随着我国经济的快速发展,公路、高层建筑等耸立于城市,由此产生的人工边坡越来越多,若这一类人工边坡处理不当,会威胁人民生命,造成严重经济损失,尤其是山地城市中的高陡岩质边坡。高陡岩质边坡的稳定性直接关系到工程项目的选址、设计和施工方案等决策,也是周围道路和建筑物安全评价的重要依据。在对山地城市中的高陡岩质边坡进行稳定性分析时,受征地范围、复杂工程地质条件制约,工程师们对这一类边坡进行开挖支护设计时往往很保守,虽然安全性得到极大保障,但同时工程造价极高,因此对山地城市中高陡岩质边坡进行开挖稳定性分析和支护优化设计具有极其重要的现实经济意义。据此,本文选取都匀市振华南路公路改造工程所需开挖的高陡岩质边坡工程为工程背景,在现场地质调查和资料收集基础上,采用极射赤平投影法、极限平衡法和数值模拟法等方法对研究区内边坡的稳定性进行定性定量评价,结合边坡原始开挖支护设计方案,利用正交试验对边坡开挖方案和支护方案进行优化设计。最后,在确保工程项目安全可靠的前提下,从工程量和造价等方面对原设计方案和优化方案进行对比,验证方案可行性、合理性及经济性,开展研究后,得出以下重要成果:（1）通过收集边坡开挖前和开挖过程中的资料,结合现场观察发现,边坡岩体破碎,节理裂隙发育,主要发育两组节理。利用赤平投影法对边坡进行定性评价,发现岩层层面倾向与边坡坡向相反,节理1倾向与边坡坡向相同,且倾角小于边坡坡角,节理2倾向与边坡坡向近乎垂直,结果表明岩层层面和节理2对边坡影响较小,属于稳定结构面,而节理1为不稳定结构面,即为该边坡优势结构面。以此为基础,利用极限平衡法对边坡开挖后进行定量评价,结果表明边坡的稳定性系数为1.107,自然状态下,边坡处于基本稳定状态。（2）通过离散元数值模拟软件3DEC,利用face命令代码建立边坡三维开挖数值模型,分析边坡在自然状态下应力应变情况,通过边坡位移矢量图可知,引起原始边坡不稳定的影响因素为人工开挖坡脚。通过对边坡进行开挖稳定性分析及潜在失稳机理研究,结果表明边坡岩体受到开挖扰动,岩体中原生节理裂隙拓展进行二次发育,当边坡遭遇到暴雨时,因岩体渗流性非常低,雨水沿着二次发育的节理裂隙入渗,增大边坡下滑力及浮拖力,使得边坡稳定性降低。通过对边坡施加预应力锚,边坡最大水平位移从124mm减至71mm,表明使用预应力锚对边坡支护有明显效果。（3）边坡开挖稳定性除受本身地质条件制约外,受人为因素影响也较大,选取人为因素影响较大的开挖坡角、台阶宽度和开挖高度进行正交试验设计。利用极限平衡法和离散元数值模拟法计算不同组合工况下边坡稳定性系数、边坡位移增量、边坡剪切应变增量以及边坡土方开挖量,并以此为评价指标。在此基础上,采用极差分析法确定开挖方案的主控因素及最优方案。结果表明,开挖坡角为主控因素,在确定最优方案时应重点考虑。而后,利用综合平衡法,根据各评价指标随因素水平变化趋势图,以及通过极限平衡法计算各工况下边坡稳定性系数和边坡土方开挖量,综合研究得出边坡开挖优化方案为:开挖坡角45°、台阶宽度2m、开挖高度10m,经过对比验证,在保证安全的基础上,单位宽度内优化方案比原设计开挖方案开挖方量减少了80m3。（4）对预应力锚锚固设计参数:入射角度θ、长度L、间距D和预应力T等进行正交试验,以边坡水平位移为评价指标,利用数值模拟方法计算不同工况下边坡水平位移,结合极差分析法选取边坡锚固最优支护设计参数,得出预应力锚锚固优化设计方案:水平间距D为2m、长度L为18m、入射角θ为10°、预应力T为410KN。该边坡的优化方案及原设计方案在暴雨工况下边坡稳定性系数均大于1.35,满足设计要求。计算原设计开挖支护方案与优化开挖支护方案工程量和造价,经过对比,优化方案在造价上约节省216.19万元,缩短工期约6天,满足经济合理性,符合边坡少开挖多支护设计原则,此边坡优化方案在一定程度上可为类似高陡岩质边坡工程的开挖支护设计提供一个参考。