随着“一带一路”战略的深入实施,黄土地区经济飞速发展的同时也带来了不少的挑战。我国的黄土面积居于世界之首,主要分布在西北各省。黄土因其大孔隙性、垂直节理以及湿陷性等特殊性质使得它成为世界性研究的对象。黄土地区沟壑纵横,地形地貌变化大,高陡边坡发育,稳定性差。因此,黄土边坡稳定性评价一直以来都是岩土工程界比较热门的课题。如何根据黄土边坡特点及所处环境设计出安全、经济、稳定的边坡在实际工程中尤为重要。本文以自然界常见的不同地质结构黄土边坡为研究对象,对控制边坡稳定性的单级坡高、单级坡比以及平台宽度三个要素进行分析,设计出符合地质结构条件的正交试验表并运用可靠度理论及有限元强度折减法对黄土边坡进行了优化设计研究,此方法具有一定的理论实际意义与工程实践意义,计算简单,具有一定的指导与应用价值。取得的主要研究成果如下:(1)以工程中常见的黄土边坡作为研究对象,结合影响边坡稳定性的主要因素。建立了三种不同地质结构的黄土边坡模型,以此作为黄土边坡优化设计的基础。(2)通过多套设计方案研究表明,对单一30m高马兰黄土边坡而言,直线坡随着坡高增大安全系数不断减小,且坡比设计不宜陡于1:0.6才能保证安全。当设计形式为折线时,折线节点处于坡脚以上20米时.上段坡比为1:0.6,下段坡比为1:1.2时,能够满足安全要求,且开挖量最小。当设计形式为台阶型时,单级坡比1:0.75、单级坡高10米、平台宽度6米时为边坡最优设计形式。(3)对60米高的马兰-离石黄土边坡而言,设计时考虑三种情况:1.上部马兰黄土设计为直线型,下部离石黄土设计为台阶型;2.上部马兰黄土设计为大坡比,少台阶型,下部离石黄土设计为小坡比多台阶型;3.马兰离石和黄土统一考虑,整体设计。依然采用正交试验的方法进行方案设计。最终得到:上部马兰黄土单级坡比1:0.6、设一个平台、平台宽度4米,下部离石黄土单级坡比1:1.2、坡高7.5米、平台宽度3米时,为既符合安全要求,开挖量又最小的最优方案。(4)对60米高的单一离石黄土边坡,分析研究表明,当边坡单级坡比1:1.25、单级坡高15米、平台宽度5米时,稳定性符合要求,开挖面积最小,为最合理的台阶型边坡设计形式。(5)通过对计算结果进行方差分析可知,对不同地质结构边坡而言,边坡稳定性影响因素的敏感性有所不同。其中马兰-离石黄土边坡中敏感性由高到低依次为:平台宽度>单级坡比>单级坡高;在单一离石黄土边坡中,敏感性由高到低依次:单级坡比>单级坡高>平台宽度。