随着社会快速发展和我国西部开发战略的实施,大量岩土工程已建或将建在强震区,地震诱发岩质边坡破坏已成为一种普遍和危险的地质灾害。对于普遍存在的层状边坡,其失稳破坏过程及模式不仅与其岩体结构有很大关系,也与地震波的传播特性密切相关。如何有效预测这类边坡在偶遇地震外动力作用下的稳定性,对于确保基础工程建设顺利开展和安全运行具有重要意义。振动台试验能直接模拟人工合成地震条件下地质结构的力学行为,可以较准确重现物理模型变形及破坏过程。非连续变形方法(DDA)是一种动力数值方法,可以模拟节理岩体的非连续变形行为,在岩体工程动力响应研究中具有巨大潜力。本文以层状岩质边坡为研究对象,采用振动台试验和DDA数值模拟相结合的方法,研究边坡在地震作用下的动力响应特性与稳定性问题,并改进和发展了适用于岩体工程地震动力分析的DDA数值方法,主要研究内容和研究成果如下:(1)利用振动台试验研究含两组正交节理的顺层边坡和反倾边坡的地震动力响应规律和动力破坏机制。基于相似理论推导相似关系,采用正交试验设计选取合适的相似材料进行配比试验,通过振动台试验研究不同岩体结构和地震动参数(波幅值、波频率和波型)对边坡动力响应的影响规律,揭示了顺层和反倾边坡不同的破坏机制和破坏模式。(2)介绍了基于Newmark方法的DDA运动方程和块体系统接触理论,并分析了其积分方案的精确性。对DDA方法动力分析的基本理论包括阻尼、边界和动荷载输入等问题进行探讨,进一步分析DDA控制参数及波传播影响因素对计算结果的精度影响。(3)采用DDA方法对振动台试验边坡模型进行数值模拟。分析原型边坡在不同幅值地震波作用下的动力响应及失稳机制,并与振动台试验结果对比分析,验证改进的DDA方法的适用性;基于DDA方法分析顺层和反倾边坡在水平向地震动荷载(横波)和竖直向地震动荷载(纵波)作用下的动力响应规律,揭示了顺层边坡水平向激振的动力响应强于竖直向,而反倾边坡竖直向激振的动力响应要强于水平向。(4)基于相关结构面动摩擦系数研究成果,即结构面动摩擦系数随累积位移和相对速率的衰减规律,提出考虑结构面退化的边坡动力稳定性评价方法,给出了基于接触力和强度折减概念的稳定性安全系数计算公式。(5)白鹤滩水电站工程位于地震活跃带,其左岸边坡是典型的顺层岩质边坡,岩体内包含多种软弱结构面,其地震稳定性分析尤为迫切。基于改进的DDA数值方法分析边坡控制性结构面在地震动荷载作用下的退化影响,边坡的破坏机理及整体稳定性,结果表明在此地震工况下,边坡整体稳定,由LS422、F146、F112、F17和LS3319等软弱结构面相互切割的岩体局部发生了永久变形,表现为滑移-拉裂局部大变形模式,但最终也趋于稳定。采用预应力锚索对边坡进行局部加固模拟分析得出,锚固结构能有效减小边坡在地震荷载作用下的位移,有利于边坡稳定。