随着我国以高速铁路和高速公路为主的基础设施建设的不断推进,路基边坡稳定性不仅影响到车辆运行的平稳性,更关乎人民生命和财产安全,长期以来受到广泛关注,同时也是岩土工程领域重要的研究课题之一。土工材料受到各种复杂的不确定性因素影响,虽然传统的安全系数法通过设置大于1的安全系数Fs作为储备来抵消不确定因素对边坡稳定性的影响,但是安全储备选取带有较大的经验性质,无法定量衡量风险水平。因此,以概率理论量化各种不确定性因素,用可靠指标β衡量边坡稳定的可靠度分析方法逐步建立。Fs和β相互补充,可以更好地保障边坡安全。虽然,在一般的土体参数变异性水平下,Fs和β有良好的正相关映射关系,但在特定情况下两者也会呈现相反的变化趋势,即Fs-β非协同响应特性。如何有效地识别Fs-β非协同性发生条件,从而规避工程风险成为亟待解决的问题。论文围绕路基边坡安全系数Fs和可靠指标β的非协同响应特性,开展了系统分析,主要研究工作及获得的主要成果如下:（1）介绍了基于极限平衡的确定性方法计算安全系数衡量边坡稳定性的常用方法,分析了确定性方法在考虑不确定性因素方面的劣势;总结了边坡工程中存在的各种不确定因素,主要可分为物理不确定性、统计不确定性和模型不确定性三类;阐述了边坡可靠性分析的基本原理,介绍了一次二阶矩法、Monte-Carlo模拟法和基于随机场理论的有限差分法计算边坡可靠指标的流程并分析其优缺点。（2）采用Fellenius法计算黏性土简单边坡的安全系数Fs,并基于边坡稳定功能函数,运用积分中值定理简化条分法计算过程,推导了可靠指标β显式表达。由解析式可得,边坡可靠指标β由土体黏聚力c的影响分量βc、内摩擦角φ影响分量βφ和极限平衡状态分量β0三部分组成。分析了坡高和坡率对Fs和β的影响,结果表明,Fs随土体强度和几何参数的不利变化而降低,但在特定土体强度参数条件下,随坡高H增加,可靠指标反而提高,呈现与Fs相反的变化趋势,即Fs-β非协同响应特性。（3）针对边坡几何参数和土体强度参数进行的单因素敏感性分析表明,随内摩擦角均值μφ和黏聚力标准差σc增大,Fs-β非协同响应的趋势越明显;基于正交设计进行了多因素敏感性分析,并通过极差分析区分影响因素的主次,结果显示,影响非协同性各因素敏感度由强到弱依次为μφ>σφ>1/m>σc>H>μc。基于Monte-Carlo方法数值模拟,分析了不同强度参数条件下,边坡可靠指标随坡高和坡率的变化趋势,得到了Fs-β非协同响应条件的定性描述。分析表明,在黏聚力小且变异性大、内摩擦角大且变异性小的条件下,Fs和β将产生非协同响应;针对Fs-β非协同响应发生条件,提出了“放缓边坡,较降低坡高,更能保证边坡稳定可靠指标提高”的工程措施建议。（4）分析了土体强度参数和边坡尺度对边坡失效机制的影响,揭示了Fs和β随边坡尺度变化产生非协同响应的根本原因——局部平均效应,其内在机理为:随边坡高度增大,局部平均效应使得失效范围内土体强度参数平均值的变异性减小,导致可靠指标增大;总结了影响局部平均效应显著程度的边坡几何、强度关键因素,并定义了土体c、φ变异系数比值R=COV（c）/COV（φ）。分析表明,R的大小可以表征局部平均效应显著程度。（5）基于马尔科夫空间相关函数（Markovian spatial correlation function）,分别选取边坡土体强度水平和垂向相关距离参数,构建了c、φ的对数正态随机场模型;采用乔列斯基分解法（Cholesky Decomposition）进行随机场离散,分配至有限差分网格并计算R=1、2、4和8时不同坡高H对应的安全系数Fs和可靠指标β,计算表明,R较大的边坡失稳滑面较浅,随H增大边坡滑弧长度增长率大于R较小的边坡,导致随R增大,Fs和β将逐渐从协同转向非协同变化的结论。（6）提出了一种识别随机有限差分计算结果、量化分析边坡失效机制的方法。分析表明,随边坡尺度增加,R越大的边坡滑动区域面积AS和滑动长度L的相对增长率越大,且AS的相对增长率显著大于L的相对增长率,验证了局部平均效应是造成Fs-β非协同性的主要原因;另外,比值R可以有效体现局部平均效应的显著程度,对准确识别危险工况、确保工程安全有重要意义。