填方边坡设计是地质工程领域的重要工作之一。设计出安全、经济的填方边坡方案一直是地质工程领域的热点研究课题之一。兰州市受到地形条件的限制,非常缺乏土地资源,政府为了拓展兰州的城市空间,在2008年启动平山造地工程,平山造地形成的边坡主要分布于城市周边的黄土丘陵区。平山造地工程中形成的黄土填方高边坡的安全稳定问题是当地政府最关心的问题之一。因此,开展黄土填方高边坡最优方案研究在地质工程领域具有显著的理论意义,对兰州城市建设具有更重要的实用价值。本文依据平山造地区段黄土填方高边坡的特点,采用均匀试验方法设计了具有不同压实度填土、坡高、沟坡坡度、台高、马道宽度、坡率的720个黄土填方边坡。基于GeoStudio中SEEP/W、SLOPE/W模块的耦合,通过计算不同工况下黄土填方边坡稳定性,获取边坡的安全方案和危险方案,并基于安全、经济的原则确定黄土填方边坡最优填方方案。采用Matlab工具确定黄土填方边坡的安全和危险坡形包络面。对太平洋场地黄土填方边坡稳定性进行评价,并采用有限差分数值模拟软件Flac3D,预测了青白石场地危险填方边坡的破坏变形模式及其破坏条件。论文获得的主要研究结果如下:(1)通过均匀试验设计方法对不同压实度填土、沟坡坡度、坡高的台高、坡率、马道三个坡形参数进行设计,需要720次试验,即使在稳定性系数附近加密参数,比起全面试验的7920次试验,大大减少了试验次数。(2)通过GeoStudio的SEEP/W模块得到对边坡稳定性影响最大的暴雨工况,并由SLOPE/W模块对现状工况下、暴雨工况、地震工况下稳定性进行评价,得出地震对边坡稳定性影响较大,而暴雨影响较小。(3)利用均匀试验设计搜索出目标稳定性系数对应的坡形参数以及单宽填方量,然后对目标稳定性系数的坡形参数进行加密,即可搜索出危险、安全边界的不同坡形参数组合,并搜索出最优填方方案。(4)采用MATLAB对目标稳定性系数边界不同坡形参数进行拟合可得危险、安全的包络面,由安全包络面建议90m坡高以上建议采取90%、95%压实度填土,而60m坡高以下建议采取80%压实度填。(5)在填土压实度、坡高、沟坡坡度一定时,通过多元线性回归可以得出控制黄土填方边坡稳定性的坡形参数敏感性,其敏感性依次是马道、坡率、台高。随着马道的增加稳定性大幅度增加,随着坡率和台高的增加稳定性系数降低。(6)太平洋场地填方边坡定量评价表明,1-1、3-3、5-5剖面边坡在现状条件和暴雨工况均处于基本稳定-稳定状态,1-1、3-3剖面段边坡在地震工况处于基本稳定状态,而5-5剖面段边坡在地震工况下将失稳破坏。定性评价与定量评价基本一致。定性评价的可信度由坡形参数决定,参数越接近于理想填方模型,结果就会越准确,反之,只能粗略评价,且会降低评价结果的可信度。(7)分析地震工况下5-5填方边坡的变形破坏的模式。失稳坡体贯穿原坡黄土层,产生深部滑动,并从坡脚剪出。因此该边坡在地震工况下的失稳与填土无关,与原坡黄土性质和坡形有关。