我国多年冻土和季节冻土分布面积占国土的三分之二以上,随着国民经济的进一步发展和西部大开发的进行,能源、交通、通讯等许多建筑设施将建在这些冻土上,所以寒区隧道工程作为一个重要研究课题被提到日程,这为我国寒区工程的研究提供了良好的机遇。同时,因为它具有一系列非冻土区所没有的特点和问题,或者一些问题虽是共性,但在寒区中反映得更为深刻,这为我们的研究带来了挑战。纵观前人研究成果,从第一部《冻土力学》问世至今,国内外已有大量关于冻土的研究报道。而关于低温以及冻融循环对岩石力学特性影响方面的工作至今仍很少。考虑到自然界、地质、地理、气候及水文等条件变化的多样性,造成岩体的含水饱和状态具有差异性,而且含水量多少以及水充满孔隙的情况对岩体的冻融损伤是一个不可忽略的因素。因此研究不同初始含水饱和情况下岩石冻融循环损伤特性对岩体工程具有重要意义。本文从宏、细观两方面着手研究不同初始含水饱和状态红砂岩的冻融损伤特性,进而对其机理进行分析,最后将初始含水饱和度引入冻融损伤因子。本文主要从以下四个方面展开工作:1、首先利用气-液双相平衡原理制取了试验所需要的三种中间含水状态的岩样。2、不同初始含水率红砂岩五次冻融循环前后,单轴压缩宏观破坏性试验研究,通过分析岩石峰值强度和杨氏模量在冻融循环前后的变化,研究不同初始含水率红砂岩在五次冻融循环的过程中水对红砂岩的软化损伤和冻融循环损伤。3、不同初始含水率红砂岩五次冻融循环后,在不同围压下的三轴压缩破坏性试验研究,主要研究围压对岩石变形、强度、破坏的影响以及围压对不同初始含水率红砂岩冻融损伤程度的影响,进而对其机理进行分析。4、不同初始含水率红砂岩五次冻融循环过程中细观损伤机理研究,对不同初始含水率下红砂岩冻融损伤差异的微观机理进行分析研究,并在前人研究的基础上给出了初始含水饱和度和损伤变量的关系。宏、细观研究表明:两方面研究得到的损伤具有差异,可能是由于定义损伤的出发点不一样,但是损伤随着初始含水饱和度的变化规律一致。