土-岩二元结构路堑边坡(简称二元边坡)是由上覆土层和下部岩体组成的一类边坡,在浅表有松散堆积物的山区和丘陵区修路时较为常见。在以降雨为主的影响作用下,二元边坡容易演变为滑坡灾害,造成一定程度的经济损失、人员伤亡、施工中断、交通阻塞和生态破坏。为此,在探索二元边坡失稳机理的基础之上,开展智能预警是预防此类边坡病害的关键与发展趋势。本文以双达高速公路沿线的二元边坡为研究对象,综合采用现场调查与试验监测、归纳总结、室内试验、理论分析、数值模拟和软件编程等方法,开展了二元边坡失稳机理与智能预警研究,取得的主要成果和结论如下:(1)通过开展二元边坡的温湿度原位监测和探测,揭示了边坡内的温湿变化规律,明确了水分入渗是二元边坡稳定性的敏感影响因子,并提出了水分在二元边坡上覆土内的入渗模式。(2)基于室内三轴和直剪试验研究,揭示了二元边坡上覆土、全风化岩体和土-岩接触面的抗剪性能随增湿过程的变化规律。对二元边坡下的其它风化岩体,基于现场调研和理论分析同步折减岩块压缩强度、地质强度指标和岩块变形模量来近似模拟湿润环境的影响,探究了岩体性质参数随湿润环境的长期劣化规律。(3)通过离心模式试验、数值模拟分析和稳定性分析,揭示了因边坡高度增加与水分入渗的缓顺倾、陡顺倾和反倾接触面型二元边坡破坏机制,并获得了水分入渗情况下影响二元边坡稳定性的敏感土层内部边界。(4)通过同类监测量与边坡稳定系数的变化规律对比分析,确定了三类二元边坡多源监测量(坡表单点位移、格构梁混凝土应变、两点相对位移、锚杆轴力、锚索拉力和倾斜度)的监测敏感部位,并总结了监测量的变化模式。(5)通过经验总结和理论分析,提出了以经验法、预演-回归分析法和预演-支持向量机法确定各监测量的四级预警值,并给出了由监测量的预警值和变化模式进行边坡四级预警的标准。(6)通过软件编程,研发了由项目、边坡对象、边坡立面及其上监测点、边坡断面及其内监测点进行依次便捷访问的路基边坡智能预警云平台和APP,可对边坡群多源参数进行实时远程监测与边坡潜在风险进行自动预警。(7)开展了二元边坡监测预警实例研究,验证了边坡智能预警云平台和APP的有效性,揭示了坡内倾斜两点相对位移、锚杆轴力和格构梁混凝土应变随降雨和气温变化的动态响应规律,并评价了边坡的动态稳定性。研究成果可为二元边坡的智能预警工作提供有益的参考,并有利于加快路基边坡智能预警与智能公路的发展速度。