膨胀土是一类富含亲水性黏土矿物的非饱和土,广泛分布于全球。在土木、水利、交通等领域出现了大量膨胀土工程问题,其中降雨诱发膨胀土边坡浅层失稳是典型的膨胀土工程问题之一。由于对膨胀土的非饱和土力学理论认识不全面,先前研究难以运用非饱和土力学理论解决膨胀土边坡浅层失稳问题,因此,膨胀土边坡浅层稳定性是岩土工程研究中的难题之一。据此,本文以新开挖和填筑的膨胀土边坡为研究对象,对膨胀土边坡浅层失稳的非饱和土力学机理及浅层稳定性计算进行研究。本文根据前人的研究成果,完善了膨胀土的非饱和土力学理论基础,从而提出两个饱和阶段模型表征膨胀土的饱和过程;以重塑膨胀土为试验对象,开展了不同饱和阶段作用下膨胀土的含水率和抗剪强度试验研究,结合试验研究结果,进一步分析了重度的变化规律及常用的非饱和土抗剪强度理论的适应性;通过采用无限长边坡进行膨胀土边坡浅层稳定性分析,并运用极限平衡法进行安全系数计算,获得了两个饱和阶段作用下膨胀土边坡浅层下滑应力计算模型;进一步,探讨了膨胀土边坡浅层失稳的非饱和土力学机理,提出了两个饱和阶段作用下膨胀土边坡浅层稳定性分析方法,建立了考虑上下限区间的膨胀土边坡浅层安全系数计算模型;最后,对含有地下水和下覆基岩的膨胀土边坡进行了浅层稳定性研究。本文主要内容和主要结论如下:（1）提出描述膨胀土饱和过程的新模型。已有的非饱和土力学在阐述膨胀土的饱和过程存在不足,从实际试验现象角度出发,基于分类理论,结合已有的吸水变形特征,明确了膨胀土吸水变形的两阶段特征,并分析了膨胀土的饱和特性,提出了描述膨胀土饱和过程的新模型。新模型将膨胀土的饱和过程看作由两个饱和阶段组成。其中,第一饱和阶段:在毛细吸力作用下,膨胀土主要发生饱和度变化,使孔隙充满水;第二饱和阶段:在晶层吸力作用下,主要发生膨胀变形,使孔隙体积增大并充满水分。（2）常规饱和法适用性分析及膨胀土边坡浅层下滑应力计算模型建立。为了开展不同饱和阶段作用下膨胀土的含水率试验研究,分析了毛细饱和法及抽气饱和法的适用性,结合侧限条件下膨胀试验,研发了不同饱和阶段作用下膨胀土的含水率试验方法;基于试验研究结果,讨论了重度的变化规律,建立了两个饱和阶段作用下膨胀土边坡浅层下滑应力计算模型。结果表明:毛细饱和测试含水率方法及抽气饱和测试含水率方法适用于一个饱和阶段作用下膨胀土的含水率,但不适用于测试两个饱和阶段作用下膨胀土的含水率;饱和过程,膨胀土的重度随着膨胀变形的增加而减小。据此,本文所建立的下滑应力计算模型能够直观反映降雨条件下膨胀土边坡浅层下滑应力的演化规律。（3）常规非饱和土抗剪强度理论适应性分析。为开展不同饱和阶段作用下膨胀土的抗剪强度试验研究,分析了基于轴平移技术的非饱和土的抗剪强度测试方法的适用性,结合侧限条件下膨胀试验,研发了不同饱和阶段作用下抗剪强度试验方法;基于试验研究结果,讨论了常用的非饱和土抗剪强度理论的适应性。结果表明:基于轴平移技术的非饱和土抗剪强度测试方法适用于测试一个饱和阶段作用下膨胀土的抗剪强度,但并不适用于测试两个饱和阶段作用下膨胀土的抗剪强度;饱和过程膨胀土的粘聚力和内摩擦角随着膨胀变形增加而减小;常用的非饱和土抗剪强度理论适合描述膨胀土的第一饱和阶段过程,不适合描述膨胀土的第二饱和阶段过程。（4）膨胀土边坡浅层失稳的非饱和土力学机理分析。基于不同饱和阶段作用下膨胀土的含水率和抗剪强度试验研究结果,深入讨论了膨胀土边坡浅层失稳的非饱和土力学机理。研究表明:一个饱和阶段作用下膨胀土边坡浅层是稳定的,两个饱和阶段作用下膨胀土边坡浅层易失稳,说明膨胀土边坡浅层失稳由两个饱和阶段作用引起的。（5）两个饱和阶段作用下膨胀土边坡浅层稳定性计算。为了计算两个饱和阶段作用下膨胀土边坡浅层稳定性,提出了两个饱和阶段作用下膨胀土边坡浅层稳定性分析方法,考虑上下限区间,建立了两个饱和阶段作用下膨胀土边坡浅层安全系数计算模型。研究表明:提出的膨胀土边坡浅层稳定性分析方法是适用的,便于在工程上推广应用;建立的安全系数上下限区间计算模型是可靠的。（6）含地下水和下覆基岩的膨胀土边坡浅层稳定性分析。为对含有地下水和下覆基岩的膨胀土边坡浅层稳定性进行研究,考虑了坡度和上覆土层厚度6种组合情况下4种不同初始含水率膨胀土边坡。研究表明:进行膨胀土边坡开挖时,较低初始含水率的膨胀土边坡采取放缓坡度和减小上覆土层厚度的方法难以解决边坡失稳问题,而初始含水率较高的膨胀土边坡不宜采取尽可能放缓坡度和减小上覆土层厚度的方法,说明初始含水率是一个重要因素,不可忽视。