板裂结构岩体最早是由孙广忠正式提出的概念,之后倪国荣、张文彬、潘瑞林等学者对这种岩体结构进行了相关基本理论和试验研究。块状岩体板裂化是指块状岩体在构造改造或表生改造作用下,产生的似板状岩体,其工程特性和块状相比有较大的差异。国内外学者对板裂结构岩体的工程特性进行了大量研究,但对板裂结构岩体的成因机理和形成过程还缺少深入地研究。本文在前人研究成果的基础上结合金川露天矿板裂化边坡、澜沧江小湾水电站左岸边坡以及瀑布沟水电站卡尔沟料场板裂边坡的工程地质条件分析常见板裂化岩体成因机理,以黄河某水电工程岸坡块状岩体板裂化为研究对象,在研究区岸坡变形破坏特征及板裂岩体结构特征调查的基础上,研究其板裂结构的成因机理并分析对边坡稳定性的影响。主要成果如下:(1)分析板裂结构岩体的成因机制,从应力分异、差异卸荷回弹和动荷载作用三个角度论述岩体板裂化的本质;沉积岩、火成岩、变质岩三大岩类都可以出现板裂化。(2)通过对顺倾和反倾两类板裂化边坡的典型破坏模式进行力学及各阶段特征分析,得到了顺倾板裂边坡极限坡长计算式(?),对反倾边坡力学模型进行分析得到了折断破坏的拉断和挠度判据。通过对单因素变化情况下,建立典型顺倾和反倾边坡UDEC模型分析各因素对边坡稳定性的影响;当板裂倾角在35°~45°时,反倾边坡稳定性最差;当板裂倾角在45~55°时,顺倾边坡稳定性最差。两种边坡随板裂厚度、板裂体岩石强度和板裂面强度的降低稳定性也降低。(3)通过连续介质离散元方法(CDEM)建立不同裂纹倾角和岩桥倾角组合下,岩石裂纹数值模型;总结在卸荷条件下各组合裂纹扩展和岩桥破坏形态并与前人室内试验成果进行对比分析,结果基本吻合。分析裂纹扩展与岩体板裂化结构出现的关系,原生缓倾结构面以压致拉裂为主;当保持岩桥倾角不变而改变裂纹倾角时,裂纹的扩展形态关于岩桥呈中心对称;随着裂纹倾角在0°~45°范围内逐渐增大,新裂纹的增长部位由裂纹两侧和顶端转变为向顶端富集;倾角大于45°时,开始在岩桥内部出现翼型裂纹,且随倾角增大,裂纹扩展长度变短。保持缓倾主裂纹倾角为30°时,得到不同岩桥倾角范围内,岩桥的破坏贯通过程和差别;当岩桥倾角在30°~60°时,裂纹的扩展以纯剪切形式为主;当岩桥倾角大于60°时,岩桥破坏在剪切和张拉共同作用下破裂;陡倾角下,岩桥以翼裂纹包围的方式破坏失稳。对裂纹在卸荷条件下的扩展形式的研究,了研究岸坡在河谷下切卸荷过程中,陡倾板裂面产生的成因机理有现实指导意义。(4)通过对岸坡岩体结构的调查,发现岸坡发育近NE向和SN向,呈共轭关系的剪切板裂结构面;运用FLAC3D及CDEM建立河谷演化计算模型,得到河谷在下切过程中的应力分带特征,划定岸坡应力降低区、增高区和原岩应力区的位置。结合岸坡应力分带和对3~#梁剖面板裂化过程的模拟分析,得出岸坡印支期块状花岗岩板裂成因;河谷下切时岸坡岩体伴随卸荷,沿原生节理形成一系列缓倾结构面,在继续卸荷时因压剪共同作用,在结构面间岩桥形成的近垂直于缓倾面(相对于岸坡陡倾)的板裂面,把原本块状的花岗岩分割成板状。(5)本文在现场岩体结构调查基础上,以岸坡内折断面和危险结构面的最不利组合为原则,确定了岸坡6种最危险滑动组合模式;运用刚体极限平衡法对各组合工况稳定性进行分析,分析得出岸坡浅表层最易在动荷载和蓄水扰动下产生滑动;建议对岸坡进行浅层清坡,结合排水截流措施,加大监测与巡视,运用主被动防护结合的办法防治边坡。