近年来,随着我国西部大开发战略的不断实施,内蒙古、甘肃、山西、陕西等地区掀起了煤矿新井建设的热潮,冻土的力学特性对于矿井的建设有着很重要的影响,科学家对西部地区冻土的物理力学性质做了大量的研究。由于宁东地区特殊的工程水文地质条件,具有很多的不确定性,我国对于宁东地区的冻土力学特性的研究相对较少,所以本文对宁东地区的冻土力学特性做了进一步研究,希望能够给宁东地区矿井建设提供一定的参考。本文以宁夏红墩子矿区建设为背景,以红四矿主、副矿井的冻土为研究对象,采用、比热测试装置、导热系数仪、微机控制冻土试验机等装置,探究了冻土物理力学特性,包括冻土的组成、热物理特性以及影响因素、单轴压缩试验、三轴剪切试验和单轴蠕变试验,并进一步探究了冻土的本构模型,得到的研究结果如下:1、冻土是比较复杂的多项体系,主要是由固(固体矿物颗粒)、液(未冻水)气体以及冰组成。主要热参数有土的冻结温度、冻土的比热容以及冻土的导热系数等。土的冻结温度与颗粒粗细度、含水率以及深度有关:颗粒细则其冻结温度低,颗粒粗则其冻结温度高,随着含水率的增加,冻结温度呈现上升趋势,冻结温度随深度的增加而降低;冻土的比热容与土层矿物含量以及含水率有关:土层中矿物含量越大,土骨架比热容越高,着含水率的增加,土的比热容也增加;冻土的导热系数与含水率、土性以及温度有关:导热系数随着含冰率的增加而增大,粗颗粒的导热系数比细颗粒的导热系数大,冻土的导热系数随着负温的降低而缓慢增大;冻土的冻胀性与含水率有关,含水率越高,冻胀力越大。2、将试样分别在-5℃、-10℃和-15℃三个温度梯度下进行单轴压缩试验,得到冻土单轴抗压强度的应力-应变曲线,以及冻土的弹性模量与泊松比,试验结构表明:冻土抗压强度随着冻土温度的降低而增加,并且这种增加的趋势逐渐趋于缓慢;单轴抗压强度随着水含水率的升高呈现上凸抛物线的变化趋势;在一定范围内冻土单轴抗压强度随着应力加载速率的增大而变得越来越大;冻土的弹性模量随着温度的降低而增大,而且这种增大的趋势趋于缓慢;随着含水率增加,冻土弹性模量呈现上凸抛物线的变化趋势;冻土的泊松比随着温度和含水率的降低而减小。3、由冻土的三轴剪切试验结果可知:温度越低冻土黏聚力的值越大,冻土的内摩擦角随温度的降低而减小;冻结黏土的黏聚力与内摩擦角随着含水率的增加而降低;随着围压的增加,剪应力-轴向应变曲线在达到强度极限后出现软化现象。4、对宁夏红墩子矿区的冻结黏土进行单轴蠕变试验,确定了基本参数包括m值、A值、α值以及x值,并确定冻土在简单应力作用下的本构方程。