长期以来岩质高陡边坡问题一直是岩土工程领域的热点问题之一,基坑工程作为地下工程的典型代表,正朝着深度不断增加、规模更加庞大、环境更加复杂、工艺更加繁琐的方向发展。目前对于基坑边坡开挖过程中损伤的积累扩展和渐进破坏已经开展了大量的工作,但尚不够完善,深入研究岩质边坡卸荷特性及稳定性具有重要的科学意义。本文以青岛地铁四号线鞍山路车站基坑工程为背景,以基坑边坡开挖卸荷过程中岩体损伤过程与稳定性问题为研究对象,对边坡岩体开挖卸荷导致的细观损伤扩展和整体稳定性演化进行研究,主要结论与成果如下:(1)对场内地质进行调查与资料收集,大致掌握工程区域地质特征。针对性的建立应力-变形-微震监测系统,获取岩质基坑边坡开挖卸荷过程中应力积累-释放、岩体变形、损伤分布与发展等规律。过程中应力演化特征为:竖向应力波动水平相较于水平应力较低,具有明显的积累-释放特征,各测点应力水平具有显著差异性,应力在岩体内部具有集中分布特征。微震事件与基坑爆破开挖过程具有高度的相关性,事件数通常在爆破开挖后短时间内显著增长,平均能级上升,导致岩石尖端裂纹的能量积累,能量随着裂纹的扩展而释放。施工过程中围护结构的水平变形在开挖后短时间内显著增加,随施工推进逐渐趋于稳定,变形曲线具有弓形特征:边坡顶部和锚杆处变形较小,变形最大值所在深度随着开挖深度的增加而下移。(2)使用颗粒流方法进行了边坡岩体的建模与参数标定,从模型本构角度比选了各类接触模型的特点,分别使用平行黏结模型、滑动模型和接触黏结模型分别对岩体、节理、支护结构进行等效;相应设计单轴压缩、常规三轴、直接剪切等数值试验对模型细观参数进行标定,根据试验结果的宏观特征对比,可判断颗粒流方法能够理想的实现对基坑边坡工程的模拟分析。(3)模拟了单轴压缩、围压卸荷条件下不同初始围压、卸荷速率和预制裂纹形式的岩样模型裂纹扩展与岩桥贯通机制,分析了各压缩试验过程中岩样的力学特性、声发射特征以及损伤发展形式。岩样的极限强度与等效弹性模量受应力路径的影响:随着初始围压的增大,模型的极限强度相应提高,影响程度与模型单轴强度相关,而岩样的等效模量无明显变化;随着卸荷速率的减小,单轴强度较高的岩样模型极限强度会相应有所提升,影响程度低于初始围压,而同时岩样的等效模量也随之小幅度的减小。岩样破坏过程中的声发射特征也受模型的应力路径与预制裂纹特征影响,根据破坏过程应力增长特征将声发射阶段分为围压加载阶段、弹性阶段、屈服阶段以及破坏阶段:其中围压加载阶段较为稳定,声发射数量最少;弹性阶段声发射频率开始增加,声发射事件连续;屈服阶段在微震特征上具有一定的前兆性,该阶段持续时间较短,事件数显著增加;随着持续加载,模型进入破坏阶段,声发射频率在短时间内大幅降低至弹性阶段水平。根据试验过程中微裂纹的空间分布与形成特征,定义了六类裂纹扩展的破坏特征,分别为:翼型张拉、岩桥张拉、反翼型复合、岩桥复合、共面剪切和岩桥剪切裂纹,I类为起裂于裂纹尖端的翼型裂纹,沿某一角度向岩样侧向扩展;II类起裂于岩桥两端部,相向扩展;III类起裂于岩样顶面与底面,向预制裂纹端部扩展,初期具有张拉特性,后期具有剪切特性;IV类出现于岩桥部位,扩展过程同时具有张拉和剪切两种性质;V类起裂于裂纹端部,沿裂纹平行方向扩展;VI类分布于岩桥部位,具有剪切特征。本文中I类普遍存在于各类模型中,III类发生于岩桥强度较大的模型中,V类仅发生于预制裂纹45°、岩桥角度34°-61°的模型中,II、IV、VI类发生于岩桥长度较小或角度较大的模型中,随着岩桥角度的减小依次出现。根据整体试验过程中岩样宏观特征,得出结论:当初始围压增大或卸荷速率减小时,岩样破坏将逐渐由张拉特征转变为剪切特征,围压对微裂纹的形成具有明显抑制作用,对张拉裂纹的限制尤为显著。(4)基于现场结构面特征、地勘信息以及数值试验标定的参数,利用等效岩石技术建立了岩质边坡节理模型,通过模拟开挖,探究边坡开挖过程中变形、损伤演化特征以及稳定性指标。模拟结果表明:边坡开挖是一个损伤积累的过程,除场内较为离散的微小损伤,断裂损伤主要集中于开挖面后20m-30m、距地表15m-20m范围内,并在开挖过程中不断扩张。边坡最终破坏过程归纳为:起始损伤-节理扩展-岩桥贯通,破坏特征主要为边坡顶部岩体的张拉破坏和边坡底部沿节理面的滑移破坏,发展过程中向中部岩桥扩展,最终裂纹贯通边坡失稳。利用颗粒流重度增加法对模型稳定性进行分析,计算所得安全系数为3.45,整体稳定性良好,由于未考虑爆破效应所得安全系数偏大。边坡开挖卸荷响应特征受不同开挖顺序影响显著,细观上表现为岩石在不同卸荷路径下体现出的不同损伤形式,宏观上表现为不同开挖顺序下体现的不同变形特征,边坡单次开挖产生的变形量最大,而随着开挖步续的增加,单次开挖引起的变形量相应减小,但多次开挖会对边坡产生多次扰动。