水泥是国民经济的基础原材料，水泥工业与经济建设密切相关，在未来相当长的时期内，水泥仍将是人类社会的主要建筑材料之一。随着我国基础建设的快速发展，土地使用日趋严峻，为了更好的节约土地和保护耕地，将水泥厂建设在原料产地周边的山丘地带已成为大势所趋。在山丘地带建设水泥厂对厂区的竖向布置提出了更高的要求，而满足生产工艺的台阶式布置则是降低成本的一种行之有效的手段。目前，水泥厂采用台阶式布置的竖向设计，主要依靠丰富的设计经验进行定性分析，缺少定量分析。设计成果在一定程度上难以令人信服，缺乏说服力。本文提出横断面曲线拟合的方法，基于此方法建立优化模型，定性分析与定量分析相结合，通过求解优化模型实现台阶宽度、台阶高度和土方量的综合优化。本文主要从以下几个方面进行研究：(1)以新型干法水泥生产工艺为研究基础，分析水泥厂生产的特点、水泥厂竖向布置以及水泥厂生产工艺对于竖向设计的影响。通过对水泥厂竖向布置形式的比对分析，确定各种竖向布置形式的适用范围，并总结水泥厂竖向布置形式选择的影响因素。(2)根据水泥厂工艺流程，归纳总结了水泥厂台阶划分的原则，给出了台阶宽度的确定方法和台阶高度的影响因素。(3)提出了横断面地形曲线拟合的方法，对横断面高程数据曲线拟合，建立曲线拟合函数。通过曲线拟合函数来反映横断面的自然地形，实现横断面高程数据的函数化，该方法经过实例计算分析，证明了此方法的有效性和实用性。(4)结合横断面地形曲线拟合的方法，建立了一种适用于台阶式布置的土方优化模型，此模型可以实现台阶宽度、台阶高度和土方量的综合优化；给出了优化模型软件求解的编程代码；通过算例来体现模型建立和软件编程求解的全过程，其计算结果完全符合各项条件，对于实际工程具有借鉴意义。