我国西南部的广大地区河谷深切,地形坡度陡、地质构造复杂,发育众多高陡斜坡(边坡),是孕育大型地质灾害、工程边坡大规模失稳的主要区域,尤其是分布大量层状岩体的地区,岩体倾倒变形,孕灾、成灾的问题更为突出。本文依托国家自然科学基金面上项目“薄层状软硬复合岩体弯曲断裂机理及强度特征试验研究(41672300)”,以三峡库区巫峡龚家坊–独龙一带十余个反倾边坡为背景,针对长期库水涨落诱发反倾岸坡倾倒变形这一水–岩相互作用机制,通过采用工程地质调查分析、长期监测、岩石力学试验和数值模拟等方法,探明了龚家坊–独龙一带边坡岩体结构特征、岩体质量及参数特征,全面调查了库水影响下边坡的变形破坏现象,分析了边坡变形与库水周期性涨落的相关性,并建立了考虑水–岩相互作用的强度时效劣化离散单元法(TSD-DEM),基于该方法,分析了库岸反倾边坡时效变形失稳的库水侵蚀–软化–渗流耦合作用机理。主要研究内容和成果如下:(1)对三峡库区巫峡口区域地质背景资料进行收集和总结,对该区域地质构造、地层岩性和水文条件进行初步分析。探明龚家坊–独龙段斜坡地层岩性、地质构造和水文特征。明确了研究区为典型的滨海~浅海相碳酸盐岩与碎屑岩混相沉积层,岩性主要为灰岩、泥质灰岩夹页岩。构造上该区域主要受横石溪背斜控制,并受长江河谷强烈下切影响,形成现有的反倾层状高陡边坡。(2)通过无人机摄影、钻孔取芯以及现场人工测绘等一系列勘察方法,对龚家坊–独龙一带斜坡岩体结构特征进行详细测绘,了解研究区一带边坡岩体质量、岩体结构类型。调查揭示了坡体中普遍发育的三组结构面,即岩层层面(J0)、层间外倾裂隙(J1)和纵向剪节理(J2),这三组结构面将岩体切割成块状。不同地层中三组结构面发育程度不同,致使不同地层的岩体结构类型迥异,大体上表现为坡体中上部地层呈中~厚层状,下部地层呈薄层状结构,裂隙发育,岩体破碎。(3)基于现场原位试验和室内试验,确定结构面、岩石基本力学强度参数。试验表明,在力学强度指标上,边坡下部岩体强度小于其中上部岩体强度,结合边坡不同部位的岩体类型,将研究区一带岸坡归类为下软上硬、典型的“软弱基座型”反倾高边坡。(4)现场调查表明,龚家坊–独龙一带边坡消落带范围内的岩体受库水侵蚀现象明显,主要的侵蚀迹象为软弱夹层的泥化现象和侵蚀裂隙/侵蚀洞。受库水侵蚀影响,消落带岩体主要产生薄层状弯曲倾倒变形,该变形破坏引发中上部中~厚层岩体发生块体倾倒变形。(5)基于长期监测分析发现,龚家坊段–独龙段斜坡变形大体上存在递变现象,即坡脚的变形较大,方向主要沿斜坡向下指向长江河谷;而越往上,坡体变形逐渐减小。此外,近年的监测结果反映出边坡变形存在增长趋势,说明研究区斜坡稳定性有降低势头。结合同步的水文监测分析表明,库水位下降是斜坡变形的主控因素:在库水下降时,斜坡变形持续增加,而在库水上升阶段,几乎不发生变形。(6)基于碳酸盐岩不同微观组分在不同工况的水作用下(短期作用和长期作用)的不同变化特征及其对碳酸盐岩宏观力学行为的影响规律,编程并建立了水–岩相互作用的强度时效劣化离散元蠕变模型(TSD-DEM),并与已有的碳酸盐岩试验结果对比,验证了该方法在模拟水作用下碳酸盐岩短期/长期力学行为的可行性。(7)以龚家坊二号滑坡为例,引入上述TSD-DEM方法,并考虑库水涨落影响,模拟并阐明库水作用下此类软弱基座型反倾边坡坡脚岩体的侵蚀破坏过程与渗流作用机理,模拟结果表明,边坡的破坏演化过程可分为三个阶段,即坡脚侵蚀软化阶段(该阶段作用时间最长)、边坡下部岩体破坏阶段(弯曲倾倒)和中上部岩体断裂阶段(中部岩梁断裂–倾倒,上部岩体滑移)。