近年来中国极端降雨事件频发，研究强降雨条件下单层土质覆盖层的入渗规律及斜坡稳定性具有重要意义。基于二维非饱和土渗流控制方程，采用指数函数模型描述土体的土水特征曲线和渗透系数曲线，针对强降雨过程中表层土体达到饱和状态前后分别采用恒定流量和恒定压力水头作为覆盖层表面边界条件，推导了强降雨条件下单层土质覆盖层的入渗解析解。通过与有限元软件Geostudio-Seep/W的计算结果进行对比，证明了该解析解的有效性。在解析解的基础上，根据非饱和土抗剪强度理论，分析了单层土质覆盖层的斜坡稳定安全系数在强降雨条件下的发展情况，结果表明潜在滑动面的埋深越大，覆盖层稳定安全系数对降雨的响应速度越慢。强降雨期间以覆盖层底面作为滑动面的稳定安全系数始终保持最小，说明覆盖层最易沿着该滑动面发生失稳。得到的解析解为单层土质覆盖层的防渗性能评价及斜坡稳定性分析提供了简单实用的工具。