随着城市化进程的加速,机动车数量增加迅猛,地铁在缓解城市交通压力方面起到了重要作用。1969年我国第一条地铁在北京修建完成并正式投入使用,迄今为止国内已有30多个城市建成或正在修建地铁,目前地铁工程逐渐转向了寒区,例如地处于季节性冻土区的内蒙古包头市。为保证工程的稳定性和安全性,确定或评价在不同环境和人为因素下土体的物理力学性质尤为重要。在季节性冻土区,由于该地区特殊环境的影响,土的性质变得更加复杂。为使研究结果具有普遍性,将经历不同次数的冻融循环后的3种含水率土样进行静、动三轴试验,得到应力-应变曲线,静、动参数与含水率、围压、冻融循环次数的关系。为该类型区域土体力学性质指标变化规律的研究提供一定的依据。本文主要的工作内容和成果如下:(1)将取回的土样进行常规物性指标试验。对取回的土样进行基本物理性指标的测定,包括天然含水率、密度、最佳含水率、液塑限指数,颗粒分析试验,确定所取土样类型为粉砂土。制备不同含水率的粉砂重塑土样进行冻融循环。(2)对不同含水率粉砂土进行静三轴压缩试验。将3种含水率的粉砂土样经过0、1、3、5、7、9、11次冻融循环,在不同围压下进行三轴压缩试验。得到3种含水率土在不同冻融循环次数及不同围压下的应力-应变曲线和静力学参数。结果表明:应力-应变曲线随含水率由应变软化型转换为应变硬化型,围压越低软化越明显,未冻融土的应力-应变曲线表现为软化型,随冻融次数增加转化为硬化型;粉砂土静弹性模量、破坏强度及抗剪强度指标与围压成正比,在最佳含水率时最大;冻融循环对粉砂土静弹性模量、破坏强度及抗剪强度指标有弱化作用。经过显著性分析后得知冻融循环、围压、含水率三种因素对弹性模量的影响都较大。(3)对不同含水率粉砂土进行动三轴试验将不同含水率的粉砂土样经过0、1、3、5、7、9、11次冻融循环,在不同围压、荷载幅值下进行动三轴试验。运用英国GDS动三轴实验仪模拟列车循环荷载,得到3种含水率粉砂土在不同冻融循环次数及不同围压下的动力学参数。研究表明:动弹模量与动剪切模量随冻融循环次数增加前几次整体呈下降趋势,未冻融的土样动弹模量最高,在经历冻融9次的动弹模量趋于稳定;动弹模量随围压的增加而增加,随幅值的增加而减小,在最佳含水率时最大;动泊松比与含水量、幅值、围压成正比关系,与冻融循环次数无明显规律,但是未冻土的动泊松比明显低于冻土;阻尼比与冻融循环次数、含水率、幅值成正比,与围压成反比。(4)建立静、动弹模量转换理论通过对试验实测的静、动弹模量进行非线性拟合,并建立两者的转换理论,由简单易测的静弹性模量推导出动弹模量,大大减少动三轴试验工作量,能够为工程快速提供动弹模量的参考值。