针对三种不同粒径的单粒组冻结砂土开展三轴剪切试验，重点研究剪切过程中冻结砂土颗粒破碎演化规律及粒径对冻土颗粒破碎的影响。结果表明：冻结温度为-1℃和-2℃时，围压σ3≥5 MPa情况下冻结砂土出现明显压融，并且在-1℃时由于局部快速压融导致冻结砂土出现抗剪强度低于未冻土现象；冻结砂土在剪切过程中出现颗粒破碎现象，颗粒破碎率随轴向应变增大持续增长，在高围压（σ3≥5MPa）下甚至出现加速增长趋势；冻结砂土颗粒破碎率规律与未冻砂土不同，小粒组冻结砂土颗粒破碎率最大，该现象可能与冻土内部不同部位的冰晶作用有关。

为研究含水率对冻结砂土强度和变形特性的影响,在不同含水率的条件下进行人工冻结砂土无侧限抗压强度试验。试验结果表明:冻结砂土的应力-应变曲线均表现出应变软化的特性,当含水率介于10%～20%时,冻结砂土的峰值应力、峰值应变和弹性模量随含水率的增大而增大;当含水率大于20%时,含水率的增大会弱化冻结砂土抵抗破坏变形的能力;冻结砂土的弹性模量与无侧限抗压强度线性相关,二者的比值介于6.01～13.76之间。提出了对于应变软化的应力-应变曲线损伤模型,将该模型计算结果与试验结果对比,发现损伤模型能够很好地预测冻结砂土的本构关系。基于Weibull分布的损伤本构模型能够准确地预测出冻结砂土的强度和变形特性。

为研究冻土在复杂应力路径下的力学性质，利用自主研发的冻土真三轴仪，研究了温度和中主应力系数b_f对冻结砂土强度和变形特性的影响。试验结果表明：不同试验条件下的偏应力–大主应变曲线均表现出应变硬化的特性。当0≤b_f≤0.5时，破坏强度随b_f的增加而增加，当b从0.5增长到1时，破坏强度表现出降低的趋势，且b_f>0时的强度均大于bf=0的强度。强度随着温度降低呈现出线性增长规律。随着b_f的增加，中主应力方向上的变形由膨胀向收缩转变；小主应力方向始终产生膨胀变形，且变形速率加快；体应变均表现出先剪缩后剪胀的特性。应力水平在30%～95%区间内的试验点适用于计算Duncan-Chang模型参数。

通过对泥浆制样法制备的冻结粉质砂土的单轴压缩试验,系统地研究了冻结砂土在一个宽泛应变率以及含水率范围内的单轴压缩破坏应变特性和线弹模量特性。结果表明:随着应变率的增加,当含水率为12.0%,破坏应变逐渐增大;当含水率在16.7%24.0%范围内时,破坏应变先增大后减小;当含水率大于等于30.6%时,破坏应变逐渐减小,3种情况下破坏应变最终都逐渐趋于稳定。破坏应变随含水率增加而先急剧增大到一个最大值,然后急剧减小,当含水率超过41.5%时,基本趋于冰的破坏应变。线弹模量先随着应变率的增大而非线性增大到一个最大值,然后应变率的继续增大使线弹模量逐渐减小,线弹模量与应变率的关系满足二次抛物函数规律。在温度为-2.0℃,应变率小于4.67×10-3 s-1的条件下,线弹模量随着含水率的增大而非线性增大,直至最后趋于冰的线弹模量;而在大于等于该应变率的条件下,随着含水率的增大,线弹模量先增大到一个最大值,然后减小趋于冰的线弹模量。当温度为-5.0℃时,类似的应变率临界值为1.00×10-2 s-1。