倾倒变形体的形成经历了漫长的地质历史过程,自然条件下稳定性一般较好。但大量的工程案例表明,开挖坡体坡脚部位可引起倾倒变形的继续发展。认识倾倒变形体开挖响应是进行稳定性评价的基础。本文以澜沧江苗尾水电站左右岸坝肩边坡为例,结合野外调查和监测数据,分析了边坡开挖与变形的关系,在此基础上建立了倾倒边坡概念模型,采用离散元模拟方法研究了倾倒变形体在开挖条件下的变形响应。取得的成果主要包括:(1)澜沧江苗尾水电站左右坝肩边坡所处河谷为开阔不对称“V”型山谷。左岸坝肩边坡较缓,自然坡度约30°,右岸坝肩边坡较陡,自然坡度达50°~60°。两边坡内出露板岩、砂板岩、变质石英砂岩以及千枚岩,岩层走向与河谷走向平行,两岸山体均发育大规模倾倒变形体。(2)根据倾倒岩体的倾倒变形程度,将左右岸坝肩边坡倾倒变形的强烈程度分为极强(A)、强烈(B)和弱倾倒(C)三种类型。结合前期地质勘察资料以及现场对边坡倾倒岩体的岩体结构精细描述,分析了边坡倾倒岩体分区特征:左右坝肩边坡均存在极强倾倒区(A区)、强倾倒区(B区)、弱倾倒区(C区)岩体。左坝肩边坡A区水平深度约0~15m,B区水平深度约0~135m,C区水平深度约0~130m;右坝肩边坡A区水平深度约0~25m,B区水平深度约0~110m,C区水平深度大于110m。(3)边坡监测结果表明,左右坝肩边坡表面变形表现为坡面裂缝,裂缝走向与岩层走向近平行。深部最大位移一般发生在高约90m和深度约50m范围内,整体变形随埋深增加而减小,一般开挖后,位移出现突变,并在完成开挖后存在一段缓慢变形期。(4)采用离散元颗粒流数值模拟,研究了4种开挖部位对倾倒岩体变形的影响,结果显示倾倒岩体开挖后的变形大致可以分为四个阶段:①开挖面卸荷回弹阶段②开挖坡脚部位破坏,上部岩体滑动下错③软岩塑形变形、硬岩“转动”变形,在岩体内部形成沿结构面的剪胀或脱离母岩的岩体破坏④当坡脚无阻滑物存在时,边坡整体变形呈现加速状态直至整体完全破坏;当坡脚有阻滑物存在时,边坡整体变形呈现减速状态直至平衡。(5)根据离散元模拟结果,提出了右坝肩边坡开挖坡脚后的变形破坏机制,结果显示:开挖后开口线附近岩体首先发生卸荷回弹变形,坡脚开挖形成的临空面为中上部岩体提供了变形空间,A区岩体发生沿切层结构面的剪切破坏,形成内部架空和坡表反坡台坎,坡顶部位产生拉裂缝。受A区岩体变形的影响,B区岩体发生沿切层结构面的剪切错动。随时间推移,AB区岩体剪切破坏现象加剧,形成台阶状贯通滑面,坡体滑面发生整体滑移破坏。