研究深土冻融过程的声波响应特性，对于声波技术应用于深厚表土层人工冻结工程有重要意义。深土原位冻融始终处于高地应力环境下，但目前声波测试装置尚不具备高压冻融条件下的测试功能。为此本文结合弯曲元测试技术，研制了侧装式弯曲元高压冻融试验装置，以了解高应力条件下深土冻融过程的剪切波速。该试验装置主要由试样承压舱、加载系统、控温系统、数据采集系统和弯曲元测试系统构成。系统核心单元——试样承压舱采用双层筒结构，内筒为聚四氟乙烯筒，外筒为钢筒，弯曲元探头设置于内层筒侧壁。通过数值计算确定内筒壁厚8mm，外筒壁厚15mm，该结构可满足高应力下承压舱的抗变形、隔热和隔振要求。利用弯曲元测试系统研究了声波走时确定方法，以及激励波形和频率等测试参数。根据测试结果，本试验条件下声波走时采用初达波法确定，激励波形采用方波，高密度冻土和未冻土的激励频率分别选择4kHz和5kHz。最后，利用该装置测试了有载条件下深部黏土不同负温下的剪切波速，初步验证了装置的适用性。

研究深土冻融过程的声波响应特性，对于声波技术应用于深厚表土层人工冻结工程有重要意义。深土原位冻融始终处于高地应力环境下，但目前声波测试装置尚不具备高压冻融条件下的测试功能。为此本文结合弯曲元测试技术，研制了侧装式弯曲元高压冻融试验装置，以了解高应力条件下深土冻融过程的剪切波速。该试验装置主要由试样承压舱、加载系统、控温系统、数据采集系统和弯曲元测试系统构成。系统核心单元——试样承压舱采用双层筒结构，内筒为聚四氟乙烯筒，外筒为钢筒，弯曲元探头设置于内层筒侧壁。通过数值计算确定内筒壁厚8mm，外筒壁厚15mm，该结构可满足高应力下承压舱的抗变形、隔热和隔振要求。利用弯曲元测试系统研究了声波走时确定方法，以及激励波形和频率等测试参数。根据测试结果，本试验条件下声波走时采用初达波法确定，激励波形采用方波，高密度冻土和未冻土的激励频率分别选择4kHz和5kHz。最后，利用该装置测试了有载条件下深部黏土不同负温下的剪切波速，初步验证了装置的适用性。

研究深土冻融过程的声波响应特性，对于声波技术应用于深厚表土层人工冻结工程有重要意义。深土原位冻融始终处于高地应力环境下，但目前声波测试装置尚不具备高压冻融条件下的测试功能。为此本文结合弯曲元测试技术，研制了侧装式弯曲元高压冻融试验装置，以了解高应力条件下深土冻融过程的剪切波速。该试验装置主要由试样承压舱、加载系统、控温系统、数据采集系统和弯曲元测试系统构成。系统核心单元——试样承压舱采用双层筒结构，内筒为聚四氟乙烯筒，外筒为钢筒，弯曲元探头设置于内层筒侧壁。通过数值计算确定内筒壁厚8mm，外筒壁厚15mm，该结构可满足高应力下承压舱的抗变形、隔热和隔振要求。利用弯曲元测试系统研究了声波走时确定方法，以及激励波形和频率等测试参数。根据测试结果，本试验条件下声波走时采用初达波法确定，激励波形采用方波，高密度冻土和未冻土的激励频率分别选择4kHz和5kHz。最后，利用该装置测试了有载条件下深部黏土不同负温下的剪切波速，初步验证了装置的适用性。

人工冻结技术在深部地下工程施工中的广泛使用,使人们更加迫切地认识到对深土冻土力学研究的必要性。本文通过分析目前国内外对深部岩土工程的认识,在前人对深土及深土冻土理解的基础上,考虑深土冻土形成过程的特殊性及受力特点,从新的角度给出了深土冻土及深土冻土力学的概念,阐述了深土冻土力学的主要研究内容。最后通过对深土冻土力学研究现状的分析,从深土冻土室内物理力学试验研究、大型模型模拟研究、理论模型研究以及工程应用等四个角度讨论了目前室内进行深土冻土力学研究所面临的主要问题。

通过对经历K0固结后再冻结的冻结兰州黄土进行三轴压缩试验,分析了K0固结后冻土在轴向加载直至破坏过程中的应力-应变行为,并利用Duncan-Chang双曲线模型研究了K0固结后冻土的初始切线模量和偏主应力最大值与围压、温度的关系。结果发现:围压和温度的变化是影响深部冻土抵抗变形能力的主要因素;初始切线模量随围压的升高而线性增大,但受温度影响不太明显;当温度恒定时,偏主应力最大值随围压的升高而线性增大;当围压恒定时,偏主应力最大值又随温度的降低而增高。最后,对模型预测曲线与实测曲线进行了对比,验证了应用Duncan-Chang双曲线模型对K0固结后冻结土体在轴向加载直至破坏过程中的应力-应变行为进行预测的可靠性。

在人工冻结工程的实践和模拟试验的基础上，提出不同于常规“冻土力学”（暂称“浅土冻土力学”）的“深土冻土力学”概念．分析浅土冻土力学与深土冻土力学的区别，提出深土冻土力学的内容、框架及研究方法，展望２１世纪地下人工冻结工程的前景和深土冻土力学的未来．