黄土高原地区地质条件不良、水土流失严重、农田用地稀少、生态环境脆弱，这些严重制约了黄土高原社会经济可持续发展，为了解决地域环境对社会经济发展的束缚，延安市率先开展了大规模治沟造地工程尝试，这给当地提供了新的发展机遇，但由于大规模治沟造地挖方边坡工程缺少科学指导引起边坡病害问题日益突出，给当地防灾减灾、农业和社会经济可持续发展带来了挑战。
　　本文以延安南沟治沟造地工程为研究背景，在野外现场调查、钻探勘测及渗水试验的基础上，以数值模拟为主要研究手段，结合室内土工试验及CTC和RTC三轴剪切试验，研究降雨和开挖卸荷对治沟造地黄土边坡稳定性的影响规律；通过对不同开挖方案后的边坡位移、剪切应变、塑性区分布定性化解析，探讨不同开挖方案黄土边坡潜在失稳机制；基于数值模拟计算不同坡形黄土边坡稳定性，概化黄土边坡稳定性系数与坡高、坡率之间的函数关系，提出不同坡高黄土边坡开挖设计优化方案。研究成果可为黄土高原治沟造地工程黄土边坡设计和病害防治提供科学依据与指导，主要成果和结论如下：
　　(1)基于野外现场调查、钻探勘测和渗水试验，确定了延安南沟治沟造地挖方黄土边坡病害类型与地层结构类型，得出挖方边坡渗透系数k在地势越高处越大，而填方区中部的k明显大于两侧，挖方区土体k是沟道填方区的2～3倍。
　　(2)通过室内原状及饱和黄土的CTC和RTC三轴剪切试验，得到黄土应力应变特性随围压、含水率的变化规律，解释了降雨后土体的软化及卸荷均会使浅层黄土强度降低，进而导致浅层坡体易冲刷和局部失稳的机制。
　　(3)基于Geo-Studio有限元数值模拟，考虑流固耦合作用，分析了降雨对黄土边坡稳定性的影响，揭示了降雨导致黄土边坡浅层局部失稳原因，得出了降雨入渗深度与降雨量满足y=a+becx指数型函数关系
　　(4)基于敏感性分析法和正交试验法对比分析，得出了坡形对黄土边坡稳定性影响敏感度为:单级坡率＞台阶宽度＞单级坡高，边坡稳定性系数Fs均随单级坡高的增加呈现线性负相关递减，随台阶宽度的增加呈现线性正相关递增，随单级坡率的增加呈现指数型负相关递减。
　　(5)基于Midas/GTS有限元数值模拟分析，揭示了开挖后黄土边坡浅层局部滑移机制为:分级开挖台阶→分级台阶坡脚处应力集中→分级台阶坡脚处产生裂缝→裂缝扩展(降雨)→多级边坡浅层裂缝贯通→局部滑移失稳。可通过减缓单级坡率、增大台阶宽度、单级坡高及开挖大平台等方式来减弱坡脚应力集中而导致的边坡塑性变形，提高边坡稳定性。
　　(6)基于数值模拟计算，概化提出了边坡稳定性系数Fs和坡高、坡度之间的函数关系，拟合公式为:F=a(tanθ)b，系数a、b均是坡高的函数，可依此式确定边坡开挖综合坡率。