热融滑塌导致的斜坡失稳是冻土区公路修建过程中面临的主要挑战。以三阿公路阿尔山冻土区热融滑塌斜坡失稳为研究对象,分析了冻土区热融滑塌的基本特征,从冻融作用、高含冰量冻土和降水作用三个方面探讨了融冻泥流及热融滑塌的产生机理。分析表明,反复冻融作用导致水分迁移及分凝冰聚集,形成了高含冰量冻土层,高含冰量冻土层的融化是融冻泥流的主要原因,降水作用和施工扰动促进了热融滑塌的发育。针对热融滑塌对公路施工的不利影响,提出了相应的处置措施。
为了探讨多年冻土区自然斜坡失稳机制,开展了不同含水率黏土、粉土、砂土的土-冰交界面直接剪切试验和相应融土的直接剪切试验。结果表明,砂土和砂土-冰冻融交界面剪切应力-变形特性主要表现为弹性变形,且剪应力存在明显峰值;粉土、黏土及相应的冻融交界面在很小的变形范围内表现为塑性变形,且剪应力无峰值。水分对砂土活动层抗剪强度影响较弱,表现为水分增高,内摩擦角小幅降低。水分对粉黏土活动层抗剪强度影响剧烈,表现为水分增高,粉黏土黏聚力急剧减小。研究发现,冻土区斜坡失稳更易发生于细颗粒粉黏土中。相对于粉土,粉土-冰冻融交界面抵抗剪切变形的能力更强,粉土斜坡潜在滑动面更易发育在冻融交界面上层附近;相对于黏土,黏土-冰冻融交界面抵抗剪切变形的能力更弱,黏土斜坡更易在冻融交界面处发生滑动。同时,细粒土斜坡极易在达到最大融化深度前提前失稳,斜坡坡度越高,失稳时间越提前。融化期活动层水分增多导致潜在滑动面黏聚力降低是细粒土冻土斜坡失稳的最主要原因,孔隙水压对冻土斜坡具有一定影响,在稳定性评价时要考虑活动层水位的影响。