深厚冲积层冻结法凿井工程中,深土在高应力下经历了一次冻融循环,将诱发土体内部结构改变,进而导致其强度与变形特性发生变化。声波的传播特征与岩土介质内部密切相关,了解冻融过程深土不同应力状态下的力学特性和波速特性的关系,对于揭示深土冻融作用机制有一定意义。为此本文以深部重塑黏土为研究对象,开展了“等压固结—有载冻融—卸载”等不同应力路径下强度与蠕变试验,系统地研究了深土冻融前后的变形与波速特性。为了满足室内试验需求,研制出三轴弯曲元冻融试验装置。该装置配有侧装式弯曲元系统,并能实现径向应变测量,轴压最大200KN,围压最大10MPa,温度范围在-40℃～40℃区间。通过对深部黏土进行了等压固结和有载冻融试验,获取了土体的变形及剪切波速信息。研究结果表明深部黏土在4～8MPa应力环境中,结冰温度T_f为-6℃左右。冻结过程中当温度高于结冰温度T_f时,土体的径向应变与剪切波速基本不发生改变;当温度处于近相变区时,径向变形急剧膨胀,剪切波速大幅增长;当温度低于该相变区间后,变形及波速等指标趋于缓慢变化。对于融化过程未发现明显的特征分界点,而其变形与波速指标在-5℃～0℃急剧变化,表明本试验条件下冻结过程与融化过程的冰水剧烈相变区间存在明显的差异。同时,经过一次冻融循环作用后土体的剪切模量有所衰减,总体而言,冻融作用使得剪切模量衰减了11.6%。其次,在恒轴压卸围压的路径下研究深部黏土冻融后的抗剪性能,获取了卸载路径下偏应力-应变曲线,其偏应力-应变曲线呈现出应变硬化现象。冻结温度越低,冻融土的破坏强度和割线模量越小。并得到了冻融土卸载路径下的侧向变形系数变化规律。同时,本试验条件下由波速得到的动弹模E_d比割线模量E_sec约高10余倍。最后,开展了深部冻融土恒轴压卸围压蠕变试验,获得的蠕变曲线由瞬时蠕变、衰减蠕变及稳定蠕变三个阶段组成,轴向蠕变速率大于径向蠕变速率。同时冻结温度越低,对应的长期强度也越低。在三轴剪切蠕变过程中,剪切波速随变形发展呈现下降趋势。该论文有图108幅,表28个,参考文献81篇。