随着冻土地区工程活动的日益增多,对复杂应力状态下的冻土力学性质研究已经称为寒区岩土工程中的一个重要课题。相比常规融土,冻土中由于冰的存在,其力学性质不仅和土颗粒构成、含水量等有关,还和温度、应变速率、围压等试验条件有关,表现出强烈的温度敏感性和流变性。许多研究者在大量冻土试验的基础上,针对温度、围压和应变速率三个影响因素条件下的冻土力学性质变化的研究已经取得了一定成果,但是,由于各个研究者的冻土类型和试验条件的差异,不同影响因素下,冻土的力学性质变化是完全不相同的。本文总结了不同研究者的研究结论,对比分析不同研究者的试验条件和试验结论的差异,为冻结砂土不同条件下的强度和变形规律研究提供理论基础。论文以冻结砂土为研究对象,通过温度为-2℃,-5℃,围压为0.5 MPa,2 MPa,应变速率为0.006 mm/min,0.012 mm/min,0.125mm/min,1.25 mm/min条件下的三轴剪切试验,分析了不同试验条件下的冻土强度和参数模量的变化趋势,并且对不同应变速率下的变化趋势进行了拟合分析。最后利用离散元颗粒流软件模拟不同条件下的冻结砂土三轴试验进行再现,通过对离散元中平行粘结模型参数的细观参数变化反应了不同条件的三轴试验中强度和模量的变化。研究得出的主要结论如下:(1)温度、围压和应变速率都对冻结砂土三轴试验的应力应变曲线有影响。围压对应力应变曲线的形态有影响:围压为0.5 MPa时,应力-应变曲线有峰值出现,呈应变软化趋势;而围压为2 MPa时,没有峰值出现,应力应变曲线为应变硬化型。温度的影响主要体现在对冻土强度上,在相同的围压条件下,-5℃的应力应变曲线峰值强度大于-2℃。而在相同温度和围压条件下,应变速率越大,冻结砂土的峰值强度也越大,同时,应变速率增大,峰值强度随对应的应变减小。(2)冻结砂土的应力峰值强度会随着时间增大出现衰减,随着应变速率的曾大,强度会增大,峰值强度与应变速率的关系可以表示为幂函数形式,幂函数的指数是和温度、围压相关的试验参数。(3)偏应力峰值强度可以表示为应变速率的幂函数,幂函数的参数和温度、围压相关。在相同围压条件下,随温度的降低,在不同应变速率条件下的偏应力峰值强度增大曲线几乎是平行的,说明应变速率对偏应力峰值强度的影响要比温度的影响小。(4)离散元中的平行粘结模型可以用来模拟冻结砂土三轴试验的力学行为。温度降低时,冻结砂土中的冰胶结作用增强,颗粒间的粘聚力增大,模型中粘结强度也增大;围压的影响主要体现在对模拟参数刚度的大小上,围压增大,模拟所设置的刚度系数也增大。通过对颗粒运动后的剪切带倾角测量发现,应变速率对剪切带倾角的影响很小,而温度降低会增大剪切带倾角,围压增大则会减小剪切带的倾角。