冻土是四相混合体(土颗粒、冰/未冻水和水汽)。孔隙冰和未冻水的含量显著地影响着冻土的水热物理和力学性质。富含冰冻土总含水量较高,融化后会产生较大的融沉变形,对寒区工程造成不良影响。在多年冻土山区输油管道工程建设中,常能碰到两类问题:管道基础的融沉以及横坡管基土稳定性问题,给工程建设和运营带来很大困难。本文拟依托中俄原油管道工程境内段(漠河-大庆段)为背景,对这两类工程问题进行数值计算,分析融化发展和边坡失稳的过程和机理,以期为类似多年冻土山区管道工程提供一定的借鉴和理论指导。本文主要进行了如下研究工作并获得了相应成果:(1)在整理和回顾相关文献之后,分析了现有研究成果及其不足。在此基础上,推导建立了多物理场耦合理论模型并选择强度折减法进行横坡管基土的稳定性研究;给出了模型所需计算参数的选取方法,并结合两类问题的实际情况给出了相应的定解条件;基于COMSOL Multiphysics有限元软件环境,进行几何建模和理论模型导入,为后续模拟做好理论和计算准备。(2)对二维融沉问题进行计算,发现区域土体的温度变化相比管道和地表温度存在一定的滞后效应。管基下方融化深度随时间增长而增长。在前5a变化迅速,1a增加0.92 m,前5a增加1.7 m;后25a增长量只与1a相当;增长速度逐步放缓最后趋于平缓。在参数分析中发现,相比之下管道温度变化对融沉影响最大:管道温度降低2℃,30a时最大融深减少2 m左右,融沉量减少约8 cm。(3)对横坡稳定问题进行计算,发现管道影响的土体深度主要在0.5～4.0 m范围内。在1a冻结期内,冻土边坡安全系数Fr从12月时的1.86增长到第2a的5月的2.95。在融化期内从第2a的5月的2.95降到10月时为1.5,呈现周期性变化。边坡失稳时,塑性区首先出现在坡中管道附近并向两端延伸形成滑动面,且融化界面为土体薄弱处,滑动面位置与管道形成的融化盘较吻合。(4)研究参数变化对顺坡融化以及横坡稳定问题的影响,发现融化深度与变形量随地温升高、含水量减少以及管道升温而增大,边坡稳定性随地温升高、含水量增加、坡度增大以及冻融循环次数增加而降低。