近年来,随着我国山区高等级公路建设的迅速发展,出现了大量的高边坡工程问题,既增加了投资,又延误了工期,甚至造成已有工程的破坏。高边坡是将地质体的一部分改造为人为工程,其稳定性不仅受控于地层岩性、地质构造、岩体结构、水文地质条件等边坡所在岩土体的基本特征,还受控于开挖坡度、坡形、坡率等人为改造程度。由于地质体的复杂性、多变性和不均质性,使得高边坡工程设计十分复杂;同时由于地质条件的千变万化,没有哪一个边坡工程可以完全套用已有经验,这就决定了高边坡问题的独特性,必须具体问题具体分析。本文依托西部交通建设科研项目“云南元磨高速公路边坡病害群治理工程效果评价及应对措施研究”,以元磨高速公路K301段高边坡为研究对性,首先在野外现场调查和已有资料详尽分析的基础上,详细阐述了高边坡所处自然地质环境条件、边坡基本特征、边坡稳定性影响因素以及边坡变形破坏模式等;然后运用基于刚体极限平衡理论的改进的传递系数法对边坡的稳定性进行了定量的计算与分析,以便为高边坡工程的设计及支护结构设计提供科学的依据;在此基础上进行高边坡工程设计,并重点研究了基于预应力锚索框架的高边坡支护结构设计的理论和方法;最后对高边坡稳定性及预应力锚索框架加固边坡工程效果进行有限元数值模拟分析。结果表明:地形地貌、地层岩性、地质构造是影响该路段高边坡稳定性的主要因素,人类活动、降雨等是诱发因素;K301+360～550段高边坡工点病害主要为受岩体结构面控制的边坡变形病害,其次为小型坡面变形病害;天然状态下该工点自然斜坡处于稳定状态,按设计要求对高边坡设计,开挖未加支护时边坡处于临界状态,采用预应力锚索框架对边坡加固处理后边坡基本恢复到天然状态时的状况,治理工程效果明显。本文理论与实践并重,系统总结了公路高边坡工程研究的主要内容和方法,并提出了一套系统的研究体系和技术路线。所选工点具有代表性,对类似高边坡工程问题有借鉴意义。