随着国家西部大开发与“一带一路”战略的推进,黄土高原地区社会经济快速发展,城市新区建设日新月异,规模之大,前所未有。黄土高原丘陵沟壑纵横的地理条件严重制约了城市的可持续快速发展,为此许多黄土高原城市开展了大规模的平山造城与治沟造地工程,以解决特殊地理环境制约与城市和社会经济发展之间的矛盾。然而,治沟造地、平山造城形成了众多的填方边坡,挖填方界面、基岩或黄土与填方黄土岩土介质结构异性对填方边坡稳定性存在较大影响,因此,填方边坡稳定性问题已成为目前黄土高原平山造城、治沟造地工程中面临的重要课题。本文以延安新区平山造城工程为背景,在野外调查、资料分析、室内土工试验的基础上,采用室内模型试验技术手段,结合Geostudio有限元数值模拟方法,对降雨作用下延安新区基岩(即刚性地基)-黄土填方边坡稳定性进行了研究,初步揭示了降雨条件下基岩-黄土填方边坡渗流规律与破坏模式,以及不同降雨方式、填方土体参数、坡型参数对基岩-黄土填方边坡稳定性的影响规律。研究结果可为黄土高原地区平山造城、治沟造地产生的基岩-黄土填方边坡设计与病害防治提供科学依据与指导。主要研究工作与成果如下:(1)通过收集资料和野外地质调查,查明了研究区的气象条件、水文条件、地形地貌、地层岩性等工程地质条件和填方边坡在降雨条件下的破坏形式;基于室内土工试验,测定了延安新区填方区边坡土体的基本物理力学参数,为三维地质力学模型的建立提供了基础资料。(2)基于室内降雨模型试验,揭示了基岩-黄土填方边坡降雨入渗、变形破坏规律及破坏模式,具体如下:(1)降雨作用下基岩-黄土填方边坡界面处为优势渗流区;(2)降雨作用下边坡发生滑动时土体中应力下降,边坡整体失稳时内部及界面处应力急剧上升并达到峰值,坡体上部土压力上升幅值较小,坡脚较大;(3)降雨作用下填方边坡孔隙水压力整体上呈平稳—上升—下降三个阶段,坡体发生大规模滑动时坡体内部及界面处孔压达到峰值,界面处的孔压较坡体内部先升高,坡脚处的孔压上升幅值最大;(4)降雨作用下坡体内含水率呈现平稳—上升—平稳三个阶段,边坡在整体饱和时失稳;(5)降雨条件下基岩-黄土滑坡破坏模式为坡脚失稳破坏引起的牵引式浅层滑坡破坏,且边坡浅层形成暂态饱和区,产生超静孔隙压力,破坏时形成多个次级滑面。(3)基于Geo-studio有限元数值模拟,研究了降雨条件下的不同降雨方式、填方土体参数、坡型参数对基岩-黄土填方边坡稳定性的影响,获得如下结果:(1)小雨、中雨、大雨、暴雨四种降雨强度条件下基岩-黄土填方边坡稳定系数均呈线性降低,而大暴雨工况下呈指数型递减;(2)降雨作用下不同压实度的填方边坡,内摩擦角和粘聚力的越大,稳定性系数越高,其中内摩擦角对边坡稳定性影响最大,粘聚力影响较小;(3)填方边坡渗透系数较高时其稳定系数随降雨呈线性下降,较低时呈非线性下降,同时渗透系数的变化对边坡在降雨过程中稳定系数的变化历程产生影响,渗透系数越小,边坡稳定性系数在降雨期间波动越大;(4)在暴雨作用下基岩-填方边坡稳定性随坡角和坡高的增加呈指数型下降,坡高越小其稳定性系数对降雨越敏感。