治沟造地工程是陕西省延安市进行的一个重点沟道治理项目。针对黄土丘陵沟壑区沟道土地整治工程中存在的开挖边坡稳定问题,采用现场实地调查、黄土的物理试验、非饱和土稳态渗流试验和运用Flac 3D岩土工程数值分析软件优化有限元强度折减法计算边坡稳定安全系数,为黄土高原丘陵沟壑区治沟造地边坡工程安全提供技术支撑。本文的主要研究成果和结论如下:(1)本研究以非饱和黄土稳态渗流为重点,在试验中使用了新型TFB-1型非饱和渗透仪,测定了不同含水率条件下非饱和黄土的基质吸力。结果表明基质吸力随含水率减小而增大,这主要是由于含水率小时,土体中的水分主要收缩赋存于土颗粒之间的小孔隙中或土颗粒的接触点处,这些地方可以为收缩膜提供更小的曲率半径,从而使其能够承受更大的孔隙气压力,而传递的孔隙水压力更小,因此含水率越小土体的基质吸力越大。非饱和黄土基质吸力随体积含水率的变化规律采用Gardner模型拟合具有较高的精确度。(2)该渗透仪实现了非饱和黄土稳态渗流试验,结果表明非饱和黄土渗流流速和渗透比降成正相关关系,具有良好的线性相关性,表明非饱和黄土的渗透规律符合达西定律。并测得非饱和土的稳态渗透系数,结果表明含水率越小,非饱和土的渗透系数越小,渗流达到稳定状态所需的时间越长。由于含水率越小、基质吸力越大时,土体的水分由于表面张力的作用赋存于小孔隙或土颗粒连接处,试样的有效渗流面积减小,同时小孔隙连通的渗流通道较长,实际渗流途径延长。因而,测得的非饱和土渗透系数较小,非饱和土相对渗透系数也较小。(3)黄土边坡的失稳破坏主要是由于降雨入渗或灌溉等原因引起的土体含水率增大导致强度降低及土体自重增大而诱发的。基于增湿条件的强度折减计算边坡稳定安全系数的方法是对传统强度折减法的改进和优化,既反映了含水率增加所引起粘聚力和内摩擦角减小的规律,又考虑了土体容重增大对边坡稳定的不利影响,计算方法更符合边坡失稳的内在机理,具有明确的物理力学意义。(4)新方法应用Flac 3D岩土工程数值分析软件进行了实例计算,不但计算得到的安全系数均小于传统强度折减法计算的所得值,小3.72~5.93%,而且还计算出边坡临界失稳时的含水率,从而可通过监测边坡土体的含水率对其失稳进行预防和预报,因此,新方法的计算结果更科学、合理、安全,更具有应用价值。