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在各类矿产资源开采方式中,露天开采占有非常大的比重,据统计,仅在我国冶金矿山的开采中,约有80%以上采用露天开采方式,随之引发的矿山边坡滑坡危害便成为了学者们关注的重点问题之一。因此,在持续的开挖卸荷及外界扰动等因素影响下,研究如何能够在保持边坡稳定的同时又能兼顾最大经济效益,不但在学术领域具有一定的研究价值,同时在实际的矿山边坡开采和防治中同样具有重要的工程意义。本文以位于甘肃省金昌市的金川集团石英石矿露天开采形成的深凹矿山边坡为研究对象,运用Midas GTS NX有限元软件对设计条件下矿山边坡开挖过程中的应力场、位移场、塑性区及其稳定性系数的演化规律进行了分析,随后以设计工况为基础,选择在矿山边坡开挖过程中对边坡稳定性和生产效益影响较大的台阶坡面角和台阶高度两个参数,研究不同开挖参数条件下边坡应力场、位移场及稳定性的演化规律。根据所得的演化规律,基于正交试验设计原理,通过L16(215)正交表设置了16组试验方案,并分别对其稳定性结果进行了计算。同时为了简化后续的优化过程,通过Matlab的神经网络工具箱设计了以各开挖参数为输入向量,以边坡开挖完成的整体边坡角和稳定性系数作为输出向量的BP神经网络。之后结合不同工况下的模拟规律、正交试验方案和BP神经网络,得到优化后的边坡开挖参数组合。在上述研究基础上,运用动力增载位移响应比理论,构建了两种动力增载位移响应比模型,并结合现场实测数据,对边坡最优开挖方案和实际开挖方案的动力增载位移响应比演化规律进行分析,同时分别使用Midas GTS和Geo-studio中的强度折减法和极限平衡M-P法计算得到边坡稳定性系数,与动力增载位移响应比参数进行相关性分析,探究利用该参数对矿山边坡稳定性进行预测和评价的合理性和可行性。本文得出的主要研究结论如下:（1）深凹矿山边坡在开挖过程中,台阶坡面角和台阶坡高的选择对其稳定性和生产成本具有显著的影响作用。在坡高一定的情况下,随着整体坡角的逐渐增大,边坡整体稳定性逐渐降低,且上部台阶对较大角度的坡角的敏感程度相对小于下部台阶;而在坡角一定的情况下,随着坡高的逐渐增大,其表现与坡角一致。同时两个参数各自从工况1变为工况4的过程中,边坡的整体稳定性呈现不断降低的变化趋势,虽有部分台阶的受力向有利于该台阶稳定的趋势变化,但是幅度较小。通过对比可以发现,本文中台阶坡高逐渐增高对边坡整体稳定性的影响要大于台阶坡角的影响。综合考虑边坡稳定和生产成本情况下,台阶坡面角建议选择在工况3～工况4之间,台阶坡高建议选择在工况1～工况2之间,同时在每个台阶各自范围内,可适当增大上部台阶的坡角和坡高,减小下部台阶的坡角和坡高。（2）根据边坡开挖过程中的应力场和位移场以及稳定性系数的变化规律,结合正交试验设计和Matlab中BP神经网络,对矿山边坡的开挖参数进行优化设计,得到优化后的开挖参数方案,即1826～1816m台阶至1744～1732m台阶的七个台阶的坡角和坡高分别为:69.5°、71.5°、73.5°、75.5°、77.5°、78.5°、80.5°、14.0m、26.0m、14.0m、14.0m、15.0m、15.0m、16.0m。（3）运用动力增载位移响应比的原理和失稳判据,以边坡开挖过程中水平应力和水平位移作为边坡开挖卸荷增载量和对应的响应量,构建边坡的动力增载位移响应比模型,以前文优化后的开挖方案为边坡模型,通过数值模拟,将位于剪出口范围的测点的模拟结果带入该模型中,同时计算边坡稳定性系数,通过对其演化规律进行研究,发现响应比参数与稳定性系数在边坡开挖过程中存在较好的负相关关系,且动力增载位移响应比参数值未超过预警值,可见运用动力增载位移响应比参数能够较好的对边坡稳定性进行预测和评价。（4）以现场实际开挖情况建立边坡模型,构建了以边坡开挖挖方量作为动力增载量,以现场4-C监测点和位于剪出口附近的2-C监测点的实测水平位移数据作为响应量的动力增载位移响应比模型,并计算其稳定性系数,通过分析其变化规律,同样发现该模型的响应比参数与稳定性系数在边坡开挖过程中存在较好的负相关关系,且在4-C发生小规模坍塌时,响应比曲线发生突变,但稳定性系数与剪出口附近的2-C的响应比曲线均未超过预警值,因此并未影响边坡整体稳定性,现场也无大规模滑坡发生。同时该动力增载位移响应比模型因为参数容易获得,可以方便的应用于实际边坡的稳定性评价与防治中。