根据冻结壁的实际受力状态，开展不同初始条件下的冻土真三轴试验，分析中主应力系数（b）对冻结砂土强度和变形特性的影响规律；借助PFC3D数值模拟软件，研究颗粒间的法向接触力大小和分布规律，弥补了室内试验无法直接观察试件内部颗粒间相互作用力分布的不足，为揭示中主应力系数对冻结砂土的强度影响机理提供细观层面上的数据支撑。试验结果表明：当中主应力逐步接近大主应力时，各主应力方向呈现出不同的破坏模式；冻结砂土在中主应力方向的变形由膨胀向压缩转变，该方向的纵波波速先增大后减小；小主应力方向的膨胀变形显著增大，且纵波波速逐步减小；基于应力叠加原理和泊松效应分析了冻结砂土在水平方向的变形差异机制；数值模拟得到的理论曲线与试验应力-应变曲线基本符合，数值模拟所得破坏形态也与室内试验基本一致；随着b值的增大，中主应力方向的法向接触力逐步增大，而小主应力方向略微减小；冻结砂土在不同小主应力、负温、含水率条件下的强度均呈现先增大后减小的变化趋势，当b=0.5～0.6时达到峰值；融合应力-应变曲线、破坏形态、纵波波速、力链分布特征等多源信息揭示了中主应力对冻结砂土的强度影响机理。
根据冻结壁的实际受力状态，开展不同初始条件下的冻土真三轴试验，分析中主应力系数（b）对冻结砂土强度和变形特性的影响规律；借助PFC3D数值模拟软件，研究颗粒间的法向接触力大小和分布规律，弥补了室内试验无法直接观察试件内部颗粒间相互作用力分布的不足，为揭示中主应力系数对冻结砂土的强度影响机理提供细观层面上的数据支撑。试验结果表明：当中主应力逐步接近大主应力时，各主应力方向呈现出不同的破坏模式；冻结砂土在中主应力方向的变形由膨胀向压缩转变，该方向的纵波波速先增大后减小；小主应力方向的膨胀变形显著增大，且纵波波速逐步减小；基于应力叠加原理和泊松效应分析了冻结砂土在水平方向的变形差异机制；数值模拟得到的理论曲线与试验应力-应变曲线基本符合，数值模拟所得破坏形态也与室内试验基本一致；随着b值的增大，中主应力方向的法向接触力逐步增大，而小主应力方向略微减小；冻结砂土在不同小主应力、负温、含水率条件下的强度均呈现先增大后减小的变化趋势，当b=0.5～0.6时达到峰值；融合应力-应变曲线、破坏形态、纵波波速、力链分布特征等多源信息揭示了中主应力对冻结砂土的强度影响机理。
根据冻结壁的实际受力状态，开展不同初始条件下的冻土真三轴试验，分析中主应力系数（b）对冻结砂土强度和变形特性的影响规律；借助PFC3D数值模拟软件，研究颗粒间的法向接触力大小和分布规律，弥补了室内试验无法直接观察试件内部颗粒间相互作用力分布的不足，为揭示中主应力系数对冻结砂土的强度影响机理提供细观层面上的数据支撑。试验结果表明：当中主应力逐步接近大主应力时，各主应力方向呈现出不同的破坏模式；冻结砂土在中主应力方向的变形由膨胀向压缩转变，该方向的纵波波速先增大后减小；小主应力方向的膨胀变形显著增大，且纵波波速逐步减小；基于应力叠加原理和泊松效应分析了冻结砂土在水平方向的变形差异机制；数值模拟得到的理论曲线与试验应力-应变曲线基本符合，数值模拟所得破坏形态也与室内试验基本一致；随着b值的增大，中主应力方向的法向接触力逐步增大，而小主应力方向略微减小；冻结砂土在不同小主应力、负温、含水率条件下的强度均呈现先增大后减小的变化趋势，当b=0.5～0.6时达到峰值；融合应力-应变曲线、破坏形态、纵波波速、力链分布特征等多源信息揭示了中主应力对冻结砂土的强度影响机理。
为深入探讨在真三轴应力路径及多因素交互作用条件下冻结钙质黏土的能量特征及其影响程度，本研究借助ZSZ-2000型真三轴冻土试验平台，采用正交试验的设计方法，开展冻结钙质黏土真三轴压缩试验研究。研究结果揭示：在初始压密阶段及线弹性阶段，冻结钙质黏土的输入能相对较低，增长速率缓慢；随着加载过程的深入，输入能逐步增加，其增长速率亦随之提高；至破坏阶段，输入能-等效应力曲线呈现出明显的跃升特征，此时输入能的急剧上升，说明输入能曲线斜率的变化是冻结钙质黏土内部裂纹非稳定发展的微观表现。同时，输入能曲线的突然急升亦指示了失稳破坏的发生。进一步通过极差分析及AHP层次分析可得一致的输入能影响因素优劣次序：含水率w、中主应力系数b、温度T、含盐量φ、围压σ3。含水率对输入能的负向影响显著，温度和中主应力系数b对输入能有着显著的正向影响关系，随着中主应力系数b值的增加，其对冻结试样输入能的影响程度呈减弱的趋势且存在一个最优中主应力系数b=0.33使试样输入能增幅达到最大。
为深入探讨在真三轴应力路径及多因素交互作用条件下冻结钙质黏土的能量特征及其影响程度，本研究借助ZSZ-2000型真三轴冻土试验平台，采用正交试验的设计方法，开展冻结钙质黏土真三轴压缩试验研究。研究结果揭示：在初始压密阶段及线弹性阶段，冻结钙质黏土的输入能相对较低，增长速率缓慢；随着加载过程的深入，输入能逐步增加，其增长速率亦随之提高；至破坏阶段，输入能-等效应力曲线呈现出明显的跃升特征，此时输入能的急剧上升，说明输入能曲线斜率的变化是冻结钙质黏土内部裂纹非稳定发展的微观表现。同时，输入能曲线的突然急升亦指示了失稳破坏的发生。进一步通过极差分析及AHP层次分析可得一致的输入能影响因素优劣次序：含水率w、中主应力系数b、温度T、含盐量φ、围压σ3。含水率对输入能的负向影响显著，温度和中主应力系数b对输入能有着显著的正向影响关系，随着中主应力系数b值的增加，其对冻结试样输入能的影响程度呈减弱的趋势且存在一个最优中主应力系数b=0.33使试样输入能增幅达到最大。
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。
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。