摘要：岩质边坡的倾倒破坏是地质环境中广泛存在的现象，通过模拟手段对边坡的响应规律进行科学准确预测显得尤为重要。采用基于强度折减法的节理有限元法(JFEM-SSR)对反倾层状边坡的变形破坏机制进行研究，该方法可同时考虑岩块和节理属性，并能充分体现岩层或岩块接触作用的非线性关系，在获得边坡应力、位移及塑性区的同时可以到边坡的稳定系数。首先，采用JFEM 对R. E. Goodman 和J. W. Bray 提供的一个倾倒破坏的算例进行了模拟计算，证实该法应用于节理岩石边坡稳定性分析的合理性；然后，基于该方法，采用节理网络模型建立广乐高速公路一桥墩承台开挖边坡的地质模型，对其变形破坏机制及稳定性影响因素进行研究，重点探讨地下水渗流作用、地震作用、岩层倾角、岩面厚度对边坡变形破坏的影响，以便为工程决策提供依据。
1 引言
反倾层状岩质边坡的变形破坏已经引发了国内外一系列的灾难性事故，如秘鲁的Ghurgar 岩崩、加拿大Frank 滑坡、意大利Vjoint 滑坡、西部金川露天矿边坡垮塌、洼里滑坡以及巫峡口山体滑坡等。鉴于反倾层状边坡变形特点及成因机制的复杂性和在边坡工程中的重要性，该问题已成为岩土工程界急需解决的重大工程技术问题之一。国内外众多学者就反倾层状边坡的变形机制进行了研究，并取得了可喜的成果，研究手段主要有极限平衡法、物理模型试验法和数值模拟方法[1-7]。R. E. Goodman 和J. W. Bray[3]首次提出基于极限平衡原理的分析方法(以下简称G-B 法)，该方法忽略了应力计算，关注边坡瞬时破坏前的状态，计算简单，没有考虑岩柱底滑面的连通率；且以坡趾第一块岩柱所需外力作为衡量边坡稳定的标志，假定被离散的条块为矩形，实际应用中极为不方便，实际情况往往包含2 组或以上非正交的结构面。李桂荣等[8]对G-B 法的适用性持不同的见解，尚需对此进一步深入研究。物理模拟试验方法虽然能直接观测和记录岩石边坡的变形、破坏及其发展过程，但是试验周期长、费用高，结果具有局限性，通用性较差，不同的地质环境，试验条件差异很大；另外，物理模拟试验在模拟与岩层相交的节理作用、地下水渗流作用及边坡结构对反倾层状边坡的变形破坏上也存在不足。数值分析方法如等效连续模型、块体理论、基于非连续介质的力学方法(DEM，DDA)等，虽然能直观反映倾倒变形边坡破坏的过程，但这些方法一般只能给出边坡的应力、位移及塑性区，而无法得到潜在滑移面及稳定系数，计算耗费机时、收敛性差等，很难模拟断续节理交切及离散裂隙网格的问题，特别当岩层数目过多时建模过程难以进行。然而，采用接触单元模拟复杂层面的有限元法的计算研究相对较少，尤其是考虑地下水作用的文献几乎空白。
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