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结构的研究主要是利用电子显微镜和压汞仪等仪器对土体微观进行观察分析。土体是颗粒松散骨架为
基础的多孔结构 ［１９］ ，冻融作用后土体的微观孔隙参数发生改变 ［２０］ ，孔隙体积和微观结构平均各向异
性增加，且冻结温度越低，孔隙率越大 ［２１ － ２２］ ；土体微观结构与力学性能之间具有一致性 ［２３］ ，土体破
坏强度 ［２４］ 和干密度 ［２５］ 都与土体的孔隙有关。
冻融作用后土体宏观力学特性及微观结构的变化会影响堤岸的稳定性。目前堤岸稳定性研究主要
以 Ｏｓｍａｎ和 Ｔｈｏｒｎｅ模型 ［２６］ 为基础，但该模型仅考虑河流冲刷对堤岸边界的影响；Ｄａｎｄｙ等 ［２７］ 考虑静
［２６］
水压力和孔隙水压力作用，对 Ｏｓｍａｎ和 Ｔｈｏｒｎｅ 堤岸稳定分析模型进行改进；后来国内外学者们又
考虑多层结构岸坡 ［２８］ 、洪水位变化 ［２９］ 、潜水位 ［３０］ 和孔隙水压力 ［３１］ 等因素对堤岸稳定性的影响；假
冬冬 ［３２］ 考虑冻融作用，初步建立了岸滩崩塌失稳模型，发现冻融作用会影响岸坡稳定，但只考虑了滩
岸的平行崩退过程，对于冻融作用下滩岸稳定性变化及失稳机理还缺乏研究。
综上，尽管冻融作用对土体物理力学特性及微观参数的变化规律研究较多，但对土体力学特性和
微观结构之间的关系尚不明确，冻融作用对岸坡稳定性影响有待深入研究。因此，本文通过制作不同
含水率的岸坡土样，多次冻融后进行三轴试验，研究冻融作用后岸坡土体力学参数的变化规律，并利
用扫描电镜和图像处理软件对土体微观参数进行统计，分析冻融作用下土体微观参数变化规律及与抗
剪强度参数相关性，最后基于强度折减法，利用 ＡＢＡＱＵＳ有限元软件对冻融前后的岸坡稳定性进行模
拟，以期把握黄河内蒙古段岸坡在冻融作用下土体宏观力学参数和微观结构的变化规律及其对岸坡稳
定性的影响。

２ 研究区及试验方法

２．１ 研究区概况 选取黄河内蒙古什四 份子弯 道为研究区 （图 １），该 弯 道地 处 黄 河最 北端，北纬
４０°１７′３９″，东经 １１１°２′５３″。河道走势为东北急剧转为西南，弯道弯曲系数达 ３．２３，河流转角近 １６０°，
河道比降约 ０．１‰，河宽 ２００～５００ｍ。受蒙古高压控制，研究区属于典型的大陆性季风气候，年平均
气温 ７．３℃，最高气温 ３８．４℃，最低气温－ ３６．３℃。年均降雨量为 ３５９．８ｍｍ，蒸发量为 １８４９ｍｍ。日
平均气温在 １１月中旬转负，次年 ３月中旬转正，冻融期约 １３０ｄ，是典型的季节性冻土区 ［３３］ 。

图 １ 研究区位置图

２．２ 试验材料 研究区滩岸土体多为泥沙落淤而成，稳定性差，在水力、冻融及重力作用下易发生失
稳破坏。研究区冬季冻土深约 １．５ｍ，故采集 ０．１～１．５ｍ深处土体为试验对象，将土样烘干过 ２ｍｍ
３
筛，去除杂物备用。根据土工试验方法标准 ［３４］ 测量得到土体物理特性参数为：最大干密度 １．６２ｇ?ｃｍ 、

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