随着寒区工程以及冻土有关工程活动的日益增多，出现了大量复杂应力状态和温度条件下的冻土力学问题。虽然前人对冻土力学性质的研究已取得了丰硕的成果，但是由于冻土组分、结构的特殊性和力学性质的复杂性，还有很多方面需要进一步探讨，例如:温度和围压作用下的颗粒破碎和孔隙冰的压融;一定的温度和围压下冻土力学性质的变异性等。冻土力学研究，不仅对寒区工程的设计和建设具有现实的应用价值，而且对发展和完善冻土学具有重要意义。　　本文总结了冻土宏观力学性能与微观损伤等研究现状，确定以冻结砂土为研究对象，整理分析了冻结砂土力学特性和其影响因素，初步确定发生压融压碎的外部条件，理清冻结砂土宏观力学性质、微观内部结构变化和细观压融压碎现象三者之间的关系，为进一步研究提供理论基础。通过对温度分别为-0.5，-1，-2和5℃的冻结砂土开展围压分别为0.5，2，5和10 MPa常规三轴静力试验以及三轴试验前后的筛分获得相应的试验数据，引入Hardin颗粒破碎率Br的概念，结合之前对冻结砂土力学性质总结成果探讨了压融压碎对冻结砂土力学性质的影响。然后进行以上四级围压和四级温度的冻结砂土三轴重复试验，发现冻结砂土三轴试验数据出现离散性，将冻结砂土力学参数的离散性和力学性质的不稳定行定义为冻结砂土的“变异性”，采用数学统计方法对冻结砂土力学变异性进行分析和讨论。最后用离散元中的二维颗粒流程序PFC2D软件进行模拟和分析内部颗粒压碎和冰的压融，并结合试验分析在围压和温度共同作用下冻结砂土的强度与变形特性。研究得出主要结论如下:　　(1)冻结砂土的力学性质的影响因素主要包括含水量、应变速率、温度和围压，各个因素影响方式却有所不同。对于饱和状态下冻结砂土瞬时强度和变形特性的研究，温度和围压是最重要的两个因素。温度和围压通过改变冻结砂土中固体颗粒、未冻水和冰而影响其力学性质的。　　(2)通过试验发现冻结砂土在三轴剪切过程中会产生较为可观的颗粒破碎，颗粒破碎通过引起内摩擦角的变化而作用于冻结砂土的力学性质。在试验采用的压力范围内存在临界围压，颗粒破碎率Br随围压增大而增大，到达临界围压后，围压增大颗粒不再发生明显的破碎。排除压融的影响，冻结砂土的强度由体积变形和颗粒破碎两个因素控制，其中颗粒破碎对强度起双重作用:应力较低范围内，随着围压的增大，颗粒破碎率增大使得冻土的抗剪强度降低;之后，由于破碎的颗粒重排列又导致抗剪强度提高。　　(3)通过冻结砂土三轴重复性试验得到应力应变曲线，可以初步判断冻结砂土离散性的存在，并旱现在高温高围压力学性质不稳定的规律。从应力应变曲线中提取抗剪强度和应变能两个冻土力学指标，得到各指标均在试验条件下离散性呈现相近的规律，即随着温度和围压的增大，指标的离散性也增大，在低温低围压区域力学性质稳定，在高温高围压区域力学性质极不稳定。结合已有研究和离散性规律可初步分析，冻结砂土离散性原因主要是由温度微小波动和压融压碎等内部损伤造成，归结根本原因在于土、冰和未冻水三者关系受到温度和围压的影响而产生的变化。目前在试验中很难避免和控制这种变化，可认为是冻结砂土的固有特性，在试验设计和工程实践中需要更多研究和重视。　　(4)经过大量试算确定细观参数，使PFC2D模拟的数值应力应变曲线和实测的应力应变曲线相吻合。在此基础上，通过细观参数反演冻结砂土的压融。并利用PFC2D中记录颗粒运动位移和黏结破坏的功能，分析砂土的压碎和冰胶结破坏等细观力学行为。得到的结论如下:高温条件下，随围压增大平行接触刚度、平行接触强度减小，说明粒间冰胶结力减弱甚至可能发生压融，摩擦系数的减小充分说明了压融的发生，压融对冻土力学性质影响较大;低温条件下，参数的取值随围压的增大变化不大，说明低温下产生的压融很小，压融对冻结砂土的力学性质影响不大。由黏结破坏分布可知颗粒破碎和实测规律吻合，而粒间黏结破坏也说明压融的存在。