红层是指形成于中生代、新生代的一套陆相红色碎屑类沉积岩,主要岩性是砂岩、粉砂岩、泥岩。由于形成时间较晚,胶结程度低,成岩作用差的原因,导致其结构不致密、强度低,在地表环境与工程开挖条件下多表现出岩体变形程度明显的特点。此类岩体构成的红砂岩斜坡因各类风化作用持续,其风化剥蚀以及浅层变形破坏现象十分明显,特别是工程建设开挖后的此类斜坡发生变形破坏甚至灾害事件时常存在。恩施盆地红砂岩分布十分广泛,具有一定的代表性。随着恩施城区的快速发展、基础设施进入建设施工阶段,市政和道路交通建设中大量的开山平地,揭露出受多组结构面切割形成的楔形结构岩体,在城区改造形成了多处红砂岩高边坡,工程建设所涉及的红砂岩斜坡变形失稳问题也越来越多。基于此,本论文针对恩施盆地(主要集中于城区)红砂岩斜坡研究其变形破坏机理及其防治对策。论文首先基于恩施盆地的红砂岩及其斜坡野外工程地质调查、岩土工程物理力学试验成果,在全面分析红砂岩的工程地质特性的基础上,对其进行岩体质量评价与工程性质分类；从斜坡演化状态与现象总结提出红砂岩斜坡变形破坏类型、影响因素和斜坡变形破坏模式；以盆地内常见斜坡灾害为基础分类建立红砂岩斜坡典型的地质—力学模型,揭示红砂岩斜坡中的两类变形破坏机理；研究恩施盆地红砂岩斜坡的有效防治方法与对策；最后以凤凰山汽车修理厂斜坡为例进行了红砂岩斜坡防治方法的应用研究。论文完成的主要工作包括以下几个方面：(1)基于恩施盆地红砂岩斜坡调查,揭示了红砂岩的岩性变化与分布状况,统计分析了结构面发育规律及其特征,确定了红砂岩岩体中优势结构面状况,在现场试验基础上获得了红砂岩的渗透系数。通过室内物理力学试验,获得了红砂岩的物理力学参数,分析了其变形和强度规律。研究表明,棕红色含钙质条带粉、细砂岩的力学性质明显优于棕黄色泥质粉砂岩；棕黄色泥质粉砂岩受环境的影响明显,力学性质劣化严重。(2)在野外地质调查、现场和室内试验基础上,依据饱和单轴试验和强度劣化试验成果针对岩体质量在冻融循环作用下的变化特点,提出了恩施盆地红层岩体质量评价修正的BQ评价经验公式：BQ=90+3Rc+250Kv-100Kf。在此基础上对恩施盆地红砂岩工程性质类型划分为三类：棕黄色泥质粉细砂岩(Ⅰ1类)、棕黄色泥质粉砂岩(Ⅰ2类)和棕红色含钙质条带粉、细砂岩(Ⅱ类)。(3)基于野外地质调查,总结了恩施盆地红砂岩斜坡的主要破坏类型为崩塌和滑坡。从特征上归纳提出了恩施红砂岩斜坡崩塌破坏的基本形式为楔形体模式、拱月式模式、不规则形状模式三种,规模以小型崩塌为主；滑坡的基本形式为顺层基岩滑坡、覆盖层(风化物为主)滑坡两种。(4)总结了恩施盆地红砂岩斜坡产生破坏的内部地质条件和外部诱发因素。内部地质条件包括地形地貌、地质构造、地层岩性；外部诱发因素主要是人工开挖活动,其次为降雨。根据野外调查及室内对形成条件、影响因素的分析,从斜坡结构与变形控制因素角度提出了恩施红砂岩斜坡的变形破坏机制为差异风化型破坏、结构面控制性滑移、人为扰动失稳三类。(5)基于典型灾害点调查结果,选取凤凰山公园红砂岩斜坡为原型,概化建立了其地质力学模型,基于物理模型相似试验原理,选用与斜坡同等岩性的砂岩作为相似模型的试验材料,模拟再现了陡倾结构面控制作用下红砂岩斜坡的变形破坏过程。试验结果表明,越靠近坡面的坡体变形量越大,同时岩层的变形量具有随距离开挖面深度的增加而减小的趋势,岩体的变形破坏主要沿结构面发生且陡倾结构面之后的坡体变形量较小,因此认为该组陡倾结构面是坡体的潜在滑移面。