复理石是一种由砂岩、泥岩、页岩等岩体交替构成的沉积构造,复理石边坡是典型的层状边坡,具有非均质性、易风化性等不良特征,处治不当易引发工程病害。复理石在欧洲分布广泛,我国已有在欧洲复理石区开展工程建设的案例,有必要对复理石层状边坡的特性做进一步了解。本文在现场和文献调研的基础上,采用有限元极限分析对复理石层状边坡的稳定性及锚杆处治效果进行了研究。首先,采用显式和隐式节理法分析了层状边坡的安全系数与破坏模式,讨论了对稳定性最不利的岩层产状。显式、隐式两方法均得出随岩层倾角由0°增至90°,边坡安全系数先减后增后略微减小,破坏模式依次为剪切-滑出、滑移-拉裂、整体顺层滑移、滑移-剪出、剪切-顺层滑裂、整体剪切破坏。岩层厚度较小时,显式、隐式两方法的计算结果差异较小,可采用效率更高的隐式节理法进行后续分析。最危险岩层倾角随坡角的增大而增大,对应的安全系数随坡角的增大而减小。缓倾边坡中对稳定性起决定性作用的为过坡脚的层面,可采用单一层面模型简化分析。其次,分析了锚固角度、锚杆长度对层状边坡安全系数与破坏模式的影响,并对锚杆长度分布进行优化。结果表明随锚固角度由0°增至50°,安全系数先增后减,存在最优锚固角,其受到岩层倾角、锚岩接触面强度折减系数的影响。当锚固角度小于最优锚固角时,边坡发生深层破坏,当锚固角度大于最优锚固角时,边坡发生浅层破坏。锚杆长度由1m增至28m,当锚杆长度较短时,锚杆不能发挥加固作用,安全系数与无锚杆边坡相同;锚杆发挥作用后,安全系数随锚杆长度的增长先增大后保持不变,存在有效锚固长度,其随岩层倾角的增大先增后减后增。当锚杆长度小于有效锚固长度时,边坡发生深层破坏,破坏面深度随锚杆长度的增长而增加,当锚杆长度大于有效锚固长度时,边坡发生浅层破坏。锚杆长度分布优化后最多可节省36%的锚杆,无锚杆边坡破坏面越深,优化后穿越此处的锚杆长度越长。最后,结合黑山南北高速公路工程实际与研究成果,对多级层状边坡的稳定性进行分析,并对现场边坡进行优化设计。结果表明多级边坡安全系数随岩层倾角的变化规律与单级边坡相同,且台阶宽度越大,安全系数越大,最危险岩层倾角越小。多级边坡相对单级边坡的安全系数提升率随岩层倾角的增大先减后增后减。锚固角度优化可使现场边坡安全系数提升约5%,锚杆长度分布优化可使锚杆节省42%,先延长锚杆后进行长度分布优化可得出使锚杆发挥最大加固作用的最佳长度分布。