地热能源桩具有双重功能,既能承受上部结构荷载,又能作为竖向换热系统,温度作用影响桩土界面特性,继而影响桩基极限承载力和沉降。因此,对温度效应下桩土界面特性研究,不仅具有较高的学术价值,同时具有显著的工程价值。本文首先介绍了未考虑温度效应的桩土界面试验研究仪器进展,包括合式直剪仪、大型直剪仪、单剪仪、扭剪仪、动三轴仪和共振柱仪等试验仪器。考虑温度效应的桩土界面特性试验研究,目前学者研究较少,试验方法多为现场足尺试验、室内模型桩试验和改进合式直剪仪,试验方法上存在一定的不足。因此本文设计研制了考虑温度效应的大型直剪仪。为验证仪器的稳定性与实用性,运用所研发直剪仪先进行了干砂-混凝土界面在温度-荷载耦合作用下的直剪试验。结果表明,在升温时,砂体内部形成固定温度梯度,该温度梯度大小与法向压力大小无关;对于干砂,法向压力大小对干砂加温速度影响较小。界面剪切应力-位移曲线可分为“线性段”、“极限段”和“稳定段”。同一法向压力下,温度升高时“线性段”的曲线斜率变小,界面剪切应力增速变慢,“极限段”的剪切应力变小,“稳定段”界面剪切应力值变化较小。界面升高相同温度梯度时,法向压力大小对最大剪切应力降低值影响相对较小。后进行了两组湿砂-混凝土桩材料试验,试验研究变量有法向压力、含水率、加热能级和加热时间,研究方面有温度传递、水分运移和剪切应力。在湿砂中,同干砂一样,经过加热后,在砂体内部形成温度梯度。初始含水率不同时,经过加热后,砂体内部的含水率变化形成了不同的趋势,其内部原因是受砂体初始含水率的不同,砂体内四种作用发挥不同程度的作用,影响了砂体内水分的运移。法向压力具有“锁水”作用。湿砂-混凝土桩材料界面直剪试验的剪切应力-位移曲线也呈现“线性段”、“极限段”和“稳定段”三段结构。影响剪切应力大小的因素主要有法向压力、含水率、加温能级和加热时间。法向压力与剪切应力最大值呈线性关系;含水率影响较为复杂,在未加温工况下,剪切应力最大值随含水率增大先增大后减小,但在加热作用下,剪切应力随含水率增大而增大;加热能级变大时,剪切应力最大值将变小;时间效应对剪切应力影响较大。