冻融作用是冻土工程领域内的一个重要研究内容,土体在冻融过程中由于受冷生作用的影响,其物理力学性质在冻融前后发生着巨大变化。因此,在进行寒区工程相关的稳定性评价中,则必须考虑冻融前后土体物理力学性质的变化。针对当前土冻融循环的力学效应研究相对薄弱的现状,本文运用导热学、机械学等理论自行研制了适合低端市场的低成本、高精度的高低温冻融三轴试验机。随后以青藏高原北麓河粉质粘土为研究对象,利用所研制的低温三轴试验机,开展了一系列土的冻融循环力学效应试验,全面阐述了不同试验方式下冻融循环对青藏粉土的物理力学性质的影响规律,具体研究内容包括以下几个方面:1.详细地描述了国内外冻土力学性能、冻融作用对土物理力学性质影响规律的研究现状,并对目前冻融试验设备的应用现状进行了系统的分析。2.利用导热学、机械学等理论设计了低成本、高精度的低温冻融三轴试验机,设计及制造总成本小于万元,为低温冻土试验设备的研制提供了新的思路。3.通过室内试验对所研制的低温三轴试验机进行了验证,试验表明恒温系统降温时间<30min,试样完全冻结时间<12h,低温精度±0.6℃,试样上下温差精度0.2℃。4.利用不同冻结方式、不同力学试验方式对青藏粉土进行了系统试验研究,对不同试验模式下的试验结果进行了对比分析,阐述了冻融试验方式与试验结果的相互之间的内在关联。5.通过饱和土的冻融三轴试验,对饱和土冻融前后强度变化规律进行了详细分析,并建立了饱和土冻融次数与土有效内摩擦角的试验模型。6.在饱和土冻融试验的基础上,开展了冻融前后孔隙水压力变化规律的试验研究,首次对饱和土冻融过中似液化现象进行了适当的探讨,依据试验结果建立了饱和土冻融过程的孔隙水压力增长计算模型。并在此基础上给出了土冻融过程中强度演化过程计算方法。