岩堆是典型的不良工程地质现象之一且受人类工程活动影响明显,开展隧道运营期间(库水波动状态、列车荷载)下岩堆斜坡的变形研究对评价斜坡的稳定性及确保隧道安全运营至关重要。本文以中国辽宁省田桓铁路大前石岭隧道进口岩堆斜坡为原型,开展运营期大前石岭隧道岩堆斜坡变形趋势模拟与预测研究。通过前期查阅大量该区研究资料、调研相关文献,并且进行实地踏勘,掌握该区地形地貌、地质构造、水文地质条件等工程地质概况,了解大前石岭隧道进口岩堆斜坡防治方案以及隧道开挖支护方案,在开挖大前石岭隧道的同时对斜坡地表位移进行监测。以工程地质条件等为基础,借助CAD、ANSYS、FLAC3D软件建立三维地质—力学—数值模型,计算分析模型在天然状态下的应力变形特征;在此基础上将隧道进行开挖模拟计算,结果显示隧道开挖后岩堆斜坡变形特征和实际监测结果较为吻合,可作为运营期变形预测的基础。进一步研究了岩堆斜坡在运营期库水波动和列车荷载作用下的应力变形特征,预测了岩堆斜坡的变形趋势。结果表明:(1)天然状态下岩堆斜坡应力分布均匀,斜坡整体位移较小。隧道开挖后围岩应力重分布,围岩拱顶和边墙出现了明显的应力集中,岩堆斜坡临空面以及隧道进口处岩堆存在潜在的滑动面,和实际工况一致。隧道开挖后地表五个监测点数值模拟位移值与实际监测点位移较吻合,可作为后续隧道运营期斜坡变形趋势预测的基础。(2)库水上升后,斜坡前缘由于库水浮托力的作用,z方向应力降低,y方向应力略有增加;斜坡前缘靠近水库处剪切应变增量明显增大,位移由坡脚到坡顶逐步降低,岩堆斜坡由推移式变形转为牵引式变形;库水上升后,斜坡顶部和前缘以张拉作用为主,斜坡中部以剪切作用为主,库岸容易出现浅层滑动区。(3)库水下降后,斜坡应力分布总体与库水上升后应力规律相似,岩堆斜坡前缘库水浮托力作用范围下降,坡脚压应力轻微增加,在一定程度上可以提高斜坡稳定性;对比库水上升和下降工况,库水上升对岩堆斜坡变形影响大于库水下降。库水下降后剪应变增量较小,分布范围较小。斜坡发生变形的区域位于坡脚,总位移数值较小,塑性区基本无变化,表明库水下降对斜坡稳定性的影响较小。(4)在库水波动条件下,隧道进口前方已加固区剪应变增量和变形值明显小于未加固区两者的数值,桩后变形值明显小于桩前变形值,表明抗滑桩能有效控制库水诱发的剪应变增量,起到了良好的加固作用。(5)隧道运营期列车荷载作用下岩堆斜坡应力变化较小。列车荷载下库水上升阶段剪切应变增量数值比库水下降阶段大,水位上升后隧道进口前岩堆及隧道靠近岩堆坡面的围岩是剪切应变增量集中分布区域,水位下降后隧道下方岩堆与基岩交界面上及隧道拱顶是剪切应变增量集中分布区域。总体上剪切应变增量数值和位移值较小,表明列车振动对斜坡稳定性的影响较小。总体看来,大前石岭隧道运营期库水波动状态和列车荷载下岩堆斜坡稳定性有一定影响但仍处于安全状态。