总结了现阶段冻土区桥梁桩基础抗震试验研究的主要任务，从试验的目的、优势、设计和不足等方面对冻土三轴压缩试验、桩-冻土体系拟静力试验和地震模拟振动台试验的研究现状进行了系统的总结与分析，提出了相应的改进措施和发展方向。考虑到室内试验中桥梁桩基础-冻土相互作用体系实施难度的问题，提出了采用子结构试验方法开展冻土区桥梁抗震试验的思路。

抗剪强度参数是工程设计和施工过程中必不可少的重要参数之一。为了确保红七矿副井施工安全、顺利,在现场采样和试样试验基础上,通过分析三轴抗剪强度理论模型,在-10℃和-15℃的条件下对5组试样抗剪强度及破坏效应进行了分析研究。研究结果表明:冻土试样三轴抗剪强度主要取决于内聚力和内摩擦角,且内摩擦角、内聚力与温度之间呈现负相关关系;冻土试样的温度越低,冻土试样的剪切强度越大。研究结果为红七矿副井凿井提供了理论依据。

开展荷载作用下冻土的宏-细观力学特性试验研究,对揭示冻土细观力学特性和建立宏-细观力学性质之间的联系具有重要的意义。利用重新研制的可配合医用CT进行扫描的冻土三轴仪开展了不同温度、围压条件下的饱和冻土常规三轴压缩试验研究,其中在轴向加载过程中共对试样进行了8次CT扫描。通过对CT数平均值和应力应变曲线的分析发现:当应力应变曲线表现为应变硬化时,冻土试样CT数平均值随着轴向应变的增加而线性降低;当应力应变曲线表现为应变软化时,试样CT数平均值在软化阶段加速降低。结合动态扫描过程中试样CT数平均值的变化规律,提出利用试样CT数平均值对体积破损率进行表征,建立了饱和冻土的二元介质细观本构模型,并利用试验数据对建立的本构模型进行了验证,结果表明提出的本构模型能够很好的预测冻土在常规三轴应力路径下的应力应变行为。

青藏高原是典型的高海拔季节冻土区,具有软弱结构面的岩质边坡的周期性冻融循环加剧了高原冻土区边坡的失稳。因此,通过建立高原冻土软弱结构面的强度与冻融循环之间的关系,得出两者的变化规律,在冻融条件下对西藏邦铺多金属露天矿软弱结构面的长期性能进行了通过三轴压缩试验研究。结果表明:软弱结构面的强度参数总体上随着冻融循环次数的增加而减小;再运用改进的西原模型验证了参数的长期拟合程度达到了90%以上。

为了建立多年冻土区露天煤矿软弱夹层强度与冻融循环的关系,获取相互之间的变化规律,借助三轴压缩试验对木里露天煤矿软弱夹层在增湿与冻融两条件下的冻融损伤进行了试验研究。结果表明:软弱夹层强度参数黏聚力、内摩擦角及弹性模量随含水率增加均降低且呈幂函数关系,泊松比与含水率呈类线性关系;强度参数随冻融循环次数增加总体仍呈明显下降趋势且呈指数函数关系。随着冻融次数和含水率的增加,软弱夹层的冻融损伤与耦合损伤因子均呈非线性递增趋势,冻融损伤在耦合损伤过程中起主导作用,尤其是当含水率达到13.87%之后,冻融损伤的主导作用愈加明显。