本文以安徽省黄山市汤屯高速公路Ⅲ—4高边坡这一典型反倾边坡为对象，遵循现场调研—概念模型的建立—变形破坏机制及模拟验证—稳定性评价—治理设计的基本技术路线，通过对边坡工程地质条件、变形破坏迹象以及边坡变形与岩体结构特征、外界因素的关系等分析，提出了此反倾边坡的概念模型，认为边坡的变形破坏模式为弯曲—倾倒和滑移的复合变形模式，引起变形破坏的主要因素除反倾岩层这一内因外，还与人工陡坡角开挖和集中的强降雨有密切的联系。在深入研究其变形破坏机制的基础上，运用离散单元法对边坡变形全过程进行模拟，最后应用FLAC数值模拟和极限平衡方法对边坡应力应变和稳定性进行全面深入研究，为边坡状态进行全面评价并对后续设计工作提供依据。此后，从不同治理思路出发，进一步提出两套优化设计方案，最后通过FLAC数值模拟和极限平衡的稳定性分析，从多方面治理效果对比中选定削方减载的设计方案为优化方案。在工程实际中的实践表明本优化方案能满足工程施工和高速公路安全运营要求。在上面的系统研究工作中取得了如下研究成果：1．结合边坡施工开挖，较全面的研究了Ⅲ—4高边坡的岩体结构特征，其中包括开挖坡面上的岩体结构分区、工程地质特征和主要结构面的物理力学性质等，特别是反倾向结构面对边坡整体稳定性的控制性作用。2．根据施工开挖所引起的变形破坏情况，结合边坡的岩体结构特征进行变形破坏机制分析，提出了以弯曲—倾倒和滑移相结合的复合变形破坏概念模型。3．针对弯曲—倾倒和滑移相结合的复合概念模型，为进一步应证本概念模型的正确性，应用离散单元法对以反倾向结构面为主要结构面的本边坡进行变形破坏全过程模拟，从而对此类结构条件下的边坡变形机理、规律及其过程建立了全面、直观、系统的理性认识。4．运用FLAC数值模拟和极限平衡分析方法，对本论文野外调查期间的边坡应力应变和稳定性进行更加全面深入分析，从机理、内部成因角度阐述了导致此类变形破坏现象的原因，为全面客观评价本边坡此时稳定性提供了充分证据。5．结合具体变形情况提出了两套治理思路：①不进行土方开挖的强支护方案；②放坡后进行表面护坡的土方开挖方案，分别进行了设计优化。并在此基础上运用FLAC数值分析和极限平衡方法对设计优化方案进行演化分析，最终从边坡的整体变形量、塑性区、不同工矿下的稳定性和工程量工程造价等多方面的对比中选定了放坡方案。