为探究地震作用对双层土质边坡稳定性的影响，基于极限分析上限理论，建立了地震作用下双层土质边坡旋转破坏机构。采用拟静力法简化地震荷载作用，推导了双层土质边坡安全系数表达式。分析土体黏聚力比、边坡坡角以及地震作用对双层土质边坡稳定性及其滑动面参数的影响。研究结果表明：在水平地震作用下，随着黏聚力比的增大，边坡安全系数呈非线性增大且潜在滑动面变浅；当水平地震作用增强时，边坡失稳破坏范围显著加大；随着竖向地震系数及黏聚力比的增大，边坡安全系数略微降低；水平地震作用增强时，竖向地震作用对边坡稳定性的影响逐渐增大，此时需要考虑竖向地震的影响。