冻土-结构物界面力学行为是工程设计的重要依据，界面的力学性能受应力状态的影响。为了探究三维应力对界面力学特性的影响，开展-5℃下不同围压、粗糙度和含水率的冻土-钢三轴剪切试验，分析冻土-钢界面力学特性和抗剪强度参数指标；设计不同因素的正交试验，对各因素进行显著性分析。结果表明：含水率和粗糙度对界面抗剪强度的影响均呈先增后减的趋势，围压与界面抗剪强度呈正相关；含水率低于最优含水率时，应力-应变曲线为强应变软化型，高于最优含水率时，应力-应变曲线为弱应变软化型；冻土-钢界面抗剪强度影响因素由强到弱依次为：含水率、温度、粗糙度和围压。基于损伤力学模型，给出了考虑围压、粗糙度和含水率影响的冻土-钢界面损伤力学模型，该模型可以较好描述峰值强度前的剪应力-位移关系。研究结果可为明晰冻土与结构物界面的极限承载力提供参考。

人工冻土强度特性具有区域性,以宁波轨道交通2号线3种海相典型土质(淤泥质黏土、粉质黏土和粉土)开展冻土单轴抗压和三轴剪切试验研究。结果表明:3种土质在不同温度下试样均为腰鼓形塑性破坏,应力-应变曲线基本呈应变硬化型,但随温度降低有向应变软化转变的趋势;单轴抗压强度和弹性模量均随温度降低而近似线性增大;重塑粉质黏土抗压强度和弹性模量均与应变速率呈幂函数关系增长;各土质最大轴向偏应力随围压的增大而增大,且具有线性关系,-10℃抗剪强度指标(c、φ)均得到大幅提高,黏聚力提高1.23～1.76MPa;宁波地区典型粉质黏土与其他地区类似地层相比,单轴抗压和抗剪强度均较低,而弹性模量偏中等,与上海地区同类土质接近。

获取寒区工程设计中冻土的物理力学指标及冻土本构模型中的模型参数都离不开冻土的力学试验.随着对冻土力学性质研究的深入,需要考察更多加载路径下冻土的力学行为,这也是检验已有冻土本构模型的有效途径.因此,精确的冻土力学试验是认识冻土力学性质的基本手段.为进一步考察冻土的力学性质,提高冻土力学试验的精度,应用MTS-810低温三轴仪及其配套的控制软件,在该设备上对冻土进行了两种各向等压试验和两种三轴剪切加卸载试验.根据试验结果,分析了这几种试验方法的适用范围,为考察等效剪应力对冻土试样体积变形的影响,提出了在MTS-810低温三轴仪上实现冻土等p试验的具体试验方案.

对冻结粉质粘土在三轴剪切过程中的结构损伤进行了CT技术动态测试。通过对CT图像及CT数的分析发现:在受载之前冻土结构已经存在孔隙、管状孔隙和低密度区等初始缺陷;变形过程中冻土结构的弹性损伤只占总损伤的比例很小,而结构粘塑性损伤的比例则很大;在三轴剪切过程中和蠕变过程一样存在结构损伤的弱化和强化现象,孔洞几何特征的改变和孔洞的长大、联合,颗粒之间的相互错动及滑移是冻土结构粘塑性损伤发展的重要特征。冻土的结构损伤主要发生在冻土屈服之后,这部分损伤不能用CT数的变化来定量计算。