人工冻结法是指人工采用制冷液冻结岩土层,使其形成冻结壁来进行开挖,可有效承载地压以及隔离地下水等,被广泛应用于城市地下交通、地下采矿巷道以及深基坑等岩土工程中。目前冻土在对称应力状态下的强度、变形等特性的研究已取得较多成果,而在三维不等应力状态下的研究较少。本文基于真三轴冻土试验机,分别对人工冻结砂土进行了 3个温度(-5、-10、-15℃),3个围压(0.5、1.0、2.0MPa)和 5 个中主应力系数(0、0.25、0.5、0.75、1.0)的等应力比加载试验,分析了该因素对人工冻结砂土强度、变形等特性的影响,并提出了一个考虑拉压强度不等特性和温度影响的三维强度准则。主要研究内容和成果如下:(1)人工冻结砂土的应力应变曲线主要由密实阶段、弹性变形阶段、应变硬化阶段和屈服阶段等组成。强度基本随着中主应力系数增加而增加,同时随着围压增加和温度降低而表现为线性增加的趋势。破坏应变基本随着中主应力系数增加表现出出先减小后增加再减小的规律,在固结围压较低时,破坏应变基本随着温度降低而呈现出线性增加规律,而在固结围压比较高时无明显规律(2)人工冻结砂土内摩擦角随着中主应力增加而增大,且增速渐渐下降。当中主应力系数小于0.5时,黏聚力随之增加而减小,而当其大于0.5时,黏聚力又逐渐增加。随着围压增大,破坏应力比逐渐减小趋向于定值,并且抛物线可以描述破坏应力比与中主应力系数的关系。(3)当中主应力系数由小逐渐增大时,中主应变方向也由膨胀趋势转变为压缩趋势,但小主应变方向一直表现出膨胀趋势且最终变化幅度越来越大。整体体积变化主要表现出先压缩后膨胀的规律。随着试样强度增加,试样的破坏剪胀率和临界广义剪应变均逐渐增加。(4)分析了人工冻结砂土在子午面和π面上的强度包络线形状。在低围压下,子午面上的强度可以采用线性关系描述,且直线的斜率与截距均与温度呈线性变化。而现有的适用于常规岩土材料的三维强度准则并不适用于描述人工冻结砂土在π面上的强度包络线。(5)建立了一个适用于描述低围压下人工冻结砂土的三维强度准则。不同岩土材料的等应力比加载试验结果表明岩土体的抗拉强度不等于抗压强度。基于岩土材料等应力比加载试验结果的应力不变量之间的关系提出了 一个考虑材压不等特性的强度准则,同时考虑了温度对于该准则参数的影响,并给出了角隅函数的解析解。图[62]表[5]参[85]