为了获得深厚冲积层的冻土物理力学参数,从施工现场获得了十个层位（-193-624m）的原状土样,在实验室中完成了十个层位重塑土冻结后的物理力学参数测试。试验结果表明:相同冻结温度条件下,第2层冻土冻胀力最大,第8层冻土冻胀力次之,而第9层冻胀力最低;第5土层冻结后单轴抗压强度最高,地层冻结稳定性较好,相比较第8层单轴抗压强度最低,地层冻结稳定性较差;第4～6层土层的粘聚力受冻结温度影响较为敏感;-15℃的冻结土层条件下,不同恒定应力剪切时第3、4、5层黏土的剪切蠕变变形量相对较大。地层土层结构特征、含水率、温度、应力与时间是影响冻土强度的关键因素。

为分析冻土单轴抗压强度、弹性模量和泊松比随温度变化的规律,以及冻土的蠕变规律,开展单轴压缩和单轴蠕变试验,研究袁大滩矿主斜井冻结表土层的物理力学性质。试验结果表明,单轴抗压强度和弹性模量随冻土温度的降低而增加,泊松比随冻土温度的降低而减小,冻土的蠕变应变较小,但当应力水平较高时,冻结黏土会发生蠕变断裂。

冻土力学性质的影响因素较多,由于土中冰的存在,冻土弹性模量和强度对外界因素的影响非常敏感,但对各因素影响的敏感程度不同,本文基于统计学理论在,对冻土的动弹性模量和动强度进行了显著性研究在,分析表明,冻土动弹性模量随温度、频率和应变幅的显著性检验值sig<0.001,表示该三因素影响都是显著的,而围压的显著性水平sig=0.085,超过了0.05,相对于其他因素,影响并不显著,这说明,温度、频率和应变幅对冻土动弹性模量影响较大,围压影响相对较小。

根据季节冻土区工程冻土力学模型试验的特点,研制出一套能够在低温实验室开展冻土力学模型试验的冻土力学模型试验台。该装置为全钢结构矩形箱体,由主体结构和附属结构组成。主体结构为保温箱体结构,主要由侧壁面板、反力梁、底板和箱体外侧保温系统组成;附属结构由底板温度控制系统、补水系统、加载系统,以及数据采集与处理系统组成。该装置在冻融模型试验中应用的结果表明,该装置能够满足冻土力学模型试验的要求,为更好的开展季节冻土区工程冻土及建筑物的冻害防治技术研究提供了先进的试验平台。

中国多年冻土和季节冻土面积分别占国土面积的21.5%和53.5%。在这些地区,地表层都被一层冬冻夏融的冻结-融化层覆盖,作为地基的冻结-融化层,在其冻融过程中土体性质受气温的变化直接影响着上部建筑物的稳定与安全,因此,在冻土地区进行水利工程、工业与民用建筑及交通运输工程的建设,就必须对冻土及其与工程建筑物相互作用的一系列工程冻土学理论和实践问题做出解答,以确保冻土地基上工程建筑物的稳定性、耐久性及经济合理性。简要回顾了中国冻土力学的创始和发展过程,阐述了冻土力学在强度与变形、本构模型研究、水热过程研究、冻土与结构物相互作用研究及冻土力学测试技术的发展等5个方面的成就,并根据冻土力学学科特点、工程建设对冻土力学发展的要求以及相关学科的发展趋势,展望了冻土力学未来的发展方向。

冻土实验是冻土研究的重要基础,长时间的野外冻土监测和高频率采集的室内冻土测试会产出大量数据,传统数据处理程序往往无法有效处理这些大数据文件,因此开发了一个用于冻土实验大数据文件处理的软件系统.首先描述了该软件系统的组成,包括温度转换和显示、冻土力学实验数据转换和冻胀实验数据转换3个功能模块,并介绍了实现过程中涉及的主要关键技术,然后通过一个示例说明此软件具备的实用性和优异的性能.借助系统具备的扩展性设计,未来更多的实用功能将被添加到系统里面.

冻土的力学参数是与加载条件和加载历史以及温度、含水量等多方面因素有关的过程量,在不同的应力环境中表现出不同的力学特性.研究了加载方式、含水量以及温度对不同试样类型的力学性能的影响.结果表明:不同加载方式对两种试样的抗压强度比值有大致相当的影响,而试样含水量与温度的变化对其比值影响甚微;加载方式的不同使试样破坏应变的比值有较大范围变化,且与试样含水量及温度密切相关.

根据已有的寒区工程研究资料和关于青藏公路和铁路的不断研究成果,总结了青藏铁路建设中存在的冻土力学问题,具体表现为:气候和工程影响下路基下冻土温度场变化;多年冻土路基的冻胀和融沉变形;路基的冻土承载力(动载、静载)的变化;修建的各种工程结构物下的冻胀力(特别是涵洞和桩基);次生灾害对铁路路基的影响;主动保护冻土的冻害防治措施问题.这些力学问题可以从大类上分为热学稳定性和力学稳定性两部分,但这两部分是相互耦合的．

传统的冻土力学试验获得的是冻土在加载条件下的力学参数,而实际情况有时冻土是处在卸载状态下.实验表明:冻土在加载和卸载条件下的力学参数是不尽相同的,可以将采用应力解除法测量冻胀力的过程看成是一个卸载过程,卸载过程与加载过程的不同,卸载过程对冻土力学参数的影响,以及在进行冻胀力测量结果的计算时如何进行测量参数的选取是讨论的主要问题.