近百年来，随着人类社会经济的发展和大规模建设工程的开展，城市建设、水电、交通、矿山、港口码头以及国防工程等各领域都涉及到边坡工程问题。边坡的变形、失稳导致大型崩滑事故在工程界常有发生，对国民经济发展和人民生命财产造成了巨大的损失。边坡失稳变形问题越来越突出，已成为同地震、火山相并列的全球性三大地质灾害之一。　　 在岩石高边坡变形破坏发生之前，对其做出准确的评价，及时做好有关方面的防范和治理措施，使这一因变形破坏而引起的灾害防患于来然，是人们的共同心愿。　　 自70年代以来，岩石高边坡的治理问题越来越受到人们的重视，但由于边坡问题本身的复杂性和科学技术发展水平的限制、以及传统工程设计思路的制约，人们对边坡的影响因素和形成机理还没有完全认识清楚，致使一些边坡治理设计与实际脱节，设计或过于夸大保守，造成经济上的巨大浪费，或不能达到治理效果，使得边坡存在诸多安全隐患甚至破坏失稳酿成工程事故，造成人类生命财产上的巨大损失。　　 近年来，由于非线性科学的深入研究和计算机科学的发展，特别是诸多先进设计研究理念的渗入，人们开始认识到：岩石高边坡治理设计属于一种系统设计，具有地质工程的非线性、随机性，不同于一般结构工程设计的确定性。同时，岩土工程中的支挡结构技术发展很快，支挡结构形式已经从单纯依靠墙身自重来平衡边坡下滑力和滑坡下滑力的重力式挡土墙，发展为采用支撑、土筋复合结构以及锚固技术等多种新型、轻型支挡结构技术，例如，悬臂式、扶臂式、锚杆式等新犁的挡土墙以及抗滑桩、板桩式墙、土钉墙、预应力锚杆(索)等新型的支挡结构。这些新型支挡结构具有结构轻、施工快捷、便于预制和机械化施工、节省材料和劳动力、造价低等优点，在各类岩土工程中得到广泛应用。就单一结构类型而言，有挡土墙、抗滑桩、格构粱、喷砼网、土钉、锚杆、预应力锚杆(索)等，这些支挡结构各有其优点，但也有其适用条件的局限性。比如抗滑挡土墙的修建必须在边坡坡脚处开挖基础，可能加剧坡体的变形破坏，抗滑桩造价较高且在地形较陡的边坡施工困难，格构梁必须布置在有一定坡比且坡面较软弱或有一定覆盖层的边坡上，喷砼、土钉只能起浅层防护加固的作用等等。因此，采用两种或两种以上的支挡结构设计，相互取长补短，形成边坡复合支挡体系对边坡进行综合治理，取得经济技术双重优化的治理效果，成为边坡治理工程设计的发展趋势。　　 论文从研究边坡支挡结构与边坡岩土体的相互作用及支挡结构所受荷载类型及计算方法开始，总结归纳了岩质高边坡的破坏机制及计算方法，研究了常见边坡支挡结构的计算方法和优化设计流程，并将其应用于不同边坡类型和不同破坏模式的具体工程实例当中。提出采用有限元软件对系统支护设计前后的边坡受力状态与稳定性进行了模拟分析，以检验支挡体系支护效果，评价治理后边坡的稳定性，并据此制定补充加固方案。基于“信息化”设计和施工方法的原则，对某电站厂房后高边坡的进行了不同开挖角度和不同支挡结构设计的方案对比，并根据经济技术最优原则确定最终设计方案。　　 主要研究成果如下：　　 1.分析研究了边坡支挡结构与边坡岩土体的相互作用，对作用在支挡结构体系上的各类荷载进行了系统的分析，对作用在支挡结构上的土压力、岩石压力、静水和动水压力、岩质边坡水平推力等常见荷载及地应力、地震力、交通荷载等其它类型荷载的计算方法进行了研究总结，并分析了边坡支挡结构自身作用力对整个支挡结构体系的影响。　　 岩土体的压力是作用在边坡支挡结构上的最重要荷载。库仑土压力理论和朗肯土压力理论是工程实践中常用的两种古典土压力理论，工程应用中的各种理论计算方法都是基于这两种理论发展起来的，但理论的假设与实际情况都有一定的出入，有待进一步完善。　　 由于岩石与土有很大不同， c，φ值比土高得多，因而在岩体中，一般是沿着强度远小于岩石强度的结构面滑塌，计算岩石压力的方法有理论计算法和经验计算法，但二者计算的结果常常不同，应用中需取其中较大值。　　 地下水对边坡岩土体通常具有产生动、静水压力及降低岩土体的强度参数等方面的作用，也改变着边坡岩体的力学性状和应力状态，水压力的增加，导致边坡稳定性明显降低。水压力也是支挡结构上不可忽略的作用因素之一，水压力的计算方法有水土分算和水土合算两种类型，二者的计算结果有一定出入，需根据岩土体性质采用合适的计算方法，必要时应现场实测。　　 岩质边坡的水平推力是作用在支挡结构上的重要荷载，对于坡高较高的一般边坡，岩质边坡的水平推力由任意假定滑动面的楔形体水平推力中的最大值确定的，且计算方法可由一阶边坡推广到一般边坡。　　 