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颗粒破碎是粒状材料在高应力状态下的一种基本现象,研究表明,含粗颗粒的冻土在三轴剪切过程中也会出现较为显著的颗粒破碎现象。迄今,关于冻土的颗粒破碎特性与适用于冻土的考虑颗粒破碎的本构模型研究在国内外均少有开展。我国冻土区域分布辽阔,寒区工程也在不断加速发展。高应力情况下,冻土的颗粒破碎严重影响寒区工程的稳定性与耐久性,颗粒破碎影响冻土工程的问题,已成为过去研究不足而目前越来越凸显重要性的工程问题。鉴于此,本论文对冻结砂土进行了不同温度和围压条件下的低温三轴压缩试验,基于试验结果研究了冻结砂土的应力应变特性、体变特性、强度特性和颗粒破碎特性,并建立了适用于冻结砂土的考虑颗粒破碎的弹塑性本构模型。主要内容及结论如下:（1）基于温度条件分别为-3℃、-5℃、-7℃和-10℃,围压条件分别为0.5MPa、1MPa、2MPa、4MPa和8MPa的冻结砂土常规三轴试验结果,发现冻结砂土在三轴剪切过程中先体胀后体缩,偏差应力-轴向应变曲线呈应变软化特征。对三轴剪切前后的冻结砂土试样进行筛分,得到冻结砂土剪切前后的颗粒级配曲线,发现剪切后大颗粒含量明显减少,细小颗粒含量明显增加,表明冻结砂土在三轴剪切过程中出现了较为显著的颗粒破碎现象。采用Hardin提出的相对颗粒破碎率Br作为颗粒破碎的度量指标,研究了围压对冻结砂土颗粒破碎特性的影响,发现相对颗粒破碎率Br随围压的增大而增大。（2）三轴试验结果表明,冻结砂土的应力比在剪切过程中随应变呈非线性变化,基于此将Ueng和Chen提出的考虑颗粒破碎的能量平衡方程中的应力比Mcr修正为随应变变化的应力比M。应用修正后的能量平衡方程计算并分析了冻结砂土在三轴剪切过程中的能量耗散,研究了摩擦耗能和颗粒破碎耗能在三轴剪切过程中的变化规律。发现摩擦耗能随剪切进行而呈加速增长趋势;颗粒破碎耗能在剪切过程中呈减速增长趋势,与剪切呈良好的双曲线关系,且受围压影响显著,随围压的增大而增大。（3）基于冻结砂土考虑颗粒破碎的能量平衡方程构建屈服函数,采用相关联的流动法则,由回弹试验确定硬化参数,建立了一个考虑颗粒破碎的冻结砂土弹塑性本构模型。利用该模型对冻结砂土的应力应变特性进行模拟,并与室内试验结果对比,结果表明该模型可以较好的模拟冻结砂土的应变软化特性和剪胀特性。（4）鉴于沈珠江双屈服面模型在反映土的剪胀性、应力路径影响和应力历史影响方面具有显著的优势,在沈珠江双屈服面模型的基础上进行修正而建立一个适用于冻结砂土的修正双屈服面模型。为了更好描述冻结砂土偏差应力-轴向应变曲线的三阶段特征,对沈珠江双屈服面模型中的参数切线模量Et进行修正;为了使模型能够考虑颗粒破碎的影响,引入考虑颗粒破碎的能量平衡方程修正原模型中的体积切线模量μt。最终建立了一个适用于描述冻结砂土应变软化特性、剪胀性、弹塑性和颗粒破碎特性的修正双屈服面弹塑性模型。模型计算结果与室内试验结果的对比表明,修正双屈服面模型对冻结砂土具有较好的适用性。