在西北特殊气候环境下,冻融作用作为一种风化过程,反复改变着土体的微结构和物理性质,进而强烈影响着土体与结构的相互作用。针对冻融作用对盐渍土-结构接触面力学特性的影响,本文采用不固结不排水室内直剪试验,开展了冻融次数、含盐量、基质吸力等因素对非饱和氯盐渍土-钢块和混凝土块接触面力学性能影响的相关研究。通过使用有限元软件ABAQUS,引入试验参数和冻融循环次数,对实际工程进行相关数值计算。主要研究内容包括以下几点:(1)不含盐时,接触面力学参数(粘聚力与内摩擦角)均随冻融次数的增加呈现出先增大后减小的规律,而含盐时,接触面粘聚力随冻融次数的增加呈下降趋势,内摩擦角略有所增大;冻融前后,盐渍土接触面力学参数均随着含盐量的增大先减小后增大,均存在含盐量阈值:未冻融时,对于钢接触面力学参数含盐量阈值约为8%,对于混凝土接触面力学参数含盐量阈值约为6%,但随着冻融次数增加,该阈值有所变化,对于钢接触面该阈值约为10%,对于混凝土接触面该阈值约为8%。(2)在整个直剪试验进程中,对于氯盐渍土-钢块接触面剪应力-剪切位移曲线大体分为线弹性变形阶段和强化阶段,竖向荷载较小时表现为弱硬化,未出现明显的应变软化现象,对于氯盐渍土-混凝土块接触面剪应力-剪切位移分为线弹性变形阶段、强化阶段、软化阶段及流动阶段。接触面基质吸力随冻融次数的增加大体呈减小趋势并最终趋于稳定,随含盐量增加先减小后增大,基质吸力含盐量阈值约为10%。接触面基质吸力影响着界面抗剪强度,含盐量为0%时,接触面抗剪强度随基质吸力减小先增大后减小。含盐量≥2%时,随着基质吸力的减小,接触面的抗剪强度并不会随之降低,而是与基质吸力的作用面积成正比。(3)通过引用不同本构模型,对接触面剪应力-剪切位移适用性进行评价,发现龚帕兹模型能够与钢块接触面剪应力-剪切位移曲线很好地吻合,统计损伤模型能够与混凝土块接触面剪应力-剪切位移曲线很好地吻合。据此通过大量的试验数据分别建立非饱和氯盐渍土与钢、混凝土界面力学模型,同时验证了力学模型的可靠性,表明建立的力学模型具有很好的适用性,能够为盐渍土覆盖的季节性冻土区岩土与结构相互作用提供参考。(4)采用有限元软件ABAQUS,引入试验参数和冻融循环次数,对实际工程进行建模分析。提取模型中条形基础腹板与非饱和氯盐渍土接触面摩阻力值和竖向剪应力云图,通过数值模拟与理论方法计算出的摩阻力极值及试验剪应力值进行对比分析,其差值在10%以内。(5)通过提取模型中应力、应变、位移云图进行分析,对于同一种基础材料而言,在相同竖向荷载作用下,随着冻融次数的增大,基底土体位移量逐渐增大。对于钢基础材料,冻融8次后基底土体位移量逐渐趋于稳定,对于混凝土基础材料,冻融6次后基底土体位移量逐渐趋于稳定。在同一冻融循环次数下,随着加大竖向荷载的大小,基础底部土体的位移量也会逐渐变大,当竖向荷载大于拐点(弹塑性阶段末端)处所对应的荷载时,基底土体的位移量突然变大,地基丧失稳定。对于不同基础材料而言,通过有限元软件得到的地基承载力模拟值和采用修正公式计算的地基承载力之间的误差均在10%以内,对模拟的结果较为满意,表明本文在冻融条件下修正的规范公式计算地基承载力具有较高的合理性和可靠性。