试验中红砂岩斜坡的最后破坏现象与实际调查分析中所获得的破坏结果具有很好的一致性。(6)选用上述模型,通过数值模拟,揭示了结构面控制型滑移模式斜坡的变形破坏全过程,获得了其变形破坏机理：斜坡开挖,形成高陡边坡,当顺坡向的陡倾结构面发育时,结构面与坡面将坡面表层的岩体切割成“头重脚轻”的块体,剪应力在坡脚周围集中,尤其是在边坡剪出口部位出现明显的应力集中现象,斜坡表层岩体开始向临空方向发生缓慢位移,剪切变形首先出现在剪出口一带；随着斜坡变形发展,在坡顶出现张拉、剪切破坏分布点,坡肩部位变形显著,坡体的剪切破坏分布点逐渐沿着陡倾结构面向坡体的锁固段扩展,当陡倾结构面的剪应力超过其抗剪强度,坡体产生沿结构面的整体滑移。(7)概化建立了差异风化型破坏模式模型,通过数值模拟,揭示了其变形破坏全过程,获得了其变形破坏机理：红砂岩斜坡岩性差异,坡体沿软硬岩间的接触面滑移,棕黄色胶结较差的粉砂岩极易风化,强度低,加之雨水入渗等环境因素,使得粉砂岩风化崩解,形成一定的岩腔,使得上部胶结程度较好的粉细砂岩在坡体表面以悬臂梁的形式凸出,在重力作用下拉张裂隙逐渐扩展,使得粉细砂岩块体支撑面积减小,块体重心逐渐临空,斜坡稳定性不断降低。当坡体底部支撑面不足以支撑上部块体时,即发生斜坡垮塌。(8)在上述研究的基础上,提出了恩施盆地红砂岩斜坡防治的两类方法,以达到提高斜坡整体稳定的目的。针对红砂岩岩体质量等级低的特点,可采用固化剂改良红砂岩岩体性能而加固斜坡,提高其稳定性；综合采用工程经验类比分析法、现场实例统计法、数值模拟法提出了对红砂岩斜坡采用坡率控制法保证边坡的整体稳定性,达到防止边坡失稳的目的。恩施红砂岩斜坡保证稳定的几何特征参数建议值,即红砂岩斜坡开挖高度不宜超过30m,坡率不宜超过1：0.35,坡度角不宜超过70。,可用于指导实际工程设计。(9)红砂岩斜坡防治应用实例研究表明,本论文提出的以坡率法控制红砂岩斜坡变形保证其稳定性是可行的、斜坡几何特征参数建议值是合理的。对研究实例的具体防治方法是通过降低斜坡坡率保证斜坡的整体稳定性、布置砂浆锚杆控制坡面小规模岩体坍塌和掉块,即斜坡分二级开挖,上、下段坡率分别为1：0.4、1：0.35,马道宽2m,斜坡表面变形通过锚杆控制。这与该斜坡工程实施的防护设计是一致的。本文主要创新成果有：(1)以系统工程地质调查和室内实验测试分析成果为基础,针对岩体质量在冻融循环作用下的变化特点,修订提出了红砂岩岩体质量BQ评价经验公式：BQ=90+3Rc+250Kv-100Kf,并提出了恩施盆地红砂岩工程性质类型为三类：Ⅰ1(棕黄色泥质粉细砂岩)、Ⅰ2(棕黄色泥质粉砂岩)、Ⅱ(棕红色含钙质条带粉、细砂岩)。(2)通过数值模拟和物理模型试验相结合的手段,在工程地质分析基础上提出了斜坡失稳的模式和过程,针对盆地内常见斜坡灾害现象揭示了恩施盆地红砂岩斜坡变形破坏机理可以划分为红砂岩岩体优势结构面控滑型与差异风化改造型两类。(3)提出了恩施盆地红砂岩斜坡的两类防治对策。针对红砂岩岩体质量等级低的特点,可采用固化剂改良红砂岩岩体性能而加固斜坡,提高其稳定性；综合采用工程经验类比分析法、现场实例统计法、数值模拟法提出了对红砂岩斜坡采用坡率控制法保证边坡的整体稳定性,提出了保证恩施盆地红砂岩斜坡稳定状况的适宜坡率建议值。