弯刚度和变形能力。本文基于小变形原理,岩层横截面上的弯矩和剪切力满足一定的比例关系,进而建立了基于变形协调的弯曲倾倒极限模型。在所提的模型中,通过剪切力将破裂面上的岩层划分为自由变形区和协调变形区。每个岩层的安全系数可以通过弯矩来计算,并用最小值来边坡边坡的安全系数。此外,对于等厚模型,本文采用平均刚度法来确定非等厚反倾岩质边坡的计算厚度。最后,通过案例研究对所提方法进行了验证。(3)众多学者对均质等厚反倾岩质边坡做了广泛研究,但是在自然边坡中,反倾岩质边坡中岩层的厚度往往是不相等的。为了分析这种情况,用玻璃板作为相似材料,开展了六组非等厚反倾岩质边坡的离心试验。在离心试验中,通过高速运动相机和压阻薄膜传感器记录岩层的变形和层间力特性。离心试验结果表明:边坡破坏可分为三个阶段:边坡坡趾破坏阶段,裂缝发展阶段和边坡破坏阶段。其最初的坡趾破坏对岩体的整体稳定性影响不大。通过离心试验和极限平衡法的结果厚岩层的反倾边坡可以用于预测非等厚反倾边坡的稳定性。这是因为较厚的岩层具有很大的抗弯刚度和抗弯强度,它们在边坡变形和稳定性中起重要作用。