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大型工程项目在我国黄土丘陵地区的开展日益增多,为了在有限的空间得到足够的可利用面积,通常需要挖山填沟造地形成了大量单级高度40~50m的高填方边坡,但是填方边坡材料较为复杂,力学性质差异较大,施工压实度控制难度大,不同坡段的碾压遍数、碾压速度、碾压厚度和含水率均不一致,且从而使高填方边坡变形破坏成为黄土地区最危险的地质活动之一,其严重影响黄土地区的经济建设和城市化进程。本文以国内某高填方边坡为研究对象,其最大高度超过40m,以锚拉桩板墙和加筋挡土墙联合支挡,结合野外调查和勘察资料,了解研究区的地质概况与基本特征;依据室内试验,掌握填方区工程地质条件,建立填方加载边坡地质结构模型;通过研究区高填方边坡回填加载支挡结构变形与监测分析,研究抗滑桩、桩间板变形机制;根据力学理论和借助数值分析高填方坡体加载过程力学-变形响应特征分析,从而对高填方边坡变形破坏演化与失稳机理进行剖析,最后根据监测数据,运用变形-时间的变形曲线特征和切线角理论,建立高填方边坡变形破坏动态预报体系,主要研究主要成果如下:(1)通过对室内非饱和土实验研究得出抗剪强度参数粘聚力和内摩擦角随含水量的增通过曲线y=0.2225x~2-15.422x+270.12和y=-0.0142x~2+0.2673x+29.03拟合,两者基本呈抛物线型变化趋势;而抗剪强度参数内摩擦角和粘聚力随基质吸力的变化则经过拟合基本呈现出y=0.0488x+23.04和y=0.04775x+0.827线形递增的趋势,而粘聚力的增幅与基质吸力之差的比值即是非饱和土的抗剪参数bf=25.33°。(2)基于压力板仪实验测出的土水特征曲线提出非饱和土体的新的强度公式,通过与非饱和土实验所得的抗剪强度与其他公式和本文提出的新强度公式进行误差对比分析,误差较其他公式小,为非饱和土的强度分析提供理论依据。(3)桩间板主要发育挤张裂缝,裂缝从下部产生,往上部延伸;缝宽达到3mm(可直接观测到)以上的裂缝占总条数比例随工期不断增加,最终在桩板墙中部形成一道―破裂线‖;同时每块挡土板的裂缝由中部产生往两侧扩展;(4)桩体上表现主要为鼓胀裂缝和剪扭裂缝,在支护区的中部鼓胀裂缝始于外表面,向左右两侧延伸,宽度0.2~1.04mm,几乎呈闭合状态,裂缝稍有倾斜基本水平,呈波状型,内无填充,也基本上为―中部宽两边窄‖的羽状鼓胀裂缝,外侧与左右连通的水平鼓胀裂缝基本上集中在距地面1.5~2.0m的桩体锚头附近,在左侧延伸稍短,主要是由于剪力和弯矩的共同作用下会造成悬臂段桩身产生―危险截面‖,截面以鼓胀裂缝形式表现出形变,当该截面所受外力超过其混凝土弹性形变量时,桩体会产生弯曲变形甚至破坏;(5)现场采用IBIS-L系统监测技术对A1区支护结构的变形进行实时监测。对监测数据进行分析,生成的位移云图反应出A1区支护结构表现出明显的―区域特性‖,位移增量较大的区域在支护区中部―圆弧‖区,即50~67#抗滑桩段,其次为68~78#抗滑桩段,位移增量相对较小的区域为20~49#抗滑桩段。(6)边坡在降雨过后产生的位移增量,在降雨初期和土体初始的含水率、渗透系数有很大的关系。初次大规模降雨入渗,降雨强度往往小于坡体的入渗率,使得雨水几乎全部入渗到土体内,随之的降雨延时效应也就比较不明显,往往在降雨过后的十几个小时内开始出现位移增长,并很快到达最大值。(7)根据高填土边坡支挡的微变特征和破坏特征分析,可将高填方边坡变形破坏的形成和演化可以概括为―蠕滑—滑移—溃滑‖;(8)通过长期监测,黄土高填方支挡边坡蠕滑拉裂阶段的最大变形速率为0.049mm/h,而在滑移拉裂阶段的变形速率为2.01mm/h,而高填方支挡边坡蠕滑拉裂转化为滑移拉裂的临界变形值则为0.89mm/h;(9)根据支挡结构的产生的累计变形监测曲线的切线角变化和变形加速曲线的特征分析,构建高填方边坡动态破坏体系,研究表明切线角大于75°,加速度由0 mm/h~2剧增到8.9mm/h~2时作为高填方边坡失稳判据。