在常见荷载以外，边坡支挡结构可能还会受地应力、地震力、交通荷载等其它类型荷载作用，本文对这些荷载的计算方法及其影响进行了研究，提出了考虑地震力最危险方向的拟静力法。　　 在边坡支挡结构体系中，支挡结构本身也可能产生压力、支撑力或锚固力的作用，改变边坡岩土体原有的受力状态和工程性质，对整个边坡系统产生一定影响，边坡支挡结构设计时应当考虑这部分作用力的影响。　　 2.分析边坡的破坏机制、稳定状况并对边坡岩体的发展演化趋势作出合理的预测，是有针对性的制定边坡支挡设计方案的重要前提。而对边坡剩余推力的定量计算则是进行支挡结构设计的前提条件。　　 在岩体结构控制论的基础上，对顺层边坡的滑移和溃曲破坏、楔形体边坡的块体滑移破坏、反倾边坡的弯曲倾倒破坏、碎裂散体边坡的崩塌滑移及类土式圆弧形滑动破坏的破坏机理进行了归纳总结。　　 边坡稳定性系数和推力的计算是进行支挡结构设计的前提条件，而极限平衡法则是计算稳定性系数及边坡剩余推力的最常用方法。传统的传递系数法可进行改进以使之既可以合理求得边坡的稳定性系数，也能够同时计算出边坡剩余推力。　　 3.由于边坡地质条件和环境条件、边坡高度以及边坡工程安全等级等因素的不同，所采用的边坡支挡结构形式也不同，常见的支挡结构类犁有：挡土墙、锚杆(索)喷砼、格构锚杆(索)和抗滑桩等。为达到更好的经济技术效益，边坡治理工程中常采用2种或2种以上的支挡结构相结合，形成边坡复合支挡体系。但由于边坡支挡结构区别于桥梁、建筑等结构的特殊性，复合支挡体系内部的荷载难以进行精确的定量分配，因此目前的数学力学解析方法依然只能对单一的支挡结构类型进行设计计算。所以边坡复合支挡体系的设计优化计算仍然是建立在单一支挡结构计算基础上的。因此本文分别对这四种支挡结构的设计计算方法和优化设计思路进行了研究。　　 4.将边坡支护结构计算及优化设计的思路方法应用于具体工程实践当中，基于“信息化”设计和施工方法的原则，不同边坡类型和不同破坏模式的边坡工程应分别采用不同的边坡支挡结构设计。　　 坡体由强风化软岩和第四系残坡积物构成，存在切层圆弧型滑动可能的边坡，采用重力式挡土墙进行支护。　　 边坡岩性较好，但边坡裂隙较发育，存在块体滑移崩塌的危险的陡倾边坡，采用抗滑锚杆+喷砼网的支护方案。　　 既存在整体沿岩体结构面滑动的危险，又存在表层覆盖层失稳问题的顺层边坡，采用格构锚同的支护措施，用抗滑锚杆进行深层加固，用格构梁进行表面防护。　　 边坡岩体层面贯通性好，节理裂隙发育，坡体表面风化强烈，岩体破碎，正在发生变形的边坡，采用抗滑桩+挡土板的桩板墙支护方式，以迅速提高边坡稳定性，防止边坡的突然失稳。　　 5.采用有限元方法对边坡进行模拟分析，相对于传统的力学解析法，能够考虑复杂的边界条件和模拟材料的非线性与状态的非线性，因此可以采用该方法分析边坡支挡体系中各部分的受力情况和相互影响。并根据分析结果对原有设计的不足进行调整修正，以达到更加理想的支护效果。　　 采用ANSYS有限元软件对桩板墙系统支护前后的边坡受力状态与稳定性进行了模拟计算，计算发现在支护系统设置前后边坡的位移和塑性区都有较大变化，边坡的稳定性得到较大提高，但由于该边坡岩体整体性差，力学参数较低，且上部强风化岩体未采取有效支护措施，因此稳定性仍未达到安全储备要求，因此坡面需补充设置格构锚系统以起到坡面防护和提高锚同区边坡岩体整体强度的作用。　　 6.“信息化”设计和施工方法是的一种充分利用了目前先进的勘察、计算、监测和施工工艺手段，利用从边坡的地质条件、施工方法等获取的信息，反馈并修正边坡设计，指导施工的先进技术。在边坡复合支挡体系设计中，由于边坡工程岩土体的复杂性，采用“信息化”设计和施工方法，从开挖施工过程中获取尽量多的信息，依据施工信息，进行分析处理，反馈修改设计，对于提高工程的经济技术效益是非常重要的。　　 在人工切坡工程中，边坡的开挖支护方案不同，工程的治理效果和治理费用也不同。相比较传统的极限平衡方法，有限元方法能够对边坡的开挖过程进行分布模拟，能较直观的反映边坡开挖过程中边坡各部位的位移和变形，为治理设计方案的比选提供有力支持。本文对某水电站厂房边坡的5种不同开挖方案的模拟发现，50°开挖方案相对其它方案开挖后边坡的变形最小稳定性最好，在支护方案比选中也是施工难度最小，总费用最低的最优方案。