【目标】随着多年冻土区路基工程建设活动增加，形成了大量路堑边坡，因此有必要对冻融作用下多年冻土区路堑边坡的稳定性进行分析。【方法】针对其随机性、小样本、非线性等特点，利用支持向量机、随机森林和梯度提升3种算法构建基础模型，并采用Voting集成学习技术将它们组合，构建了4个多年冻土区路堑边坡安全系数预测模型。【数据】为了反映冻土区边坡的特殊性，引入了活动层厚度和冻融损伤系数，并结合了普通边坡稳定性影响中的4个关键指标(边坡坡度、土体重度、黏聚力和内摩擦角),确定了6个输入指标。利用25组数据对4个预测模型进行了训练和测试，并采用最小均方误差评价了模型预测效果。【结果】支持向量机模型的最大相对误差为9.61%,随机森林模型的最大相对误差为―6.23%,梯度提升模型的最大相对误差为4.44%,而Voting集成学习模型的预测值与实测值最大相对误差为―0.51%。相对于单一预测方法，Voting集成学习模型能够更加准确地预测边坡安全系数变化趋势。【应用】Voting集成模型可以更好地描述边坡稳定性与其影响因素之间的非线性关系，更适于实际工程应用。研究成果为多年冻土区路堑边坡稳定性评价提供了一...

冻融循环作用引起的边坡体内部水分迁移是川西地区季节冻土边坡失稳的主要原因,研究边坡土体渗透系数时间、空间变化特征是掌握水分迁移规律的重要手段.针对冻融循环作用下季节性冻土坡面渗透系数时空变化问题,选取川西新都桥地区某边坡粗颗粒土为测试土样,设计冻土渗透系数试验装置,以30%乙二醇溶液为试验渗透溶液,分别制备不同初始含水率、细颗粒含量、干密度测试土柱;添加30%乙二醇放至低恒温箱中进行12 h以上冷冻处理,开展不同冻融循环次数作用下冻土渗透系数试验,并分析其渗透系数变化规律;在此基础上结合边坡冻融期含水率现场监测数据,分析渗透系数时空变化规律.试验结果表明:初始含水量及干密度不断增加时,冻土非闭合孔隙度和渗透系数均呈减小趋势;冻土渗透系数随细颗粒含量的增加而减小,当细颗粒含量大于20%时,冻土渗透系数减小的幅度较小;冻融循环次数对冻土渗透性能起到抑制作用,当循环次数超过3次时,冻融作用对渗透性能影响不大;季节性冻土边坡1 m冻结深度以内,渗透系数随深度增加减小;11月—1月冻深范围内冻土渗透系数减小,1月—3月渗透系数开始增大.

为了给保温板防护多年冻土边坡提供设计依据,基于水热力耦合理论,建立了铺设保温板的冻土边坡多场耦合分析模型,运用有限元法进行了求解,依托Matlab软件编制了计算程序,结合实例分析了铺设不同厚度保温板的边坡温度、水分、应力及位移变化规律.结果表明:保温板的最佳施工时间为冻结期结束时,厚度为5～7cm;融化期结束时,在冻融交界面处未冻水含量和剪应力均达到最大,且剪应力呈带状分布,水平位移分布呈凸肚状,随着保温板厚度增大,坡面附近高含量未冻水土层的厚度依次减小,剪应力最大值增大,水平位移明显减小;冻结期结束时,铺设保温板边坡的水平位移分布呈倾倒状.保温板阻止边坡上限下移有积极作用,能提高边坡的稳定性.

利用蒙特卡罗法的理论,把土性参数c、φ作为随机变量,应用FORTRAN语言编制了计算冻土边坡在冻结和融化过程的失效概率和可靠度的程序,对冻融过程边坡的可靠度评价进行了初步研究。通过工程算例对所提出方法进行了验证,结果表明所提出的方法可行有效。