我国幅员辽阔，有着五千年文化的悠久历史。在这历史的长河中，我们的祖先创造了众多世所罕见的宝贵文化遗产，具有重要的保存价值。其中甘肃的敦煌莫高窟、四川大足石窟、河南洛阳龙门石窟、山西大同云岗石窟及广西花山岩画等一大批国家重点保护的石质文物，多依附于天然边坡岩体之上。对于承托有这些石质文物的岩坡失稳，除了会造成国民经济的巨大损失外，还会造成文物的不可再生的破坏，其后果将是全人类精神文明的巨大损失! 几千年来，花山岩画在自然地质营力的作用下，产生了严重的环境地质病害。区内分布的危岩体是目前最严重的环境地质病害，随时有发生破坏崩塌的可能，时刻威胁着岩画和游人的安全。因此，必须尽早采取抢救性保护措施对花山岩画保护区的危岩体进行加固处理。 目前，花山岩画保护工程设计项目已经获得国家文物局审批，划拨了四五百万资金用于岩画区内危岩体病害的保护治理。然而，花山岩画危岩体的加固处理是建立在立壁整体稳定的基础之上的。对于岩画岩坡稳定性分析的研究，前人已经做了一些工作。1991年，原武汉水利电力学院的陶振宇教授对花山岩画岩坡进行了二维有限元弹塑性分析；中国地质大学(武汉)采用不平衡推力传递法进行安全系数和破坏概率计算。根据中国地质大学(武汉)文化遗产和岩土文物保护工程中心在文物保护设计方面对最小安全系数的取值分析判断，花山岩画立壁岩体处于失稳或欠稳定的状态，计算结果偏于保守。原因在于前人的研究是采用平面应变问题的有限单元法，在对边坡简化处理时存在下述两个主要问题：1．实际边坡岩体工程往往具有复杂的空间形态，并不属于比较理想的平面应变问题，例如：前人对岩画立壁后缘的落水洞当作一张开度较大的张裂隙简化处理，而事实上在空间形态里落水洞就像空心圆柱体，没有横向上的延展；2．边坡稳定性分析所取的剖面，在一般情况下与边坡工程所在地区的岩体初始应力场的主平面并不一致，从而在计算剖面上不但存在着正应力，而且还存在一定的剪应力，有时候这种剪应力可以达到相当大的数值，影响边坡岩体的力学状态及稳定条件。 基于上述原因，为了分论证花山岩画是存在山体整体失稳威胁，还是仅存在局部危岩体的失稳，本文采用有限元分析软件 ANSYS，结合了强度折减理论，对花山岩画立壁稳定性进行了三维有限元弹塑性分析。三维有限单元分析法，不但可以对花山岩画立壁岩体提供整体的而不是局部剖面上的变形状态及应力状态等，而且可以克服平面有限元的某些缺陷，具有较高的计算精度。经过模拟计算得到如下几点认识： 1．在自重荷载下，花山岩画中上部崖壁岩体总位移以偏离崖壁面斜向下指向明江，最大位移为 4.3323cm，发生在崖壁顶部，下部岩体总位移以竖直向下为主，落水洞的形成对立壁岩体位移影响不大；但考虑水平地震荷载作用时，立壁岩体总位移最大值增大为5.01cm，方向变成崖壁岩体全部以偏离崖壁面斜向下指向明江，直到坡脚以下一定范围才以竖直向为主。 2．在自然状态下，立壁岩体应力场仍以自重应力场为主，仅在坡面及地表表层一带发生一定量的偏转，表现为最大主应力与坡面近于平行，最小主应力与坡面近于正交，向坡体深处逐渐恢复初始三向应力状态，就大小而言，越往岩体深处，主应力值逐渐增大。 3．经过对岩体抗剪强度参数的折减，当F<,t>=1.8时，坡脚塑性区与坡顶后缘的塑性区已完全贯通，此时可认为整个立壁岩体已经达到临界平衡状态，而对应的折减系数就是花山岩画立壁岩体的安全系数值。因此，在考虑水平地震荷载作用下的最不利情况下，花山岩画立壁岩体整体的安全系数为1.80。 4．根据花山岩画岩坡安全系数的最小取值以及稳定性判断标准可知，立壁岩体在水平地震力作用下的整体安全系数为1.8左右，远远大于安全系数的下限值1.3，如果不考虑水平地震荷载的作用，立壁岩体整体的安全系数还要高。因此，目前花山岩画立壁岩体是稳定的，有着很高的安全储备；而前人对花山岩画稳定性的研究结果是偏于保守的；同时也可以得到，花山岩画立壁岩体潜在的破坏滑动面为坡脚和坡顶的塑性连通区域。 5．经过本论文的三维有限元分析结果可知，目前花山岩画立壁岩体处于比较稳定的状态，在水平地震荷载的作用下也不存在整体倾倒的威胁。因此，花山岩画保护工程工作可重点放在立壁表面危岩体的加固治理方面，具体的治理方案与设计可参考中国地质大学(武汉)文化遗产和岩土文物保护工程中心方云等编写的《花山岩画保护工程地质调查研究报告》。