黄土地区普遍山多地少,大量工程依黄土边坡而建。自然侵蚀、人工削坡对原始坡形的改变,会打破坡体内部变形与应力分布的平衡状态,从而影响坡体稳定性。当前黄土高边坡坡型设计与稳定性评价方法以工程经验类比法为主,概化的极限平衡公式验算法为辅,未能考虑坡体形变与应力的协同变化过程。鉴于在高边坡内部原位实施位移-应力场监测成本高、难度大,常规的土质边坡内部变形-应力分布研究主要依赖于计算机数值模拟和缩比的物理模型试验。相关数值模拟多以均质土数学模型为研究对象,未能顾及原状黄土结构的特殊性。由于黄土易碎易裂,大尺寸黄土样品无损采集与加工难度大、成功率低,以往的缩比物理模型试验,尤其是离心机试验也多采用重塑黄土模型来模拟原状黄土边坡。尽管少数离心机试验尝试采用中小尺度的原状黄土边坡模型,但相关研究未多方位监测坡内变形或应力场分布。风积原状黄土具有独特的结构和变形特性,原状黄土与均质重塑土边坡的变形破坏模式也是相异的。因而原状黄土边坡的实际形变场与应力场分布演化特征以及破坏发育机制仍不明晰,继续深化相关研究具有较强实用意义,可为黄土边坡稳定性评价、坡型设计、变形监测预警、削坡加固提供理论依据。本研究优化了大尺寸原状黄土取样和加工方法,于山西省西部黄土梁峁区的典型黄土地层中采集了四块1m×1m×1m大体积（重约2吨）的原状马兰黄土样品。测试了原状土样的基本物理力学指标。基于黄土高原地区边坡调查数据,遴选出3种不同坡度、不同坡面形态组合的代表性坡型。同时为确保试验可靠实施,探索出大尺寸原状黄土模型制备工法,依托大型离心机平台系统开展了原状黄土边坡模拟试验研究。每种坡型设置2组平行试验,分别监测竖向与水平向应力,共进行了6组模型6次离心试验。每组模型并肩设置原状黄土与重塑黄土边坡模型各一块,二者土体密度相同,形成对照。针对不同坡型共设计3类相互关联的加载工况,模拟了介于5-84m多级等效坡高的黄土边坡。升级构建了由变形监测系统、视像监测系统、应力监测系统组成的多维立体综合监测系统。重点依托视像监测系统对比了原状黄土与重塑土边坡的变形破坏模式差异,利用PIV技术重建了不同等效坡高下的原状黄土边坡二维位移场,基于应力场监测数据及内插法生成了原状黄土边坡二维应力场序列。取得如下主要结论:（1）明确了原状黄土与重塑黄土边坡变形模式的差异:原状黄土边坡变形以坡面以内一定范围的土体侧向膨出为主,坡顶面差异沉降不明显;重塑土边坡则坡脚前移、坡顶面越靠近临空面的部位沉降量越大,坡体大范围联动变形,且坡脚前移量比原状黄土边坡更显著。原状黄土边坡在整体失稳前坡顶横向（顺边坡走向）裂缝少,均向下开裂,坡面裂缝较少,也均向下开裂,裂缝两侧土体错落均不明显;重塑土边坡坡顶与坡面裂缝较多,均在坡体内倾斜延展且明显错动。对于陡坡,原状黄土边坡整体失稳前,坡面陆续产生多处局部破坏,最终突发上部先滑的推移式滑坡,滑面后壁较陡;同坡型的重塑土边坡比原状黄土边坡破坏更早,为坡脚先滑、中上部分步后滑的牵引式滑坡,滑面后壁倾斜。（2）揭示了原状黄土边坡形变-应力场分布与演化模式:随着卸荷临空面的形成,坡脚区土体先发生水平向拉张应变,促使下部坡面前移,同时在坡内形成影响范围比拉张应变区更广的、下宽上窄的水平向应力松弛区。随坡高增加,坡内水平向拉张应变区、塑性变形区与应力松弛区由坡脚区向坡后与上方迁移或扩展,因坡底土阻挡,坡脚附近逐渐形成应力集中阻滑区。缓坡内部的塑性变形均匀缓慢发展,延缓了坡体的应力集中与整体破坏。分级放坡可显著减弱坡内应变与应力分布的连续度,增强坡脚区阻滑能力。坡度变陡后,坡面前移量减少,坡面附近土体应力集中,引发坡面局部破坏,坡内应力场显著改变,形成整体滑坡。（3）证实了原状黄土边坡破坏的突发性及高速运动特征:原状黄土边坡整体失稳前常缺乏明显的前兆;尤其工程中重点关注的坡体上部的变形与应力重分布反应较滞后,表面变形不显著;位移监测显示,整体失稳前坡肩与坡面位移加速迹象也不明显。所以黄土边坡的整体失稳常具有突发性,且坡度越陡,失稳前的坡表变形量越小、越难进行变形监测预警。边坡整体失稳时,滑面在极短时间内近脆性贯通,滑面后壁陡而少摩擦,滑体重心较高,滑动时快速解体,与滑床之间变为滚动摩擦而阻力减小;滑床下部较缓,因坡脚阻滑区影响而剪出口常高于坡脚,滑体的落地进程被延缓,水平向分速度较快,因而易形成高速远程滑坡。（4）阐释了基于簇聚结构模型的原状黄土边坡变形破坏发育机制:风积原状黄土内部由强结构体与弱结构单元竖向排列而成的簇聚结构,导致原状黄土边坡变形破坏模式与均质土坡迥异。依据黄土簇聚结构理论,将黄土中的竖向强结构体概化为可水平向偏移、弯曲变形和被剪断的隐土柱,建立了考虑黄土簇聚结构的原状黄土边坡变形破坏模型。本模型反映了由簇聚结构所致的原状黄土结构与力学的各向异性,解释了原状黄土边坡水平向变形为主,坡顶差异沉降不显著的变形特征。依据所建模型与观测的变形破坏规律,阐释了原状黄土边坡坡体下部前移蠕变（缓变）-上部失去支撑而倾倒拉裂（突变）-剩余滑面剪断（继发突变）的变形破坏发育机制。（5）提出了原状黄土边坡工程应用建议:稳定性分析与坡型设计方面,应重视应力松弛影响区下宽上窄的分布特点,关注潜在滑面上陡下缓,上拉裂下剪断的特征,采用可反映黄土各向异性的模型进行变形计算。监测与预警方面,应根据坡脚区先行变形的特征,重视坡脚与坡腰的水平向位移监测,辅以坡内应力监测措施。增稳与加固方面,应重视边坡固脚与强腰,支护措施及时或预先分层跟进,提前控制坡体的变形发展与应力松弛。