在矿井建设中,近年来越来越多立井井筒都遇到了深厚冲积层且有较深的软岩层,富水的软岩层,强度低,岩层不稳定,通过冻结方式形成冻结壁可以有效地提高富水软岩的强度和稳定性。所以,开展人工冻结岩石的实验研究、探讨冻结岩石的物理力学特性具有重要的理论研究价值和工程实际意义。本文以陕西彬长矿区胡家河煤矿立井冻结工程为背景,在课题组研究过的同一工程背景和相同试验条件下砂岩和煤岩的基础上,从现场取样砂质泥岩,考虑现场冻结的温度范围,系统地进行不同温度梯度状态下的单轴压缩试验。研究砂质泥岩在不同冻结温度梯度状态下的强度和变形特性的变化规律;不同岩性,在同一冻结温度状态下的强度和变形特性的差异性,并对低温条件下岩石的宏观破坏方式及弹性模量进行研究。根据砂质泥岩所处的实际地层深度确定不同围压条件,进行三轴压缩试验,从相同温度不同围压条件下及相同围压不同温度条件下冻结岩石的强度及变形特征方面入手,对砂质泥岩和砂岩、煤岩进行比较,并与单轴条件下的相关力学特性进行比较分析。在此基础上进一步比较砂质泥岩和砂岩、煤岩的轴向应变、弹性模量、泊松比、峰值强度、残余强度、粘聚力和内摩擦角在不同围压和温度条件下的大小和变化规律。从岩石强度统计特性入手,引入岩石应力~应变曲线特征参量,并考虑岩石应力~应变曲线的极值条件,从而建立岩石弹塑性损伤统计本构模型。