關於黃土路塹邊坡的穩定性，國內很多人都進行過研究。黃土中修建渠道的邊坡穩定性問題與路塹邊坡的穩定性問題基本相同。
通過對已建渠道和路塹邊坡破壞現象的分析，可知邊坡破壞有兩種類型，即大氣降水引起的地表徑流引起的邊坡侵蝕和設計考慮不周、施工不合理引起的滑坡。坡面侵蝕可以通過施工措施來防止(壹般打磨、拋光的方法比較有效)。如果設計有失誤，施工中很難防止滑坡邊坡破壞。顯然，為了保證邊坡的穩定性和可靠性，必須進行正確的邊坡結構設計，也就是對邊坡穩定性進行正確的預測。我們來討論壹下邊坡穩定性的預測。這裏所說的邊坡穩定性，不包括侵蝕破壞邊坡的問題，主要是指滑坡破壞引起的邊坡破壞。迄今為止，研究邊坡穩定性的壹般方法可歸納如下:
(1)以極限不平衡理論為基礎，建立了嚴密的數學力學方程組的數學力學分析方法:由Regin (1857)首創，由前蘇聯的B.B. Sokolovsky進壹步發展。這種方法在數學力學理論上是嚴謹的。但到目前為止，它還沒有發展到能夠充分反映自然土層復雜的基本特性來解決實際問題的階段，因此在實踐中沒有得到廣泛的應用。
(2)假設破裂面計算邊坡土體平衡條件的半經驗方法由庫侖(1773)首創，許多學者繼續研究並提出了各種破裂面假設。其目的是簡化數學和力學分析方法，便於實際應用。由於學者們研究的土壤性質不同，提出的假設在實踐中有很大的局限性。如果在實踐中采用最寬圓柱滑動面的假設，它適用於塑性土，但不適用於脆性和流變性土。
(3)根據極限平衡條件，前蘇聯提出了將破裂面作為穩定邊坡的數學力學分析方法。從它的基本原理，很容易發現它的假設本身並不完美。在實際現象中，經常看到滑動面形成的邊坡是不穩定的。所以這個假設似乎已經沒什麽繼續研究的必要了。
(4)工程地質條件對比法:是工程地質和技術人員經常采用的方法，值得重視。但有時由於人為條件超過了自然和現有的工程條件，往往難以適用。這種方法必須與其他方法相結合，才有光明的前途。
(5)模型試驗法:雖然有50年的歷史，這種方法還處於研究階段，但原則上是壹種很有前途的方法。
從上面可以看出，每種方法都有其優缺點。因此，在實踐中，經常采用各種方法進行比較和研究。需要指出的是，在使用某壹種方法工作時，首先要了解各種方法的適用條件，否則就會帶有主觀性和盲目性。在實際工作中，也要防止隨意拼湊的現象。
為了解決黃土渠道邊坡的穩定性問題，我們采用了上述第二種和第四種方法進行研究，即通過分析現有黃土邊坡穩定性工程地質現象的調查資料，研究出壹種計算黃土渠道邊坡穩定性和預測黃土渠道邊坡穩定性的經驗方法。除了調查黃土通道的邊坡穩定性外，我們還調查了已建成的天藍路和蘭銀路。在勘察過程中，重點關註了三個問題:①不同黃土層中的邊坡穩定性；②黃土邊坡的破壞模式和破裂面形狀；③黃土的結構性現象，如結構節理、柱狀節理等對邊坡穩定性的影響。
已建成的黃土渠道的邊坡穩定性已在“渠道調查”壹文中介紹過(見《孫廣忠地質工程文選》)。在討論邊坡穩定性預測的原理和方法之前，先討論壹下路塹邊坡穩定性調查的結果。路塹邊坡勘察資料介紹如下:
(1)天藍路沖溝主要位於老黃土中。老黃壤層上部有10 ~ 20m新黃土。這條線的切坡壹般為1: 1.0，少數陡至1: 0.5。
無論路塹經過何種類型的黃土，其邊坡系數均為1∶1.0，除少數地段(如冷水岔)已被地下水活動破壞外，總體穩定。但如果坡度比這個陡，那就不成立，有的是穩定的；其他的已經被摧毀了。
圖12-1天蘭路幾個代表性邊坡剖面的穩定性
如圖12-1所示，坡度系數為1∶0.5，頂部為20m新黃土，底部為老黃土。邊坡總高度近60m，上部已破壞，下部仍穩定。
同壹斷面附近，路塹邊坡系數為1∶0.75，安全穩定，無破壞。
(2)蘭銀路狄家臺至蘭州段，有以下三種情況(見圖12-2):
A.對於高度為10 ~ 15m的新黃土路塹，1∶0.5的邊坡系數不穩定，1∶1.0的邊坡系數穩定。
圖12-2蘭銀路(蘭州至翟家臺段)路塹邊坡穩定性
b .由老黃土組成的路塹邊坡穩定，高度為1.5 ~ 20m，邊坡系數為1∶0.5。當邊坡系數為1∶0.75時，高度為30 ~ 40m的邊坡也是穩定的。
