本文以多年冻岩露天煤矿边坡稳定性为研究出发点,选择岩石与岩体冻融劣化规律和模型及冻岩边坡稳定性演化规律为科学问题进行研究,获得以下成果:(1)通过对多年冻土地质和水文调查以及地温监测,分析研究了多年冻岩露天煤矿边坡岩体的赋存状态,提出了冻结岩土体的三种赋存模式;基于地温分布规律概化出了地温分布模型。结合边坡类型,调查研究了边坡的冻融破坏规律和现象,首次提出了冻岩(土)边坡冻融破坏的五种基本模式。(2)通过室内控温实验阐释了饱和岩石在冻融环境下的温度场分布特征与热量传递规律,提出了可完整表述岩石冻结、融化三阶段的温度模型。通过岩石CT试验获得了变温过程中岩石微裂隙扩展的实证,提出并建立了“微裂隙扩展因子”,且在此基础上结合质量守恒、能量守恒和内力平衡原理,推导了岩石温度场、水分场、应力场(裂隙场)的时域解析方程,揭示了代表性岩石温度场对岩石裂隙应力场、裂隙扩展的耦合机理。(3)通过系统的冻融循环试验,阐明了典型岩样的力学性质和冻融劣化规律,并结合冻融过程中CT细观监测、声波及微裂隙测试,揭示了岩石冻融损伤的内在机理,建立了以微裂隙扩展因子为变量的岩石冻融损伤模型。(4)为了将“岩样”研究成果应用于实际岩体工程,基于岩体Hoek-Brown强度准则的思路,结合冻岩边坡工程特点,提出了一个全新的岩体“冻融扰动系数”,并据此建立了“岩体Hoek-Brown冻融损伤强度准则”,从而实现全面反映冻融环境中岩体质量劣化是随着时间逐渐演化的时效过程,应用所提模型计算出的岩体强度变化规律与实验获得的规律相吻合,证明本文提出这种“岩体冻融损伤强度准则”的可靠性与有效性。(5)通过木里煤田的冻岩边坡监测资料,对本团队研发的3G2000三场耦合分析软件进行了标定,在此软件及FLAC~3D平台基础上,进行了系统的数值仿真试验,剖析了冻岩边坡长期稳定性主要影响因素对其安全性态的影响,并在此基础上提出了冻岩边坡稳定性分析与评价方法,以及安全防护的措施。