本文应用结构力学力法原理对靠崖窑土拱曲线的拱顶和拱脚位置进行了最大应力和最大位移求解，给出了土拱应力的关键范围。结合土体的弹塑性本构理论，利用塑性极限分析近似方法，得出了Mohr-Coulomb屈服条件下靠崖窑土质崖坡极限荷载的上、下限解。建立了靠崖窑优势垂直节理裂隙土体的翼形裂纹和共线裂纹模型，得出了翼形裂纹折算长度的计算式和应力强度因子的计算式，同时还推导求解得出了含洞室共线裂纹的应力强度因子计算式。根据现场调研和数理统计理论，总结出了靠崖窑的破坏类型和尺寸效应下的裂缝分布特征。并运用一次二阶矩法和独立正态随机变量可靠度计算方法（JC法）得出了尺寸效应单失效模式下的靠崖窑的可靠度指标。最后通过遗传全局最优化算法对靠崖窑结构尺寸效应进行了优化选型，根据太沙基有效应力原理描述了均质、连续、多孔土体的饱和与非饱和非稳定渗流方程，通过靠崖窑黄土体竖向节理裂隙发育的特点，得到了非饱和土的渗流方程。同时还基于VG渗流模型和靠崖窑土体裂隙的结构性提出了适用于靠崖窑土体非饱和状态的土水特征曲线和控制方程及差分形式。根据靠崖窑土体竖向优势节理裂隙的分布特点，结合Irwin塑性区裂隙顶端的张开位移公式，得出了降雨渗流作用下受压剪土体裂隙尖端的应力强度因子计算式，还得到了降雨渗流作用下裂隙产生扩展破坏和剪切断裂破坏时，裂隙内的临界渗透压值的计算式。提出了全长锚固柔性支护系统在靠崖窑加固中的应用，得到了Burgers蠕变模型的位移表达式和锚固荷载的计算式。运用现代有限差分数值分析技术FLAC3D的二次开发技术和计算机高级程序语言VC++，通过台梯五孔一列靠崖窑、三孔一列靠崖窑的算例，计算得出半圆拱窑洞结构中，在洞顶上覆土体的自重、洞顶荷载、侧墙的土压力和沿洞室轴线的土压力作用下，靠崖窑窑洞土体的垂直位移和水平位移的分布特征；进行了应力场-渗流场耦合的有限差分数值模拟计算，通过孔隙水压力、垂直位移和塑性区等分布特征得出了靠崖窑稳定性分析的关键部位。