人口、资源、环境的协调发展问题是当前乃至今后相当长的时期内影响人类发展进程的主要问题。其中环境是人类赖以生存的基石，环境的变化可以决定人类的生死存亡。一方面由于地质环境是人类一切生活和工程活动的载体和基本环境，另一方面当今我国地质环境状况不容乐观，各种地质灾害频发，令人堪忧。 随着我国高速公路建设的飞速发展，工程中所遇到的岩质边坡问题越来越多，其在公路科研、设计、施工中的作用越来越多的重要。尤其是90年代以来，我国高速公路建设速度明显加快，并不断向丘陵、山区延伸，跨越不同的地质地貌，由于地形条件所限以及路线受技术指标控制，不可避免地出现了大量的高填路堤和深挖路堑，边坡稳定性问题日渐突出。边坡滑塌破坏，既使工程增加了投资、延误了工期，又带来交通阻塞或中断，影响运营效益。 而在为数众多的分析方法中，由于极限平衡法具有明确的物理含义，因而为工程界所普遍采用。但二维极限平衡法相比三维极限平衡方法，由于忽略了边坡的三维效应，二维分析结果偏于保守，其误差可能高达30％左右。而正确判断边坡稳定性是制定切合实际、经济合理的边坡防治方案的前提，因此研究公路岩质边坡的三维稳定性具有重要的理论意义和实践价值。 针对以上问题，本文首先回顾了国内外学者关于边坡稳定性问题的研究，对几种不同三维极限平衡法进行对比分析，并选择三维剩余推力法作为研究实例的稳定性分析方法。然后针对研究实例，在工程地质调绘的基础上借助室内试验分析、岩体结构面分析、边坡变形破坏模式分析及地质三维建模的技术手段建立了边坡三维稳定性分析的地质模型。并借助FLAC 3D、3DEC等数值模拟软件分析边坡变形破坏特征，确定边坡体内最危险块体，最后利用三维剩余推力法计算边坡稳定性，并与二维极限平衡法的计算结果进行比较，得出一些有益的结论。 本文的具体研究思路、研究内容及研究过程如下： (1)论文首先回顾了边坡稳定性分析方法及岩质边坡稳定性研究的发展过程，着重分析了二维极限平衡法、三维极限平衡法及数值方法的特点，并归纳总结各种分析法优缺点及适用范围。 (2)针对三维极限平衡法，本文从评价方法的假设条件入手，分析了坐标系确定及单元离散方法。详细论述分析了三维Bishop法、三维Spencer法、三维Janbu法、三维Sarma法及三维剩余推力法的条间力假设条件，具体的求解步骤。分析表明各种三维极限平衡方法虽然采取以上不同的假定，但是本质还是相同的，就是通过建立静力或力矩平衡方程，引入必要的求解假定，使得有冗余自由度的超静定问题变为静定可解问题。论文着重介绍了三维剩余推力法的基本原理、条件力假定、几何模型、力学模型、条间的受力分析、控制性方程及稳定性系数的求解方法。研究表明三维剩余推力法可用于计算具有任意形状滑动面的边坡在复杂荷载作用下的三维稳定性系数，具有较强的实用性。本文选择该方法用于典型实例的三维稳定性计算。 (3)论文选择野三河特大桥桥址西侧岩质边坡作为分析实例。在工程地质调绘的基础上分析了边坡工程地质条件，主要针对岩体结构面特征进行分析概化，通过分析计算，确定了桥址西侧边坡岩体控制性结构面间距的分布特征：充填厚度大于3cm的控制性层面垂直间距约为5m，地表出露宽度大于3cm的NW向裂隙面垂直间距约25m，地表出露宽度大于3cm的NE向裂隙面垂直间距约50m。在此基础上建立了边坡岩体结构面模型。然后综合分析了岩体与结构面试验参数，结合规范推荐经验参数，进行参数估算，提出了岩体及结构面的参数取值。 (4)根据桥址西侧岩质边坡的工程地质条件及岩体结构面特征，综合分析了边坡已有的及潜在的变形破坏模式，分析表明桥址西侧岩质边坡的潜在变形破坏模式主要有两种：其一是单纯的顺结构面向临空面的滑移破坏；其二是部分顺结构面、部分剪切岩体的组合破坏。结合边坡稳定性的影响因素，建立了边坡稳定性分析的二维及三维地质模型。在建立边坡地质模型的基础上，借助FLAC 3D、3DEC等数值模拟软件分析了边坡变形破坏特征，地下水位变化对边坡稳定性的影响。确定了边坡的破坏形式及边坡体内最危险块体的空间形态特征。 (5)FLAC 3D三维数值模拟显示位移结果表明，在自重荷载作用下，边坡变形相对均匀，变形以沉降为主。桥墩荷载作用下，边坡内变形总体较小，绝大部分位置变形都小于1cm，但在4号墩附近，存在局部变形较大的区域，最大变形发生在4号桥墩附近靠河谷侧的3＃结构面内。水库蓄水后，局部位置变形进一步加剧。同时通过对不同工况塑性区分布图的对比可以看出，桥墩加载对边坡稳定性没有显著影响。而蓄水对边坡稳定性存在显著影响。通过3DEC离散元模拟不同切面变形前后的形态，可以看出边坡将主要发生向临空面的顺层坡坏，几乎没有沿反倾节理面剪出的破坏形式。 (6)根据边坡三维数值模拟的位移特征、塑性区分布及地下水位变化的结果分析，确立了边坡二维及三维稳定性分析的计算模型。然后利用三维剩余推力法，结合边坡现场荷载条件及影响因素，分别计算各工况下，不同块体的稳定性系数。并对三维极限平衡法和二维极限平衡法计算结果进行了分析对比。 本文研究分析结果表明侧向作用力对边坡稳定性有很大的影响，边坡三维效应非常明显。采用二维方法进行计算，未考虑边坡的三维效应，使得其计算结果较三维方法偏小。而且二维计算方法不能计算出边坡在空间上的最危险滑动方向。本文采用三维数值模拟技术分析确定了边坡体内最危险块体，并搜索这些边坡块体最危险滑动方向，最后采用三维剩余推力法计算所得的边坡稳定性系数，更加符合实际。这对于制定切合实际、经济合理的边坡防治方案及进行信息化施工具有十分重要的应用价值。