大型水利水电工程都面临较严峻的库岸稳定性问题,详细了解库岸斜坡的变形破坏特征及变形机制,有利于分析其稳定性及预测其变形演化趋势。本文以黄河茨哈峡水电站坝址区陡倾横向岩质斜坡发育的不稳定体(Ⅱ#滑坡、3#变形体、泄水边坡变形体)为研究对象,在阐明其基本地质环境条件的基础上、详细研究了研究区典型斜坡的边界条件、变形破坏特征,结合数值模拟对其变形机制进行了系统的分析。得出以下规律和结论:(1)研究区斜坡结构面较发育,其中层面裂隙和层间错动带最发育,其次为顺河向倾坡外结构面,陡倾及中-缓倾结构面均有不同程度的优势发育。(2)研究区变形体及滑坡变形破坏边界明显,多以断层带或优势结构面作为主要控制边界,控制边界以外坡体破碎、解体,岩体纵波速较低,通常位于1500m/s以下;以内,岩体完整性迅速提高并维持在一个较高水平,岩体纵波速较高,通常在2500m/s以上。Ⅱ#滑坡以具有与坡表连通的缓倾结构面为底部滑移边界,后缘以中-陡倾结构面为拉裂边界,两侧以顺层的层间夹层、挤压带或岩性接触面控制。3#变形体及泄水边坡变形体以中-缓倾坡外断层作为底部滑移边界,由于底部断层不与地表连通,前缘存在锁固段岩体;后缘以中-陡倾坡外拉裂带或软弱面为控制边界;两侧同样多以层间断层和层面作为两侧控制边界。(3)研究区典型斜坡变形破坏特征表现为:(1)坡体表部岩体沿中-陡倾坡外结构面的卸荷拉裂变形;(2)坡体中上部深部变形破坏主要表现为拉裂、架空和垮塌;(3)坡体底部深部变形破坏除了架空、垮塌外,还表现为明显的受挤压变形特征,砂岩一般为压碎破碎,板岩则产生揉皱或挠曲变形。(4)研究区陡倾横向岩质斜坡变形破坏的影响因素主要为:地形地貌、岩性条件及坡体结构、结构面与临空面组合、水的作用。结合边界条件和变形破坏特征对Ⅱ#滑坡及3#变形体、泄水边坡变形体的变形机制及成因机制进行了分析,根据三者底部滑移界面是否与坡表连通,将研究区斜坡主要分为两种变形机制,一种为以Ⅱ#滑坡为典型的滑移-拉裂型,一种为以3#变形体和泄水边坡变形体为典型的滑移-剪断型。(5)采用三维离散元(3DEC)数值分析方法,以研究区典型不良地质体Ⅱ#滑坡与3#变形体作为研究对象。对Ⅱ#滑坡所在斜坡由变形积累到破坏滑动全过程进行模拟,结果表明,坡体首先沿着缓倾坡外结构面滑移,同时坡体后部拉裂缝发育并随之扩展,最终后缘拉裂缝和底部滑移面贯通,滑坡形成。对3#变形体的变形过程进行模拟,模拟结果显示:3#变形体在现今的力学参数条件下,处于稳定状态,不会发生失稳。为了了解3#变形体可能的失稳破坏过程,也同时为了模拟锁固段岩体力学参数的劣化过程,在初始计算稳定后,对锁固段岩体力学参数进行折减,当折减系数为0.7时,锁固段岩体变形逐渐积累,同时坡体中上部拉裂缝大量发育,但还保持着较完整的岩体结构,最后随着锁固段岩体的剪断破坏,斜坡发生滑移失稳。对监测点的位移监测结果显示,滑移-拉裂型斜坡中部位移最大,与后缘岩体呈明显拉裂特征,与前缘岩体呈挤压推移特征,斜坡滑移破坏后基本解体。滑移-剪断型,自后缘至前缘,位移量逐渐减小,表现出明显的挤压推移、前缘受阻特征,锁固段岩体剪断后,位移量迅速增大至一个稳定值。