C.當上部為10 ~ 15m的新黃土，下部為老黃土，老黃土厚度大於30m，上部采用1: 1.0的邊坡系數，下部采用1: 0.5的邊坡系數時，邊坡未發現破壞現象。相反，上部新黃土的部分邊坡已被破壞(圖12-2b)。
需要指出的是，邊坡破壞大多發生在新黃土層，但老黃土有時會受到上部新黃土的影響，有時也會遭到破壞。
(3)永登地區中小型黃土渠道已建成，從調查結果中得出了以下三個概念:①新黃土邊坡高度約10m用於施工時，若邊坡系數為1∶0.5，則穩定性不同，破壞現象多發生在坡頂，高度大於10m的新黃土邊坡施工時不穩定；30 ~ 35m高的黃土古河道坡度系數為1∶0.6，未發現破壞；(3)渠道穿越有結構面的黃土層時，結構面向渠槽傾斜，當結構面傾角大於40° ~ 54°時，往往會出現破壞現象。
(4)臨夏北苑渠勘察結果表明，當施工邊坡系數為1∶0.5時，高達15m的黃土老邊坡是穩定的；當高度達到30 ~ 35m時，坡度系數為1∶0.6，同樣穩定。
(5)當自然剖面中的黃土具有柱狀壁時，坡度往往是垂直的。崖前常有塊狀黃土堆，很可能是剖面上黃土沿垂直壁面崩塌形成的。
在野外工作中，我們不僅調查了黃土邊坡穩定性的概況，還觀察了黃土邊坡的破壞模式和破裂面形狀。
黃土邊坡的破壞模式在很大程度上是由土的結構和構造特征決定的。黃土邊坡的破壞方式有三種:①均質、微層狀黃土(新老)邊坡在破壞時往往具有壹定的破裂面。邊坡破壞時，沿破裂面滑下；(2)結構性裂隙黃土破壞時，被節理切割成塊狀的土體主要沿裂隙面滑下；③由柱狀劈理黃土組成的邊坡破壞時，主要以崩塌破壞為主。
工作中發現，黃土邊坡破壞時，有三種破裂面(圖12-3):
(1)斷面形狀接近直線。斷裂面傾角大多為65° ~ 70°，有的小至50°。
圖12-3黃土人工邊坡破壞形式
(2)斷口是由兩條直線組成的折線，上直線段遠大於下直線段。
(3)它的斷裂面是由兩條直線和壹條短曲線組成的折疊曲線，上面的直線遠大於其他兩部分的組合。
壹般上述兩種破裂面(2)和(3)的上傾角為60° ~ 80°，多為70° ~ 75°，下傾角往往為35° ~ 40°。
在上述三個斷裂面的任何壹個的頂部都有壹個垂直的懸臂。懸臂的高度因黃土的類型而異。壹般來說，新黃土為0.8 ~ 1.5~2.5m，老黃土為1.5~2.5m..根據實際調查，當邊坡高度小於30 ~ 40m時，具有破碎面的邊坡下部緩傾角的折線比例很小，很少超過1/4或1/5。當邊坡大範圍破壞或涉及地下水活動時，破裂面的實際情況有很大不同。關於這類斷裂面的資料不多，不太清楚。下面我們將重點介紹低邊坡的穩定性。
根據對實際觀測數據的分析，我們得出了壹個初步的結論，即黃土槽低邊坡的穩定性可以通過直線或平面破裂面的假設來預測。
在預測工作中，可用圖12-4所示的力學計算簡圖計算黃土邊坡的穩定性:首先假定壹定的邊坡坡度，在邊坡的不同高度A、B、C處制作不同傾角的假定破裂面，並校核其最大穩定高度。假設用幾個坡度系數計算最大坡高，可以得到如表12-1所示的數據。該數據經經驗數據修正後可作為設計標準(表12-2)。
圖12-4黃土邊坡穩定性計算示意圖
圖12-5非均質土層邊坡穩定性計算示意圖
黃土層工程性質的計算指標在不同深度是不同的。在計算施工邊坡的穩定性時，我們建議按照圖12-5中的假設進行求解，即假設破裂面上的垂直壓力為:
地質工程原理
正壓力Ni為:
地質工程原理
抗剪切力為:
地質工程原理
剪應力Si為:
地質工程原理
那麽斜坡上的土壤平衡條件可以用公式(14-5)表示，即:
地質工程原理
式中:hi為相同工程性質土層的厚度；γi為hi土層中的自然重力；φi為hi土層的內摩擦角；Ci為hi土層的剪切常數；α是假定的斷裂面傾角；Li為假設的斷裂面長度Li=hi/sinα，ci相同。以上是均質和微層狀黃土邊坡穩定性計算的原理和方法。
利用上述方法，我們將隴西典型地段黃土渠道施工坡度的計算結果列於表12-1。
表12-1隴西地區修建黃土渠邊坡極限穩定高度計算
