上世纪90年代我国高速公路修建进入了飞速发展的时期,近年来随着经济的发展与交通量的持续增加,早期修建的高速公路已无法满足通行要求,因此,必须对高速公路进行改建或扩建。改扩建工程中,既有高边坡的二次开挖需破除原边坡支护结构,引起原边坡应力场的变化,易导致边坡失稳破坏的特点。本文以惠深高速公路惠州段改扩建工程为依托,采用现场调研、理论分析、数值模拟等方法展开研究,主要研究成果如下:(1)对惠深高速公路沿线边坡的区域环境进行了调查分析,初步掌握了既有高边坡与二次开挖高边坡的分布情况及其基本信息,分析了高边坡的几何尺寸、地质条件与防护形式的统计特征,并调查了沿线高边坡在施工过程中发生的病害。(2)结合现场调查与分析边坡基本资料的基础上,选取K22+220~K22+460(左侧)高边坡作为典型高边坡,分析了既有高边坡二次开挖稳定性影响因素,确定了该边坡的破坏模式为“滑移-拉裂”破坏,计算了两种破裂面下该边坡稳定性。(3)针对高速公路加宽改扩建过程中高边坡二次扰动的问题,采用数值模拟的方法,在分析典型边坡初始应力场的基础上,研究不同开挖阶段的安全系数、变形特征和应力场的变化规律。研究成果表明:此类高边坡在二次开挖过程中,坡脚剪应力集中,出现剪出破坏,坡顶存在拉应力,坡顶后一定距离会出现张拉裂缝。在一级坡脚和三级坡脚出现塑形区,塑性区依附于坡角顺倾结构面,形成呈中下部为平面与上部似圆弧面组合形态的最危险滑裂面。(4)在分析二次开挖特殊性的基础上,提出了适用于既有高边坡二次开挖施工的原则与工艺,并从信息化施工和排水系统两个角度减少安全隐患。