为获得月球永久阴影区冻土的剪切强度特性，分析了月球冻土的矿物成分、粒径分布、干密度、含水率、赋存温度等物理特性，提出了月球冻土的模拟物制备与参数检测方法。基于变角剪切试验（Variable-Angle Shear Test,VAST）方法，开展了斜长质和玄武质原料混配、干密度1.71 g/cm3（相对密实度100%）、含水率3.7～9.5 wt%、温度低于–180℃的模拟月球冻土剪切强度测试。试验结果表明：模拟月球冻土在低围压下的剪切破坏模式以剪断面上的脆性断裂为主，随围压升高，模拟月球冻土的脆性降低、延性增加，破坏模式转变为整体压剪破坏，表观剪切强度下降；按直线型莫尔–库伦准则对模拟月球冻土在低围压下的剪切强度参数计算，结果显示其内聚力随含水率增加而近似线性增加，内摩擦角基本不随含水率变化，取值在50°～53°。
为研究"管幕冻结法"这一新型工法中"钢管-冻土"复合结构接触面剪切强度的影响因素及规律,基于港珠澳大桥拱北隧道工程,通过变角剪切试验方法设计不同剪切角度的试验,对温度和粗糙度2个维度进行探究,试验结果拟合出-5、-10、-15、-20、-25℃5种温度条件以及R=0.0、0.3、0.5 mm 3种粗糙度条件下的剪切面剪切强度包络线。试验结果表明:温度对钢管-冻土接触面内摩擦角影响不大;对接触面黏聚力,在-15℃之前,黏聚力近似呈线性增长,在-15℃达到峰值,在-20℃达到波谷,继而随温度的降低而增加。钢管-冻土接触面粗糙度的增加对结构面剪切强度的提高具有正向促进作用,但粗糙度过大会对接触面处的冻土体结构(如冰颗粒和土颗粒间隙等)造成一定的内部损伤,导致剪切强度下降。试验给出最优剪切强度下的温度及粗糙度取值区间。
通过研制冻土变角剪切试验仪来测定冻土抗剪强度指标,即冻土内摩擦角和粘聚力;冻土变角剪切试验仪由WDT-100冻土试验机和变角试验装置两部分组成。试验加载和数据由计算机自动控制和采集,试验系统精度高、结果可靠。每组试样按照四种固定剪切面进行剪切试验;通过大量的试验结果表明:冻土抗剪强度可用摩尔-库仑强度理论来描述,变角剪切试验仪是测定冻土抗剪强度行之有效的方法之一。