表中選取新黃土γ = 12.8 ~ 13.0kn/m3，老黃土w(水)=10%，φ = 21，c=22kPa，γ = 13.5 ~ 65433。穩定系數K=1.10作為極限穩定高度。
與上述數據相比，顯然計算結果與調查中獲得的數據大致壹致。隴西地區黃土渠道施工邊坡穩定系數參考數據見表12-2。邊坡穩定不僅要保證臺階的穩定，還要保證整個邊坡的穩定。總邊坡的穩定性由次邊坡系數、次邊坡高度和臺階寬度決定。
表12-2隴西地區黃土渠道邊坡穩定性參考
隴西地區新黃土和老黃土經常重疊堆積，形成雙層土壤剖面。這種雙層黃土通道的邊坡穩定性值得註意，即當舊的黃壤層被新的黃土層覆蓋時，邊坡穩定性有降低的趨勢。結合隴西地區新黃土的分布，計算了10 ~ 15m新黃土層覆蓋舊黃壤層的雙層土壤剖面的邊坡穩定性。結果表明，如果新黃土層上部采用極限穩定坡系數，老黃壤層下部采用相應高度(按總高度)的單壹土層的極限穩定坡，則雙層土剖面的黃土槽坡是不穩定的，即其穩定性有降低的趨勢。
因此，指出在雙層黃土結構的情況下，建設工程時應特別註意對其穩定性的研究。壹般來說，如果上部采用極限穩定坡度，下部應采用比相應高度的單壹土層的極限穩定坡度更緩的坡度，或減緩上部坡度。什麽樣的方案合適，要通過經濟比較來決定。
老黃土中常發育交叉結構面，對邊坡穩定性有很大影響。
當具有結構面的黃土邊坡破壞時，坡土系統沿結構面滑下。
在野外調查中發現，由具有結構面的老黃土組成的邊坡在破壞時，坡上的土體沿結構面下滑時的結構面最小傾角(表12-3)。當傾斜通道的節理傾角大於38° ~ 40°時，含有結構性裂隙的老黃土構成的邊坡容易發生破壞。邊坡沿結構面破壞的嚴重性不在於邊坡上被結構面切割的小塊土滑下，而在於它可能引起邊坡的大規模破壞(圖12-6)。
表12-3結構面發育的老黃土邊坡滑動面最小傾角
老黃土中的節理壹般稍有膠結。但由於挖掘、卸載、風化等原因，常分離。從土的抗剪強度來看，此時沿節理面的剪切常數可視為零，其抗剪主要由內摩擦角承擔。
因此，根據我們的分析結果，可以得出這樣的結論:黃土裂隙通道施工邊坡的穩定性與節理面傾角之間的關系可以簡化為(12-10):
地質工程原理
式中:k為邊坡穩定系數；φ為黃土沿節理面的內摩擦角；α為節理面傾角。
公式(12-10)表明，在有構造裂隙的老黃土中開挖渠道時，邊坡穩定性與坡高關系不大，主要取決於構造節理面傾角與黃土沿節理面內摩擦角的關系。
結構節理發育的老黃土抗剪強度壹般較高，其內摩擦角達到35° ~ 40°也不少見。而且節理有壹定程度的膠結，與上述觀測結果壹致。
為工程安全起見，在有構造節理的老黃土中開挖溝槽時，當破裂面傾角大於老黃土沿節理面的內摩擦角時，必須減緩坡角，直至老黃土沿節理面的內摩擦角壹致；也可采用錨桿加固，內錨頭必須穿過構造破裂面壹定深度。
圖12-6裂縫引起的邊坡破壞
圖12-7柱狀裂隙黃土垂直邊坡破壞示意圖。
圖12-8柱狀節理黃土邊坡穩定性計算示意圖
總的來說，隴西黃土柱狀節理不發育，隴東黃土柱狀節理發育。
在野外調查中，我們有時會看到帶有垂直解理的黃土邊坡經常發生崩塌。不難看出，這種現象是由於黃土柱底部的黃土在上覆柱狀土層的自重壓力下發生破壞造成的。如圖12-7所示，柱狀節理黃土的垂直坡高為h，上覆土層自重為γ，則作用於底層土層的壓力(q)為
地質工程原理
假設底部土壤的無側限抗壓強度為p，則具有高度h的垂直劈裂的黃土邊坡的穩定系數(k)為
地質工程原理
利用公式(12-9)和試算法，可以很容易地得到垂直劈裂黃土所能保持的最大坡高。柱狀節理垂直邊坡的破壞主要發生在底部黃土浸水的條件下，因此P應取浸水黃土的無側限抗壓強度。如果在黃土中開挖壹個帶有柱狀節理的邊坡，其穩定性可用圖12-8所示的力學模型進行分析。此時柱狀節理底部黃土的抗壓強度應為側限抗壓強度。
從以上可以看出，黃土渠道的邊坡穩定性是壹個非常復雜的問題。在評價黃土渠道邊坡穩定性時，只有綜合考慮各種黃土層的特征、結構和構造發育情況，確定正確的預測方法，才能正確預測邊坡穩定性，否則會造成不良後果。
黃土槽坡壹般為低坡。如果遇到高邊坡，可以使用“第4章第2節所述的土體穩定性分析方法”進行穩定性分析，此處不再贅述。