外界环境温度影响下,黄土地区,表层土体呈现冬季冻结,春季融化,甚至出现夜冻昼融现象。然而反复冻融作用下,黄土工程性质发生劣化,不利于黄土地区工程建设及维护,如冬末春初时常发生的边坡滑塌、路堑边坡表层剥蚀等。本文尝试从冻融作用下黄土结构力学特性,边坡土体温度场、水分场及表面位移变化和稳定性方面揭示黄土边坡冻融灾害发生机理。基于冻融作用下黄土室内试验,对比研究了原状和重塑黄土冻融微观结构、表面特征及强度变化规律。结果表明,冻融过程黄土微观结构发生了显著变化,表现为黄土骨架颗粒自身及与毗邻颗粒间粘聚性发生改变。冻融循环对黄土表面特征的影响与初始条件有关,且原状与重塑存在较大差异。反复冻融作用下,黄土粘聚力总体呈指数衰减趋势,原状黄土粘聚力高于重塑黄土,但随着冻融次数增加,两者差异性减小。内摩擦角无明显规律性变化。相同冻融条件下原状土冻融损伤程度较重塑土高。结合室内模型试验与有限元数值仿真方法,研究了黄土边坡冻融过程水分场、温度场及位移变化规律。结果表明,冻融过程中,外界环境温度的变化会引起边坡土体温度场和水分场周期性重新分布,且边坡水分场变化与温度场有显著的关联性;黄土边坡的水平位移和垂向位移亦呈周期性波动,与外界温度保持一致,并因冻胀融沉作用而残余位移增大;强烈的温度波动诱发边坡不同部位出现鳞片状剥蚀,贯穿性裂缝等冷生构造。基于原状黄土冻融过程试验数据,利用有限元强度折减法研究各因素条件下黄土边坡冻融稳定性演化规律。结果表明:黄土边坡安全系数随冻融次数增加亦呈指数衰减趋势;边坡几何形态及初始条件对边坡冻融稳定性影响显著;边坡冻融滑裂面与季节冻融深度线近似重合。黄土边坡冻结过程中,土体中水分向冻结锋面迁移并富集以及土体强度弱化是引起边坡失稳的关键因素。