寒区工程中,电线杆、光伏发电的桩基及桥基等桩体结构常出现冻拔、融沉等病害,这和桩与冻土之间的相互作用密切相关,主要体现在桩-冻土间接触面冻结强度及桩体冻拔力上。因此,合理测试桩土间的冻结强度及冻拔力是揭示桩与冻土相互作用机理的重要依据。本文通过室内试验测试了桩与冻土间的冻结强度及冻拔力变化规律。本文主要包括以下内容:(1)对比分析了现有冻拔力测试技术的方法中的应变片法、拉拔法及反力梁法,总结了各种方法的优缺点,并基于现有测试技术自制了应用于室内试验的桩冻拔力测试的试验装置。(2)采用压桩法原理,借助自制的试验模具对冻结粉质黏土中埋置的混凝土桩、钢桩以及木桩进行了不同负温条件下的剪切试验。结果表明,随着剪切位移的增加,剪切力经历线性增长、骤降的脆性破坏、维持恒定三阶段。温度越低,桩与冻土间的冰胶结力越大,冻结强度越大,残余强度越大,破坏允许位移也越大,在-30℃时,木桩与冻土间的冻结强度最大,混凝土桩与冻土间的冻结强度次之,钢桩与冻土间的冻结强度最小。混凝土桩、钢桩对应的冻结强度及残余强度与温度的关系可用线性拟合,木桩对应的冻结强度及残余强度与温度的关系可用二次多项式拟合,三种桩的破坏允许位移与温度的关系均呈现线性规律。(3)利用自制的冻拔力测试装置,完成了-30℃、-25℃、-20℃、-10℃四组温度下的桩的冻拔力测试试验,测试了锥形桩在单向冻结与单向融化全过程土体温度场变化,冻融后的水分重分布及全过程的冻拔力变化规律,结果显示,试样温度场经历着温度降低、温度维持稳定、温度降低三个阶段,当温度接近冻结温度时进入冻结稳定阶段,在温度稳定阶段可持续约50 h。冻结锋面迁移的速度与温度相关,温度越低,冻结锋面迁移的速度越快。经历一次冻融循环后,水分分布规律显示当冻结深度为10cm时对应的水分迁移作用最显著。单向冻结过程中,温度越低,桩的冻拔力越大,冻拔力增长速率越大,当土体全部冻结后,冻拔力不再变化,在单向融化过程中,融化初期时,最大冻拔力有小幅增长,在-30℃、-25℃、-20℃及-10℃下融化过程中的冻拔力较冻结过程中的冻拔力分别增加了5.1%、4.1%、2.2%及20.78%。