以多年冻土区高温冻土为研究对象,改造了气压加载-两端独立控温的冻土试验系统,结合数字照相、电阻率测量等技术,系统试验研究了高温冻土变形规律与力学特性,并从未冻水-冰晶-土颗粒组分角度初步揭示了高温冻土强度发挥的机制。-1℃条件下原状冻土的单试样分级加载三轴剪切试验结果表明,原状冻土由于内部冰晶和大颗粒分布不均导致剪切强度具有一定的离散性,在相同的干密度及含水量条件下,其强度约为重塑冻土的2倍。不同温度、温度梯度和应变率条件下重塑高温冻土单轴压缩试验结果表明,随温度升高和温度梯度增加,高温冻土应力-应变曲线从应变软化型逐渐向应变硬化型过渡;均温高温冻土峰值强度和弹性模量随温度升高和应变速率减小而逐渐降低,在相同平均温度条件下,温度梯度对冻土强度与弹性模量均具有弱化效应。基于数字照相技术获得不同温度条件下高温冻土单轴压缩试验的局部变形场。均温高温冻土表现为均匀变形,不同试样高度处水平应变、竖向应变和体积应变基本接近,试样破坏形态属于整体塑性剪切破坏。而高温温度梯度冻土变形受初始非均质影响具有强烈非均匀性,试样局部最大变形量约为最小变形量的40倍,其整体变形主要由高温段变形承担,试样破坏由高温段的塑性剪切破坏与低温端的劈裂破坏机制共同主导。随温度降低,冻土的抗拉强度逐渐增加。-0.57℃、-1.04℃和-1.52℃的冻土抗拉强度随劈裂速率增大而减小,而-2.02℃较低温度条件下冻土抗拉强度随劈裂速率增加而增加。基于冻土的电阻率试验结果,初步探讨了冻土的强度机制。冻土的升温过程主要是“土包水”和“冰包水”向“水包冰”再向完全融化状态的转化过程,冻土的降温过程主要是完全融化向“水包冰”再向“土包水”和“冰包水”状态的转化过程,变化过程中伴随着冰-水组分的不同形态演化。