随着各种各样工程建设加速发展,大坝、地下工程、边坡和隧道等相关的岩体工程将朝着规模更大、范围更广、深度更深的方向发展。因此,在对公路、铁路、露天采矿和水利行业边坡工程稳定性分析中,所面对的岩土体地质环境将会越来越复杂。资源至兴安高速公路线路穿过大面积受构造影响而形成的单面山,地质条件十分复杂。本文以资源至兴安高速公路K21+638~810段边坡工程为依托,展开对构造单面山硅质岩岩体结构以及边坡稳定性研究。在查明区域地质环境和工程地质条件基础上,对该处构造单面山硅质岩的岩体结构进行了详细的研究;在此基础上,利用有限元数值模拟软件Midas GTS NX对边坡开挖前、开挖过程中、开挖后以及施加支护结构后等各种状态进行二维数值模拟分析,并与现场边坡变形发展情况相比较,得出以下结论:(1)在加里东运动以及新华夏系构造(主要是新宁—资源F1张扭性正断层)影响下,形成了该处山坡走向与断层走向近似垂直,坡度与岩层倾角大体相当的单面山。F1断层对边坡岩体结构面的发育特征有着很大的影响作用。(2)根据岩体结构面统计结果,岩层倾向基本处于290°~305°之间,倾角基本出处于20°~30°之间。第一组节理倾向主要分布在115°~120°,倾角主要分布在60°~70°;第二组节理倾向主要分布在295°~300°,倾角主要分布在70°~80°。且第一组节理比第二组节理发育占优势。(3)根据岩体结构工程地质分类,得出Ⅲ级结构面结合度差、中等间距、中等宽度~很宽、低~中等延续性占优势。Ⅳ级结构面结合度一般~差、中等间距~宽间距、中等宽度、很低~中等延续性占绝对优势。(4)软弱结构面厚度主要分布在100mm~300mm之间,充填物质主要为岩块、岩屑夹泥,密实程度主要以疏松和松散为主,充填物地下水特征主要表现为(局部)渗水。结构面蚀变较为严重,基本上已经被严重绣化,其胶结程度差。(5)根据资料以及室内试验结果可得,岩体重度γ=27kN/m3,抗剪强度粘聚力C=105kPa,内摩擦角φ=48°,泊松比υ约为0.17,弹性模量E约为78GPa;岩体结构面粘聚力C=3kPa,内摩擦角φ=32°,弹性模量E约为31GPa;软弱结构面粘聚力C=18kPa,内摩擦角φ=23°,泊松比υ约为0.25,弹性模量E约为4.8 GPa。(6)在未施加任何支护方式下,开挖前坡体整体处于稳定状态;随着对边坡进行逐层开挖,坡体整体从稳定向不稳定方向发展,沿着结构面发生滑动可能性很大,潜在滑动面呈加深的趋势,且在坡脚及部分结构面处出现剪应力集中。(7)在原有设计下,对坡体进行逐级开挖逐级支护下,坡体整体处于稳定状态;在开挖后,未对开挖后坡体进行支护,坡体局部可能沿着结构面发生破坏,且开挖坡体以上的锚索应力及应变明显增大,在长期作用下,坡体可能会发生蠕动变形。(8)数值模拟结果与现场边坡变形发展情况基本相符合,说明本次数值模拟从模型的建立、材料参数的选取、结构模型的选取、本构模型的选取以及网格划分均较为合理可行,今后可以为类似边坡工程设计提供参考。