随着我国对冻土区的基础设施建设投入的加大以及城市地下空间的建设开发,施工过程中会经常遇到冻结粗粒土带来的影响。冻结粗粒土的强度是涉及冻土工程建设中的关键参数,由于不同的土的属性、温度、应变速率以及含水率等众多因素都会对冻土强度造成影响,因此冻结粗粒土的强度规律也难以把握,这导致了以人工冻结法施工为代表的新兴技术在粗粒土地区的应用受到限制。为保证冻土工程的稳定性和安全性,研究掌握冻结粗粒土的强度特性尤为重要。本文以细粒冻土与常规粗粒土试验研究的方法为基础,设计出了能够适用冻结粗粒土强度研究的试验仪器和试验方案。以北京三里屯地区的砂砾土材料为研究对象,对冻结状态下的粗粒土无侧限抗压强度特性进行了深入研究。通过无侧限压缩试验,系统研究了冻结粗粒土强度在温度、应变速率和含砾量三个影响因素下的变化规律。将试验所得结果与文献经典公式进行拟合对比,分析了温度和应变速率与函数公式中参数之间的关系。从砾-砂-冰结构的角度出发,分析了含砾量对冻结粗粒土强度的影响机理。取得的主要研究成果如下:(1)自主研发了能够进行冻结粗粒土强度研究的试验仪器。针对冻结粗粒土试样特点对仪器的控温单元、加载单元和数控采集单元三部分进行了改进和升级,给出了关于冻结粗粒土强度试验切实可行的解决方案。(2)通过冻结粗粒土无侧限压缩试验,系统地研究了温度和应变速率对冻结粗粒土单轴抗压强度(UCS)和破坏特征的影响。研究发现无侧限压缩状态下的冻结粗粒土试样应力-应变关系多表现为应变软化型,试样破坏后的破裂面倾角大致在55°~58°之间。冻结粗粒土试样的UCS随温度的降低而增大,随应变速率的升高而增大。建立了能够描述冻结粗粒土UCS随温度和应变速率变化的函数关系,UCS与温度之间的关系可用线性函数或幂函数描述,二者均有很好的拟合度,从简便性和实用性的角度出发,推荐使用线性公式;UCS与应变速率之间的关系可用幂函数进行描述。(3)在研究采用的条件下,含砾量对土样的UCS影响规律不明显,也没有发现一致的对应关系。总体来说,UCS随含砾量的增大而下降,但是两者不具备严格的负相关关系。在高温和高应变速率下,含砾量对抗压强度的影响较为明显;在低温低应变速率下,含砾量对抗压强度的影响较小。